Tài liệu Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua đậu nành tảo spirulina

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA ĐẬU NÀNH TẢO SPIRULINA Tác giả HỒ THỊ LẸ Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành Bảo Quản Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm và Dinh Dưỡng Người Giáo viên hướng dẫn: Ts. TRƯƠNG THANH LONG Th.S. NGUYỄN MINH KHANG 7-2009 i LỜI CẢM ƠN Lòng biết ơn xin chân thành gửi đến: Ban giám hiệu và quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích, những kinh nghiệm quý báu cho tôi. Đặc biệt là thầy Trương Thanh Long đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Đồng cảm ơn thầy Nguyễn Minh Khang, trưởng phòng thí nghiệm vi sinh thực phẩm trường Cao Đẳng Kinh Tế Công Nghệ, đã tạo điều kiện thuận lợi, cho tôi những ý kiến bổ ích trong luận văn này. Vô cùng biết ơn người thân, bạn bè đã động viên, giúp đỡ nhiệt tình khi tôi thực hiện đề tài này. Do bước đầu tiến hành làm thử nghiệm chế biến sản phẩm nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô và bạn bè đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn chỉnh hơn. ii TÓM TẮT Đề tài “ Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua đậu nành tảo spirulina” đã được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Vi sinh thực phẩm – Trường Cao Đẳng Kinh Tế Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, thời gian thực hiện từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2008. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Qua quá trình thí nghiệm, chúng tôi đã thu được một số kết quả sau 3 Trong môi trường MRS broth, sinh khối vi khuẩn Lactobacillus acidophilus đạt cực đại sau 15 giờ nuôi cấy, sinh khối vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus đạt cực đại sau 18 giờ nuôi cấy. 3 Trong môi trường sữa, sinh khối vi khuẩn Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus bulgaricus đạt cực đại sau 15 giờ nuôi cấy. 3 Thời gian thu men cái vi khuẩn là 6 giờ ủ. 3 Các thông số của quá trình lên men # Tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi UHT là 8:2 # Thời gian lên men 3 giờ, ủ ở 43OC # Cấy 10% men cái với tỷ lệ giống cấy giữa Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus bulgaricus là 6:4 # Hàm lượng đường saccharose bổ sung là 8% # Hàm lượng tảo bổ sung là 6%, gelatin 5% 3 Thời gian bảo quản sản phẩm tối ưu là 10 ngày ở 4OC. iii MỤC LỤC Trang Trang tựa....................................................................................................................... i Lời cảm ơn..................................................................................................................... ii Tóm tắt.......................................................................................................................... iii Mục lục ......................................................................................................................... iv Danh sách các bảng ................................................................................................... viii Danh sách các hình ..................................................................................................... ix Chương 1.MỞ ĐẦU.....................................................Error! Bookmark not defined. 1.1.Đặt vấn đề..............................................................................................................1 1.2. Mục tiêu đề tài ......................................................................................................2 1.3.Công việc thực hiện...............................................................................................2 Chương 2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................3 2.1.Tổng quan về đậu nành và sữa chua đậu nành ......................................................3 2.1.1.Lịch sử phát triển................................................................................................3 2.1.2.Cây đậu nành ......................................................................................................3 2.1.3.Hạt đậu nành.......................................................................................................4 2.1.3.1.Tính chất cơ lý và cấu trúc của hạt đậu nành .................................................4 2.1.3.2.Thành phần hóa học của hạt đậu nành ............................................................5 2.1.4. Các sản phẩm từ đậu nành và lợi ích của sữa chua đậu nành .........................10 2.2.Tổng quan về tảo spirulina ..................................................................................11 2.2.1.Lịch sử ..............................................................................................................11 2.2.2.Phân loại ...........................................................................................................12 2.2.3.Đặc điểm sinh học của Spirulina .....................................................................12 2.2.3.1.