NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THU NHẬN BỘT ĐẬU TƯƠNG NẢY MẦM GIÀU ISOFLAVON

hẩm, Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, cung cấp những thông tin quý giá và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này. Tôi xin cảm ơn các anh chị và các bạn thực tập cùng phòng Bộ môn Thực phẩm và dinh dưỡng, Viện Công Nghiệp Thực Phẩm, Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài. Cũng qua đây tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng tập thể cán bộ, nhân viên khoa Công nghệ sinh học – Viện Đại học Mở Hà Nội đã dạy dỗ, chỉ bảo tận tình trong quãng thời gian 4 năm học tập tại trường, nơi trang bị kiến thức giúp tôi bước vào cuộc sống. Sau cùng tôi xin cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ, động viên của gia đình và bạn bè đã dành cho tôi trong suốt quãng thời gian qua. Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2009 Sinh viên Lại Việt Thắng MỤC LỤC MỞ ĐẦU……………………………………………………………………...1 PHẦN I – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đậu tương………………………………………………………………….3 1.1.Giới thiệu về đậu tương…………………………………………….3 1.2. Thành phần cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của đậu tương………...4 1.2.1. Thành phần tổng quát……………………………………………4 1.2.1.1. Lipit……………………………………………………………5 1.2.1.2. Protein…………………………………………………………6 1.2.1.3. Gluxit…………………………………………………………..7 1.2.2. Các thành phần khác…………………………………………….7 1.3. Đậu tương nảy mầm……………………………………………….9 2. Giới thiệu về thành phần isoflavon trong đậu tương …………………10 2.1. Đặc điểm…………………………………………………………10 2.1.1. Genistein……………………………………………………….13 2.1.1.1. Đặc điểm và cấu trúc hoá học của genistein…………………13 2.1.1.2. Quá trình thuỷ phân genistin thành genistein………………...14 2.1.1.3. Sự hấp thụ genistein………………………………………….15 2.1.1.4. Ảnh hưởng của sự chế biến đến genistein……………………15 2.1.2. Daidzein………………………………………………………..16 2.1.2.1. Đặc điểm và cấu trúc hoá học của daidzein………………….16 2.1.2.2. Sự hấp thụ daidzein…………………………………………..17 2.1.3. Glycitein………………………………………………………..17 2.1.3.1. Đặc điểm và cấu trúc hoá học của glycitein ………………...17 2.1.3.2. Sự hấp thụ glycitein…………………………………………..18 2.2. Vai trò của isoflavon đối với sức khoẻ con người ………………18 2.2.1. Cơ chế tác động của isoflavon…………………………………18 2.2.2. Isoflavon và sức khoẻ…………………………………………..19 2.3. Ảnh hưởng của các quá trình công nghệ đến hàm lượng isoflavon………………………………………………………………21 2.4. Quá trình chuyển hoá sinh học…………………………………...22 3. Công nghệ và phương pháp sử dụng để sản xuất bột đậu tương nảy mầm…………………………………………………………………………23 3.1. Công nghệ đồng hoá …………………………………………….23 3.1.1. Giới thiệu về công nghệ đồng hoá……………………………..23 3.1.2. Máy đồng hoá roto……………………………………………..23 3.1.3. Máy đồng hoá áp suất cao……………………………………...24 3.1.4. Các sản phẩm được sản xuất sử dụng công nghệ đồng hoá……26 3.1.5. Vai trò của đồng hoá trong công nghệ chế biến các sản phẩm từ đậu tương……………………………………………………………...26 3.2. Phương pháp sấy phun…………………………………………...27 3.2.1. Giới thiệu phương pháp sấy phun……………………………...27 4. Tình hình nghiên cứu và sử dụng isoflavon đậu tương trên thế giới và Việt Nam…………………………………………………………………….28 4.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng isoflavon……………………...28 4.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu tương trên thế giới ………….29 4.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu tương trong nước……………31 PHẦN II – NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu……………………………………………………………..33 2.2. Thiết bị………………………………………………………………….33 2.3. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………...33 2.3.1. Phương pháp công nghệ………………………………………..33 2.3.1.1. Phương pháp đồng hoá dịch sữa đậu tương nảy mầm……….33 2.3.1.2.Phương pháp sấy phun dịch sữa đậu tương nảy mầm………...34 2.3.2. Phương pháp phân tích hoá lý………………………………….34 2.3.3. Phương pháp phân tích vi sinh…………………………………36 PHẦN III – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu quy trình đồng hoá dịch sữa đậu tương nảy mầm …….37 3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất đồng hoá đến chất lượng dịch sữa đậu tương nảy mầm………………………………………………37 3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đồng hoá đến chất lượng dịch sữa đậu tương nảy mầm…………………………………………40 3.2 Nghiên cứu phương pháp sấy phun để thu nhận sản phẩm dạng bột……………………………………………………………………………43 3.2.1. Khảo sát thành phần nguyên liệu ……………………………...43 3.2.2. Nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sấy phun…………………………………………………………………...43 3.2.2.1. Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ không khí sấy ……………44 3.2.2.2. Xác định ảnh hưởng của lưu lượng dòng nhập liệu………….46 3.2.2.3. Xác định ảnh hưởng của áp suất khí nén …………………….47 3.2.2.4. Xác định chất lượng của sản phẩm bột đậu tương nảy mầm giàu isoflavon…………………………………………………………49 KẾT LUẬN…………………………………………………………………50 PHỤ LỤC…………………………………………………………………...51 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………….53 MỞ ĐẦU Đậu tương không chỉ là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao mà trong đó còn có những hoạt chất sinh học quí giá. Ngày nay, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã xếp đậu tương như là một trong những “thực phẩm chức năng”. Các điều tra về dịch tễ học cho thấy phụ nữ châu Á, đặc biệt là phụ nữ Nhật Bản có thói quen tiêu thụ nhiều sản phẩm đậu tương thì nguy cơ mắc các chứng bệnh tiền mãn kinh, loãng xương, ung thư vú... thấp hơn nhiều so với phụ nữ các châu lục khác trên thế giới. Một trong những hoạt chất quí góp phần tạo nên các chức năng phòng chữa bệnh của đậu tương là các isoflavon có hoạt tính estrogen, còn được gọi là các phytoestrogen. Mặc dù isoflavon được phát hiện từ những năm 1940 [10] nhưng chỉ trong 10 năm trở lại đây, isoflavon mới nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu và sản xuất do những tác dụng có lợi của nó đối với sức khoẻ con người như phòng chống các bệnh : loãng xương, tăng huyết áp, tim mạch, chứng tăng cholesterol trong máu, một số bệnh ung thư và các triệu chứng thời kỳ mãn kinh… Hiện nay nhiều nghiên cứu cũng cho rằng isoflavon còn có khả năng kéo dài tuổi thanh xuân, làm đẹp da và một số chức năng liên quan tới chống lão hoá [13,17]. 12 loại isoflavon đã được tìm thấy trong đậu tương được chia thành 4 nhóm: aglucon, glucosid, malonyl glucosid và axetyl glucosid, trong đó dạng glucosid chiếm đa số song lại có hoạt tính sinh học thấp hơn nhiều so với dạng aglucon [15]. Tuy nhiên trong đậu tương nảy mầm, isoflavon dạng aglucon đã được tăng lên rất nhiều do hoạt tính β-glucosidaza nội bào của đậu tương được kích hoạt bởi quá trình nảy mầm. Bên cạnh các thực phẩm giàu isoflavon do được chế biến trực tiếp từ đậu tương như sữa đậu nành, bơ, pho mát đậu tương, đậu phụ, bột đậu rang thì hiện nay cũng đã xuất hiện các sản phẩm được bổ sung chế phẩm isoflavon. Tất cả các sản phẩm không có isoflavon tự nhiên đều có thể bổ sung chế phẩm isoflavon từ bên ngoài vào. Đó là các loại bột ngũ cốc hoà tan, bột dinh dưỡng trẻ em, nước ép cam, táo… thậm chí người ta bổ sung isoflavon vào nước chè xanh, nhằm tạo cho người tiêu dùng có nhiều lựa chọn phù hợp với nhu cầu và thị hiếu. Việt Nam là một nước nông nghiệp, sẵn có một nguồn đậu tương dồi dào, được sử dụng từ lâu trong đời sống hàng ngày bởi các sản phẩm quen thuộc như sữa đậu nành, đậu phụ, tào phớ, các thực phẩm chay... Để góp phần nghiên cứu khai thác các chất có hoạt tính sinh học cao trong đậu tương mà điển hình là các isoflavon, có thể ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng, đề tài: “Nghiên cứu quy trình công nghệ thu nhận bột