Đặc điểm cấu tạo tế bào của tảo spirulina .....................................................12 2.2.3.2. Sinh sản của tảo Spirulina: ...........................................................................13 2.2.3.3.Thành phần hóa học của tảo spirulina ...........................................................14 2.2.3.4.Tình hình sản xuất, tiêu thụ và ứng dụng của tảo spirulina...........................17 2.3. Tổng quan về vi sinh vật ....................................................................................19 2.3.1. Probiotic ..........................................................................................................19 2.3.2. Vi khuẩn lên men sữa chua .............................................................................19 iv 2.3.2.1. Lactobacillus acidophilus ............................................................................20 2.3.2.2. Lactobacillus bulgaricus .............................................................................20 2.4. Tổng quan về sữa và chất ổn định ......................................................................21 2.4.1. Sữa ..................................................................................................................21 2.4.2. Chất ổn định ...................................................................................................21 2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ....................................................21 Chương 3.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................22 2.1. Thời gian và địa điểm thí nghiệm.......................................................................22 2.2. Nguyên liệu ........................................................................................................22 2.3. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất sử dụng ................................................................22 2.4.Quy trình chế biến sữa chua đậu nành tảo Spirulina...........................................23 2.4.1.Quy trình...........................................................................................................23 2.4.2.Giải thích quy trình...........................................................................................24 2.5. Phương pháp thí nghiệm.....................................................................................26 2.5.1.Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS. ......................................................27 2.5.2.Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường dịch sữa (sữa đậu nành và sữa tươi với tỷ lệ 1:1).........................................................................................................................28 2.5.3.Làm men cái. ....................................................................................................29 2.5.4. Khảo sát quá trình lên men..............................................................................30 2.5.4.1. Khảo sát thời gian lên men. ..........................................................................30 2.5.4.2. Khảo sát tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng không đường.........................................................................................................................30 2.5.4.3. Khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung. .........................................30 2.5.5. Khảo sát tỉ lệ phối chế giữa dịch sữa ( sữa tươi UHT + sữa đậu nành) với dịch tảo spirulina...............................................................................................................31 2.5.6. Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm............................................................31 2.6. Phương Pháp Phân Tích Các Chỉ Tiêu...............................................................32 2.6.1. Mật độ tế bào vi sinh vật: ................................................................................32 2.6.2. Xác định pH của sản phẩm:.............................................................................32 v 2.6.3. Phương pháp chuẩn độ acid.............................................................................32 2.6.4. Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm ....................................................32 2.6.