đậu tương nảy mầm giàu isoflavon” đã được tiến hành với các nội dung sau: – Nghiên cứu quy trình đồng hoá dịch sữa đậu tương nảy mầm. – Nghiên cứu quá trình sấy phun thu nhận bột sữa đậu tương nảy mầm. PHẦN I -TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đậu tương 1.1 Giới thiệu cây đậu tương. Đậu tương hay đậu nành có tên khoa học là Glycine max thuộc họ đậu (Fabaceae). Cây thân thảo mềm, có lông, cao khoảng 0,3 - 0,8 mét. Lá có lá kèm nhỏ và gồm 3 lá chét hình bầu dục. Hoa nhỏ màu trắng hay tím, mọc thành chùm đơn ở kẽ lá. Quả đậu dài có nhiều lông vàng, mỗi quả có từ 1- 4 hạt, thông thường có từ 2 - 3 hạt. Hạt hình cầu hay hình bầu dục, có màu sắc thay đổi tuỳ theo giống trồng (màu vàng, đen, nâu, xanh). Trọng lượng một hạt đậu tương thay đổi từ 20 - 400mg/hạt [1]. Hạt đậu tương gồm hai phần: Vỏ hạt và phôi. –Vỏ hạt: vỏ dễ ngấm nước và dính với phôi ở tể hạt, đó là một rãnh nhỏ hình bầu dục. Màu sắc của tể hạt thay đổi tuỳ theo giống và là đặc điểm để phân biệt giống. Vỏ hạt có tác dụng bảo vệ phôi trong quá trình tồn trữ. Vỏ hạt chứa sắc tố anthocyanin, tuỳ theo hàm lượng sắc tố này mà vỏ hạt có 4 màu khác nhau: vàng, nâu, xanh, đen. –Phôi: gồm hai tử diệp, rễ mầm, trục hạ diệp và trục thượng diệp. Hai tử diệp chiếm hầu hết trọng lượng của hạt, đây là bộ phận chứa chất đạm và chất béo của đậu tương. Cây đậu tương là loài thực vật được trồng rộng rãi, là cây thực phẩm có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao. Đậu tương là một loại hạt giàu chất dinh dưỡng, đặc biệt là protein nên nó được con người sử dụng từ rất lâu trong đời sống hàng ngày. 1.2 Thành phần cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của cây đậu tương 1.2.1 Thành phần tổng quát Thành phần hạt đậu tương có thể thay đổi một phần tuỳ vào thời vụ và điều kiện sinh trưởng. Ước tính trung bình, dầu và protein cùng chiếm 60% trọng lượng khô của hạt. Chất khô chủ yếu bao gồm cacbonhydrat (khoảng 35%) và tro (khoảng 5%). Đối với hạt phát triển bình thường và được bảo quản tốt, hạt đậu tương có độ ẩm khoảng 12% - 13%. Trên mức này hạt có nguy cơ bị nấm mốc tấn công, đặc biệt ở thời tiết nóng. Dưới 12%, đậu tương có khuynh hướng bị nứt vỡ. Tỷ lệ đậu tương bị nứt vỡ càng lớn càng làm tăng mùi ôi trong quá trình bảo quản [11]. Thông thường, khi độ ẩm của đậu tương thành phẩm bảo quản khoảng 13% trên trọng lượng hạt thì đậu tương chứa khoảng 35% protein, 17% dầu, 31% cacbonhydrat và 4,4% tro [18]. Đối với cây đang sinh trưởng hàm lượng protein có thể nằm trong khoảng 40% - 45%, lipit 18% - 20%. Thông thường, hàm lượng protein tăng 1% làm giảm 0,5% hàm lượng dầu. Điều ngẫu nhiên, mối tương quan bất lợi giữa protein và dầu này là một trong những nguyên nhân làm nhà nông ít quan tâm đến những giống cho hàm lượng protein cao, khi trồng những giống này không tăng năng suất trên 1 hecta canh tác [11]. Thành phần và cấu trúc của từng thành phần trong hạt đậu tương phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm giống, mùa vụ, vùng địa lí, và môi trường [18]. Thành phần tổng quát của đậu tương được trình bày trong bảng dưới đây. Bảng 1.1: Thành phần chính của hạt đậu tương Cấu tạo hạt Tỷ lệ so với trọng lượng hạt (%) Thành phần chủ yếu của hạt (%) Protein Lipit Gluxit Tro Lá mầm 90 43 23 43 5,0 Rễ 8 9 1 86 4,3 Trụ dưới lá mầm 2 41 11 43 4,4 Hạt đậu tương 100 40 20 35 4,9 1.2.1.1 Lipit Hàm lượng lipit của đậu tương khoảng 15 - 25% . Dầu đậu tương (hay đậu nành) có chứa nhiều axit béo không no, các lipit tự do trong hạt đậu tương chiếm khoảng 17,8%, lipit liên kết khoảng 2,1%. Thành phần axit béo không no trong dầu đậu tương chiếm tới 80 - 90% và cụ thể như sau: Bảng 1.2: Hàm lượng axit béo không no trong hạt đậu tương [6] Axit béo không no Hàm lượng (%) Linoleic 49 – 60 Linolenoic 2 – 9 Oleic 21 – 34 Palmitic 6,5 – 12 Stearic 2 – 5 Arachidionic 0,4 –1 Ligroxeric 0,1 1.2.1.2 Protein Trong hạt đậu tương hàm lượng protein chiếm nhiều nhất, khoảng từ 35-40% theo trọng lượng chất khô, tuỳ theo giống và vụ khác nhau hàm lượng protein trong hạt đậu tương ở nước ta dao động trong khoảng từ 31 - 41,7%. Hàm lượng này cao hơn cả trong thịt, cá và gấp đôi so với các loại đậu đỗ khác. Lượng protein tan trong nước chiếm khoảng 72 - 94%, trong đó glixinin chiếm khoảng 84%, albumin khoảng 5,4% và hợp chất không phải nitơ chiếm khoảng 6% [2]. Protein của đậu tương có giá trị sinh học cao, nhiều nghiên cứu cho thấy protein đậu tương có giá trị dinh dưỡng rất hoàn chỉnh, có chứa nhiều loại axit amin mà cơ thể người và động vật không tự tổng hợp được. Bảng 1.3: Hàm lượng axit amin trong hạt đậu tương (g/100g protein) [4] STT Các axit amin Hàm lượng 1 Arginin 7,4 2 Histidin 2,6 3 Lyzin 6,0 4 Tyrozin 3,9 5 Tryptophan 1,2 6 Phenylalanin 4,2 7 Xystin 0,8 8 Metionin 1,5 9 Serin 5,5 10 Threonin 4,7 11 Lơxin 7,6 12 Izoloxin 6,2 13 Valin 5,3 14 Axit glutamic 19,3 15 Axit aspartic 14,0 16 Glyxin 4,8 17 Alanin 5,0 18 Prolin 4,4 1.2.1.3 Gluxit Hàm lượng gluxit trong đậu tương chiếm khoảng 30 - 35% khối lượng chất khô. Gluxit trong đậu tương gồm polysacarit không tan như hemixenluloza (kiểu arabiogalactan), các pectin, xenluloza và các đường hoà tan như: sacaroza 5%, stachyoza 4%, raffinoza 1% và một lượng nhỏ vecbascoza. Hàm lượng gluxit không tan chiếm khoảng 90% trong đó có: Pectin: 30% Hemixenluloza: 40% Xenluloza: 20% Gluxit tập trung chủ yếu ở phần vỏ, tuy nhiên do gluxit đậu thường không có lợi và làm ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị của sản phẩm làm từ đậu tương, vì vậy trong quá trình sản xuất người ta chú trọng đến việc xử lý nguyên liệu bằng cách tách vỏ để làm thức ăn cho gia súc. 1.2.2 Các thành phần khác – Tro: Hàm lượng tro trung bình của hạt đậu tương khoảng từ 4 - 5%, thành phần các nguyên tố tro tương đối đầy đủ bao gồm các chất khoáng, trong đó đáng chú ý nhất là Ca, P, Mn, Zn và Fe. Hàm lượng các chất khoáng được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.4: Thành phần chất khoáng trong hạt đậu tương Chất khoáng Hàm lượng Ca 0,16 – 0,47 % P 0,41 – 0,82 % Mn 0,22 – 0,24 % Zn 37 mg/kg Fe 90–150 mg/kg – Vitamin: Đậu tương có chứa rất nhiều vitamin khác nhau trừ vitamin C và D. Thành phần vitamin như sau: Bảng 1.5: Thành phần vitamin trong hạt đậu tương Các Vitamin Hàm lượng (mg/kg) Thiamin 11,0 – 17,5 Riboflavin 3,4 – 3,6 Niaxin 21,4 – 23,0 Pirydoxin 7,1 – 12,0 Biotin 0,8 Axit tantothenic 13,0 – 21,5 Axit folic 1,9 Inoxiton 23,0 Vitamin A 0,18 – 2,43 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 – Ngoài ra trong đậu tương còn có chứa các chất gây mùi do có chứa Hexanalaxetaldehyt và axeton, chúng gây mùi hăng, ngái của đậu tương. – Chất Saponin: Đây là một nhóm có tính hỗn tạp các glucosid của rượu triterpenoid có trong hạt đậu tương. Các saponin có vị đắng, chát, khó chịu. 1.3 Đậu tương nảy mầm Nảy mầm là quá trình sinh lý và chuyển hoá rất phức tạp, bắt đầu từ hạt giống và kết quả thu được là một cây có khả năng hoàn thiện một cuộc sống bình thường. Ở điều kiện thuận lợi, các chất dinh dưỡng sẽ được dùng vào việc phát triển rễ và chồi, mầm mọc lên từ đất và cây phát triển tạo ra hạt duy trì cho thế hệ sau. Khi ngâm hạt độ ẩm tăng lên 25 - 35%, các enzim bắt đầu được đánh thức và trở lại trạng thái hoạt động. Kết quả là các chất dự trữ cao phân tử không hoà tan như tinh bột, protein, lipit…bị phân huỷ thành các chất hoà tan và được đưa đi nuôi sống mầm. Ngoài ra nhờ các quá trình sinh hoá xảy ra liên tiếp, lượng enzim tăng lên đáng kể. Vật liệu để hình thành enzim là các axit amin, chúng được tạo ra nhờ hoạt động phân cắt protein của hệ enzim proteaza có trong hạt. Proteaza làm tan vỏ tế bào chứa