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý kết quả .............................................32 Chương 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................................33 4.1. Đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS broth....................................................................33 4.1.1. Hình thái khuẩn lạc trên môi trường MRS agar ..............................................33 4.1.2. Đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS broth....................................................................33 4.2. Đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường dịch sữa (sữa đậu nành và sữa tươi với tỷ lệ 1:1) ........36 4.3. Khảo sát quá trình làm men cái. .........................................................................38 4.4. Khảo sát quá trình lên men.................................................................................39 4.4.1. Khảo sát thời gian lên men ..............................................................................40 4.4.2. Khảo sát tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng không đường ...................................................................................................................................41 4.4.3. Khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung .............................................42 4.4.4. Khảo sát tỉ lệ giống cấy ...................................................................................43 4.5. Khảo sát hàm lượng tảo bổ sung ........................................................................44 4.6. Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm...............................................................45 4.7. Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh và hóa học ..............................................49 4.7.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh ....................................................................49 4.7.2. Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa học ..................................................................49 Chương 5.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................50 5.1. Kết luận...............................................................................................................50 5.2. Đề nghị ...............................................................................................................50 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................51 PHỤ LỤC .....................................................................................................................53 vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hóa học trung bình của các hợp phần trong hạt đậu nành Bảng 2.2: Thành phần hóa học các chất trong hạt đậu nành Bảng 2.3: Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng Bảng 2.4: Thành phần hóa học của Spirulina Bảng 2.5: Thành phần vitamin trong Spirulina Bảng 2.6: Thành phần khoáng trong Spirulina Bảng 2.7: Thành phần acid amin trong Spirulina Bảng 2.8: Các chất màu trong Spirulina Bảng 2.9: Tình hình sản xuất Spirulina trên thế giới Bảng 4.1: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L. acidophilus theo thời gian nuôi cấy trong môi trường MRS Bảng 4.2: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L. acidophilus theo thời gian nuôi cấy trong môi trường dịch sữa Bảng 4.3: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L. bulgaricus theo thời gian nuôi cấy trong môi trường dịch sữa Bảng 4.4. Kết quả pH men vi khuẩn L. acidophilus và L. bulgaricus qua thời gian khảo sát Bảng 4.5: Mô tả cảm quan men vi khuẩn qua thời gian khảo sát Bảng 4.6: Kết quả pH của dịch sữa theo thời gian lên men Hình 4.8: Kết quả pH của dịch sữa theo thời gian lên men Bảng 4.6: Mô tả cảm quan dịch sữa theo thời gian lên men Bảng 4.7: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ phối chế giữa đậu nành và sữa tươi Bảng 4.8: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi hàm lượng đường bổ sung Bảng 4.9: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ giống cấy Bảng 4.10: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi hàm lượng tảo bổ sung vii Bảng 4.11: Kết quả khảo pH, độ acid và số lượng vi sinh vật theo thời gian bảo quản Bảng 4.12: Điểm đánh giá thị hiếu trung bình của người thử cho các đặc tính của sản phẩm Bảng 4.13: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh sản phẩm Bảng 4.14: Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu hóa học viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1. 1: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hòa tan của protein đậu nành Hình 2.2: Sơ đồ vòng đời của Spirulina Hình 4.1: L. acidophilus Hình 4.2: L. bulgaricus Hình 4.3: Đường cong sinh trưởng của L. acidophilus trong môi trường MRS broth. Hình 4.4: Đường cong sinh trưởng của L. bulgaricus trong môi trường MRS broth Hình 4.5: Đường cong sinh trưởng của L. acidophilus trong môi trường dịch sữa Hình 4.6: Đường cong sinh trưởng của L. bulgaricus trong môi trường dịch sữa Hình 4.7: pH men vi khuẩn L. acidophilus và L. bulgaricus qua thời gian khảo sát Hình 4.9: bổ sung 6% tảo Hình 4.10: bổ sung 8% tảo Hình 4.11: bổ sung 10% tảo Hình 4.12: Kết quả PH và số lượng vi khuẩn lactic theo thời gian bảo quản sản phẩm Hình 4.13: Kết quả độ acid của sản phẩm theo thời gian bảo quản Hình 4.14: Điểm đánh giá thị hiếu của người thử cho hai sản phẩm ix Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Ngày xưa, khi đất nước còn nghèo và lạc hậu chúng ta thường nghe câu nói “ăn no mặc đủ”. Nhưng ngày nay, đất nước đang trên đà phát triển thì câu nói “ăn