tinh bột, thành tế bào hemixenluloza được thuỷ phân thì các hạt tinh bột mới được giải phóng, tạo điều kiện thuận lợi cho enzim thuỷ phân tinh bột amylaza hoạt động. Trong quá trình nảy mầm của các loại hạt, các enzim thuỷ phân sẽ hoạt động mạnh, enzim amylaza sẽ thuỷ phân gluxit để tạo thành các monosaccarit, disaccarit và các oligosaccarit; các enzim proteolytic sẽ thuỷ phân protein thành các axit amin; enzim lipaza sẽ thuỷ phân lipit thành glyxerin và các axit béo. Như vậy cơ thể người và gia súc lại càng dễ hấp thụ các chất được tạo thành và do đó sẽ tăng cao độ đồng hoá thức ăn. Quá trình nảy mầm dẫn đến sự tăng hàm lượng saponin, các hợp chất estrogenic và hầu hết các phytosterol trong hạt. Hàm lượng lecithin tăng lên một chút trong quá trình nảy mầm. Hoạt tính lipaza và α-galactosidaza tăng lên trong khi hoạt tính lipoxygenaza giảm sau giai đoạn ngắn của quá trình nảy mầm (<72 giờ ) làm cho mùi và hương vị của đậu tương được cải thiện. Quá trình nảy mầm bắt đầu sau khi hạt đậu hấp thụ khoảng 50% nước theo trọng lượng của nó. Quá trình hấp thụ nước làm hydrat hoá các tế bào và quá trình chuyển hoá bắt đầu diễn ra trong hạt. Phần tế bào dài ra tạo rễ chính xuyên qua vỏ hạt. Tiếp theo, phần trụ dưới lá mầm phát triển dài ra đẩy lá mầm thẳng lên trên. Ribeiro và cộng sự đã nghiên cứu về hoạt động của enzim β-glucosidaza và hàm lượng isoflavon trong quá trình nảy mầm đậu tương. Các tác giả nhận thấy đậu tương được nảy mầm 72 giờ ở 250C, hoạt độ β-glucosidaza tăng lên 3,3 lần ở rễ và 2,3 lần ở mầm. Trong phần rễ, hàm lượng isoflavon tổng số giảm đi đáng kể (6,3 lần), trong khi isoflavon dạng malonyl, daidzin và glycitin giảm từ 5 - 10 lần. Trong phần lá mầm, hàm lượng isoflavon tổng số tăng lên (2,4 lần), malonylgenistin tăng 2,6 lần và malonyldaidzin 3,3 lần. Quá trình nảy mầm được kiểm soát có thể làm tăng hàm lượng isoflavon trong hạt. Bên cạnh sự thay đổi các chất dinh dưỡng như protein, gluxit, lipit còn tạo ra một lượng lớn các vitamin E, vitamin K, β-caroten, các vitamin nhóm B cũng tăng theo. Hạt đậu tương ban đầu không có vitamin C, sau 3 ngày nảy mầm đạt 25mg/100g hạt khô. Sau 54 giờ nảy mầm, hàm lượng các loại vitamin trong lá mầm đạt tối đa, trừ vitamin B1. 2.Giới thiệu về thành phần isoflavon trong đậu tương 2.1 Đặc điểm Isoflavon có nguồn gốc phytoestrogen thực vật thuộc nhóm các hợp chất flavonoit. Các hợp chất này được tìm thấy đầu tiên trong phân lớp đậu thuộc họ đậu. Chúng là các hợp chất phenolic với cấu trúc và sự vận hành giống như estrogen ở người, vì thế nó còn được gọi là estrogen thảo mộc (plant estrogen). Mặc dù isoflavon có trong nhiều loại đậu khác nhau nhưng hàm lượng thấp hơn nhiều so với đậu tương. Ở cây đậu tương, isoflavon có trong toàn bộ các phần: hạt, lá, cuống, mầm và rễ. Trong hạt đậu tương thì phôi có hàm lượng isoflavon cao nhất. Isoflavon trong đậu tương tồn tại ở dạng tự do (aglucon) và dạng liên kết (glucosid), bao gồm: daidzin, genistin, glycitin, các malonyl và axetyl tương ứng của chúng, trong một số trường hợp chúng có mặt ở cả bốn dạng hoá học với mỗi dạng có chứa ba đồng phân và tạo nên 12 loại. Dạng aglucon gồm: aglucon daidzein, aglucon genistein, aglucon glycitein. Dạng glucosid gồm: daidzin, genistin, glycitin. Dạng axetyl glucosid (6OAceGlc) gồm: 6’’-O-acetyl daidzin, 6’’-O-acetyl genistin, 6’’-O-acetyl glycitin, và dạng malonyl glucosid (6OMalGlc) gồm: 6’’-O-malonyl daidzin, 6’’-O-malonyl genistin và 6’’-O-malonyl glycitin. Cấu trúc của chúng được minh họa ở hình 1.1. Hình 1.1: Cấu trúc hoá học của các đồng phân isoflavon [28] Nồng độ isoflavon trong hạt đậu tương hay trong các sản phẩm của nó dao động trong khoảng 50 μ/g đến 3500 μ/g. Trong số các aglucon thì aglucon glycitein có hàm lượng nhỏ hơn chỉ chiếm khoảng 5 - 10% tổng lượng isoflavon nhưng chúng lại có hoạt tính sinh học mạnh hơn daidzein và genistein [23]. Các loại và hàm lượng của từng loại isoflavon trong các thực phẩm chế biến từ đậu tương phụ thuộc vào nguồn gốc và phương pháp chế biến (bảng 1.6). Bảng 1.6: Hàm lượng isoflavon trong đậu tương và các sản phẩm chế biến từ đậu tương (mg/100g) [20] Tên sản phẩm Vinton 8190H Bột đậu tương(loại isolate) Bột đậu tương(loại concentrate) Đậu phụ Tempeh Daidzin 700 150 90 25 2 Genistin 853 406 301 85 65 Glycitin 56 40 50 8 14 Malonyl daidzin 300 262 18 160 255 Malonyl genistin 745 1.024 88 108 105 Malonyl glycitin 50 58 36 - - Axetyl daidzin 1 - 75 8 11 Axetyl genistin 9 1 215 1 - Axetyl glycitin - 32 46 30 - Daidzein 26 4 11 46 138 Genistein 30 22 36 52 193 Glycitein 20 19 25 12 24 2.1.1 Genistein 2.1.1.1 Đặc điểm và cấu trúc hoá học của genistein Hình 1.2: Cấu trúc hoá học của genistein Genistein là chất đầu tiên được tìm thấy trong isoflavon đậu tương. Genistein là dạng aglucon của isoflavon genistin đậu tương, có công thức phân tử là C15H10O5. Tên hoá học của genistein là 5,7,4’-trihydroxyisoflavon. Tuy nhiên trong đậu tương hàm lượng genistin (thuộc dạng glucosid) lại nhiều hơn so với aglucon genistein. Naim và các cộng sự đã tìm ra rằng phần lớn các isoflavon trong đậu tương (99%) được tìm thấy dưới dạng glucosid [20]. Genistin có công thức phân tử là C21H20O10 và cấu trúc hoá học là 5,7,4’-trihydroxyisoflavon-7-glucosid, tương tự genistein nhưng genistin liên kết với các phân tử d-glucoza nhờ mối liên kết β. 2.1.1.2 Quá trình thuỷ phân genistin thành genistein Được thực hiện nhờ enzyme β-glucosidaza. Enzyme này cắt liên kết β-glucosid trong phân tử genistin, loại đi phân tử glucoza để chuyển hoá thành genistein không tan trong nước. Hình 1.3: Cơ chế thuỷ phân genistin 2.1.1.3 Sự hấp thụ genistein Genistein được hấp thụ tốt trong ruột và được chuyển từ ruột tới máu, tới gan vào ống mật và quay trở lại ruột. Tốc độ hấp thụ genistein ở dạng aglucon lớn hơn genistin ở dạng glucosid [22]. 2.1.1.4 Ảnh hưởng của sự chế biến đến Genistein Ngoài sự thay đổi về thành phần isoflavon trong quá trình tiêu hoá, các phương pháp chế biến đậu tương có liên quan đến sự thay đổi về lượng genistin và genistein. Điều kiện canh tác đậu tương khác nhau dẫn đến sự khác nhau về hàm lượng genistein và genistin trong các sản phẩm đậu tương. Các phân tích có tính chất so sánh các thực phẩm từ đậu tương cho thấy sự khác nhau về hàm lượng isoflavon. Vì vậy số liệu trong bảng 1.7 được sử dụng như một nguyên tắc để xác định hàm lượng genistein và genistin trong các thực phẩm từ đậu tương. Bảng 1.7: Hàm lượng isoflavon trong đậu tương và các sản phẩm chế biến từ đậu tương ở các điều kiện khác nhau [13]. Đậu tương và các sản phẩm chế biến từ đậu tương. Genistein,trọng lượng khô(μg/g) Genistin,trọng lượng khô(μg/g) Các loại đậu tương mới thu hoạch 15,3 2.413 Đậu tương nghiền chưa kỹ 19,0 2.080 Đậu tương rang 71,3 1.830 Đậu nướng 19,0 2.080 Tào phớ 138 1.420 Tempeh 224 1.007 Lượng isoflavon trong các thực phẩm từ đậu tương tăng lên khi qua một số quá trình chế biến. Qua bảng 1.7 ta thấy đậu tương mới thu hoạch hàm lượng genistein thấp. Coward và cộng sự cho thấy rằng quá trình nghiền đậu tương thành bột không làm ảnh hưởng đến hàm lượng genistein. Sữa đậu nành, tào phớ sau quá trình ngâm nước hoặc đun nóng, dung dịch có chứa nhiều genistein hơn các loại đậu tương mới thu hoạch, tuy nhiên còn phụ thuộc vào hàm lượng enzim β-glucosidaza [13]. 2.1.2 Daidzein 2.1.2.1 Đặc điểm và cấu trúc hoá học của Daidzein Hình 1.4: Cấu trúc hoá học của daidzein Daidzein là dạng aglucon của daidzin. Dạng isoflavon này được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng daidzin glucosid 6’’_O_Malonylgenistin và 6’’_O_axetyldaidzin. Daidzein và glucosid của nó có chủ yếu trong các loại đậu như đậu tương và đậu xanh. Glucosid daidzin là isoflavon nhiều thứ hai trong đậu tương và các sản phẩm chế biến từ đậu tương. Daidzein là chất rắn hầu như không tan trong nước có công thức phân tử C15H10O4 và có trọng lượng phân tử là 254,24 Dalton. Daidzein hoà tan trong nước kém hơn Daidzin. Daidzein có hoạt tính estrogen và hoạt tính chống oxy hoá. Nó cũng có tính kháng nghiện rượu, kháng các nhân tố gây ung thư, kháng xơ vữa động mạch, kháng hội chứng loãng xương. Trong các thí nghiệm invio thì hoạt tính estrogen của daidzein là yếu nhất trong số các isoflavon. Ảnh hưởng như một estrogen yếu của daidzein cũng liên quan đến hoạt tính chống loãng xương của daidzein. Daidzein được cho rằng có ảnh hưởng đến quá trình đồng hoá các tế bào xương, chúng có thể kích thích sự tạo thành các tế bào xương. Không chỉ vậy, daidzein là một nhân tố trao đổi của quá trình tổng hợp ipriflavon. Ipriflavon đã được chứng minh có khả năng quan trọng chống lại hiện tượng loãng xương ở người và động vật. Tuy nhiên tác dụng như thuốc của daidzein đối với cơ thể là rất phức tạp và chưa được nghiên cứu đầy đủ. 2.1.2.2 Sự hấp thụ daidzein Daidzein được hấp thụ ở ruột sau đó được vận chuyển vào chu trình của cơ thể bởi hệ bạch huyết, có rất ít daidzein đến được các mô. Sau đó chúng được phân phối tới gan dưới dạng liên kết với gluconat và sulphat nhờ Enzyme UDP-glucurostyltransferaza. Dạng liên kết của daidzein với gluconat và sulphat được bài tiết vào trong nước tiểu và vào trong ống dẫn mật. Dạng liên kết này lại bị cắt để tạo thành daidzein được hấp thụ và chuyển hoá ở ruột già thành dạng dihydrodaidzein và sau đó được chuyển hoá tiếp thành equol và O-desmethylangolensin. 2.1.3 Glycitein 2.1.3.1 Đặc điểm và cấu trúc hoá học của glycitein Hình 1.5: Cấu trúc hoá học của glycitein Glycitein thuộc nhóm isoflavon trong các flavonoit. Nó cũng là một phytoestrogen do có quy trình tác động sinh học tương tự estrogen. Glycitein là dạng aglucon của glycitin, có cấu trúc hoá học hơi khác so với Genistein và daidzein (vì có thêm nhóm COH3 trong công thức cấu tạo). Trong đậu tương và các sản phẩm chế biến từ đậu tương thì các glycitein có hàm lượng ít nhất trong các isoflavon, chiếm khoảng 5 - 10% isoflavon tổng số. Glycitein là chất rắn ít tan trong nước, có công thức phân tử là C16H12O5, và có hoạt tính estrogen, chống ôxy hoá, chống ung thư, chống xơ vữa động mạch và chống loãng xương. Trong tất cả các loại isoflavon của đậu tương thì glycitein ít được quan tâm nhất do hàm lượng của chúng trong đậu tương là rất nhỏ. 2.1.3.2 Sự hấp thụ Glycitein Các nghiên cứu chỉ ra rằng sau khi tiêu hoá isoflavon đậu tương, glycitein được tìm thấy trong huyết tương. Điều này chứng tỏ rằng nó đã được hấp thụ tương tự như genistein và daidzein. 2.2 Vai trò của isoflavon đối với sức khoẻ con người 2.2.1 Cơ chế tác động của isoflavon Có nhiều nghiên cứu chỉ ra tác động của isoflavon trong việc ngăn ngừa các bệnh về tim, ức chế sự oxy hoá lipoprotein (tác động chống ôxy hoá), giảm cholesterol trong huyết thanh, ức chế enzim tyrozinkinaza hoặc làm tăng phản ứng của mạch máu. Những nghiên cứu về dịch tễ học cũng cho rằng isoflavon có tác dụng làm giảm nguy cơ phát triển các bệnh ung thư phụ thuộc hormone như ung thư tiền liệt tuyến, ung thư vú. Chúng được giải thích bởi khả năng liên kết với thụ thể estrogen và do thay đổi quá trình trao đổi hormone hoặc ức chế sự tăng nhanh của tế bào [12]. 2.2.2 Isoflavon và sức khoẻ Trong đậu tương ngoài hàm lượng Protein thực vật cao còn có các isoflavon có tác dụng tốt trong việc phòng chống bệnh tật. Đậu tương và các sản phẩm chế biến từ đậu tương rất có lợi cho sức khoẻ. Trong báo cáo của nhiều chuyên gia dinh dưỡng đã chứng minh điều này. Cục quản lí dược phẩm và thực phẩm của Mỹ (FDA) cũng có quy định mới cho phép các thực phẩm có protein và isoflavon đậu tương có thể ghi trên bao bì là có thể giảm nguy cơ về bệnh tim mạch. Qua đó đủ biết chất bổ dưỡng của đậu tương có hàm lượng protein thực vật và estrogen thực vật cao có quan hệ mật thiết với việc phòng và trị bệnh. Thứ nhất là giảm tỉ suất bệnh tim vì trong đậu tương chỉ có rất ít chất béo bão hoà nhưng không có Cholesterol. Trong ăn uống nếu ăn nhiều protein của đậu tương có tác dụng làm giảm Cholesterol. Dựa trên các kết quả nghiên cứu khác nhau các chuyên gia cho rằng nếu mỗi ngày ăn 20 - 25g protein đậu tương có thể giảm được 20 - 30% nguy cơ mắc các bệnh tim mạch [8]. Thứ hai là giảm tỉ lệ ung thư ở người. Ăn uống là yếu tố quan trọng làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư. Mỗi ngày chỉ cần ăn một phần chế phẩm của đậu tương, tương đương với ½ cốc thực phẩm làm bằng đậu tương hoặc bằng 1 cốc sữa đậu nành là có thể phòng được nhiều loại ung thư: ung thư phổi, ruột, trực tràng, dạ dày, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư vú. Những người phụ nữ châu Á có chế độ ăn kiêng chủ yếu bằng sữa đậu nành thì tỉ lệ ung thư vú cũng giảm hơn so với phụ nữ Phương Tây. Genistein và Daidzein là hai isoflavon đầu tiên được tìm thấy trong thực phẩm sữa đậu nành, tào phớ, tempeh, hỗn hợp protein của các loại rau hoặc các loại đậu tương nói chung có thể ảnh hưởng đến sự kháng các bện ung thư [17]. Theo M.Hasler khi sử dụng thức ăn bằng hạt đậu tương hoặc các sản phẩm của nó con người có thể giảm được một số bện về tim mạch, phòng chống bệnh ung thư [25]. Điều đó được thể hiện qua bảng sau. Bảng 1.8: Tỉ lệ sử dụng đậu tương trung bình ở một số nước [25] TT Tên nước Tỉ lệ đậu tương trung bình người/ngày (gam) Tỉ lệ mắc bệnh ung thư (%) 1 Nhật Bản 29,5 2,6 2 Hàn Quốc 19,9 4,7 3 Hồng Kông 10,3 6,0 4 Trung Quốc 9,3 8,4 5 Mỹ Hầu như không đáng kể 22,4 Thứ ba là phòng chống bệnh loãng xương. Loãng xương là nguyên nhân làm cho xương có tính thấm cao vì thế xương dễ mất hoặc gãy do thiếu canxi và các khoáng chất. Ăn nhiều chế phẩm của đậu tương giúp xương được khoẻ mạnh, giảm nguy cơ bị loãng xương vì đậu tương có nhiều canxi, chỉ nửa bìa đậu phụ có tới 130mg canxi, một cốc sữa đậu nành có thể có tới 80mg canxi. Và các isoflavon với một hàm lượng quan trọng trong đậu tương và các thực phẩm từ đậu tương có khả năng ngăn ngừa sự loãng xương. Ngoài ra estrogen của đậu tương có tác dụng tăng cường công năng của xương [9]. Thứ tư là giảm những chứng bệnh của thời kì tiền mãn kinh. Các báo cáo nghiên cứu cho biết người phụ nữ nếu mỗi ngày uống nửa cốc chế phẩm đậu tương sẽ giảm được chứng đau kinh, mồ hôi trộm, mất ngủ, buồn phiền. Những nghiên cứu của viện y học trường đại học bắc Carolado Mỹ cho biết: Họ đã dùng đậu tương để thực nghiệm đối với phụ nữ thời kì mãn kinh. Một nhóm 63 người mỗi ngày ăn 20 gam đậu tương bột (uống chung với nước cam hoặc ngũ cốc) trong 6 tuần, một nhóm khác thì không dùng đậu tương. Kết quả cho thấy nhóm phụ nữ ăn bột đậu tương số lần bồn chồn (nóng nảy) không thay đổi nhưng mức độ nhẹ hơn nhiều. Những nghiên cứu gần đây của trường đại học Manchester cũng cho thấy kết quả như vậy. Một nguyên nhân khác khiến các bác sĩ cho rằng đậu tương được dùng phổ biến ở châu Á nên các chứng bệnh về thời kì tiền mãn kinh của phụ nữ châu Á không rõ rệt như của phụ nữ phương Tây [3]. 2.3 Ảnh hưởng của các quá trình công nghệ đến hàm lượng isoflavon Hiện nay nhiều nhà nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của các phương thức xử lý khác nhau đối với thành phần isoflavon của các sản phẩm đậu tương khác nhau. Nói chung việc xử lý đậu tương trong sản xuất các thực phẩm làm từ đậu tương làm tăng sự thuỷ phân glucosid, làm tăng hàm lượng aglucon. Các phương pháp xử lý khác nhau được áp dụng đối với đậu tương đem đến những sản phẩm khác nhau, ví ._.