no mặc đủ” được thay thế bằng câu “ ăn ngon mặc đẹp”. Tuy nhiên,nhu cầu con người không chỉ dừng ở “ ăn ngon” mà họ còn đòi hỏi cao hơn đó là ăn ngon bổ dưỡng và đa dạng thực phẩm. Sữa đậu nành là một loại sữa làm từ đậu nành, theo các nhà nghiên cứu việc kiên trì dùng sữa đậu nành hàng ngày sẽ làm giảm được cholesterol trong máu, hạ dược huyết áp và đề phòng xơ cứng động mạch ở người lớn tuổi. (Tâm Diệu, 1998).Ngoài lượng lớn protein, trong sữa đậu nành còn chứa đến 8 loại acid amin an trọng đối với cơ thể con người ( leucine, isleucine, lysine, methionine, phenyl alanine, threonine, tryptophane, valine). Acid béo không no trong đậu nành còn có tác dụng phòng chống lại các mầm ung thư như: Bowman-Bird Inhibitor (BBI), protease inhibitor, phytate, phytosterol, isoplavones, chất phenolic acid,…(Tâm Diệu, 1998). Sữa là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, cung cấp gần như đầy đủ các vitamin và khoáng chất cho cơ thể. Nhờ những tác dụng có ích mà sữa và các sản phẩm từ sữa rất được mọi người ưa chuộng. Thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa khá phong phú về chủng loại, đáp ứng cho mọi người ở mọi độ tuổi. Sữa chua, sản phẩm lên men từ sữa, người ta đã dựa vào quy luật đấu tranh sinh tồn tự nhiên để tăng cường sức khoẻ cho con người, các vi khuẩn lactic được đưa vào ruột sẽ cạnh tranh với vi khuẩn gây thối và lấn át các vi khuẩn này. Theo các nghiên cứu thì sữa chua rất có lợi cho cơ thể, nó có tác dụng chống lão hóa, giảm cholesterol trong máu, hạn chế rối loạn đường ruột, làm giảm tác dụng phụ do sử dụng thuốc kháng sinh, làm tăng interferon, giảm viêm loét dạ dày, ngăn ngừa loãng xương… Tảo là nhóm các vi sinh vật có khả năng quang tự dưỡng, chúng tham gia tổng hợp nguồn năng lượng sống sơ cấp từ ánh sáng mặt trời. Tảo Spirulina có nhiều ưu 1 điểm vượt trội đặc biệt về giá trị dinh dưỡng và có chứa nhiều hợp chất có giá trị trong phòng và điều trị một số bệnh. Chính vì những lý do trên, mục đích của đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua đậu nành tảo spirulina” nhằm tạo tạo ra sản phẩm mới đa dạng về cảm quan và có tác dụng bổ dưỡng. 1.2. Mục tiêu đề tài Tạo ra sản phẩm sữa chua vừa có giá trị dinh dưỡng vừa có giá trị cảm quan. 1.3.Công việc thực hiện 3 Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS. 3Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường dịch sữa. 3Khảo sát các yếu tố của quá trình lên men: khảo sát thời gian lên men, tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi, khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung, khảo sát tỉ lệ giống cấy. 3Khảo sát hàm lượng tảo bổ sung. 3Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm. 2 Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1.Tổng quan về đậu nành và sữa chua đậu nành 2.1.1.Lịch sử phát triển Đậu nành được xem là một trong những cây trồng cổ nhất của nhân loại. Nhiều nghiên cứu chứng minh rằng đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc. Nó được trồng trên nhiều loại đất khác nhau và có phạm vi khí hậu rộng khắp, trải dài từ vùng nhiệt đới Brazil đến hòn đảo Hokkaido đầy tuyết nằm ở phía bắc Nhật Bản. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con người đã tìm thấy vai trò của đậu nành trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm. Vì vậy, đậu nành được lan rộng ngày càng nhiều trên khắp thế giới.[ 23] Yogurt tiếng Thổ Nhĩ Kỳ có nghĩa là sự lên men, thực phẩm có lượng acid nhẹ được lên men bởi vi khuẩn lactic như Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus. Vào cuối những năm 1970, ở Mỹ, sản phẩm từ sữa đậu nành được gọi theo nhiều cách khác nhau: soymilk yogurt, soy yogurt, soyogurt, soygurt. Năm 1912, tại Pari, Li – Yu – Ying và Grand Voinnet đã chế biến sữa đậu nành lên men. Năm 1974, nghiên cứu của Wang và Konishi đã tách giống L. acidophilus thích hợp để chế biến soy yogurt. Năm 1977, Sterm, Hesseltine, Wang và Konishi đã chọn giống L. acidophilus tận dụng Raffinones, Stachyose, hỗn hợp đường trong sữa đậu và dùng L. acidophilus làm soy yogurt có vị ngon (pH = 4,2), giảm đầy hơi. Năm 1981 tại Nhật Bản lần đầu tiên sản xuất soy yogurt số lượng lớn. [ 24] 2.1.2.Cây đậu nành Cây đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L) Merrill, thuộc họ Leguminosae, chủng Papilionoidae, là cây bụi nhỏ, cao trung bình dưới 1m, có lông toàn thân. Lá có 3 chét hình bầu dục. Chùm lông mọc ở nách lá, bông có màu trắng hoặc tím. Trái có nhiều lông vàng, dài 3 – 4 cm, rộng 0,8 cm, mỗi trái có từ 3 – 5 hạt. Cây đậu nành là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn.[ 1], [ 21] Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt : 9 pH của đất trồng: 6,0 – 6,5. 3 9 Nhiệt độ: 25 – 30oC. 9 Lượng mưa: 500 – 700 mm. 9 Đất trồng có nhiều mùn hữu cơ với độ ẩm trung bình. 9 Thời kỳ trồng: cuối mùa xuân, đầu mùa hè. 2.1.3.Hạt đậu nành 2.1.3.1.Tính chất cơ lý và cấu trúc của hạt đậu nành [ 7] Tính chất cơ lý ảnh hưởng rất lớn đến quy trình chế biến cũng như chất lượng sản phẩm. Một số tính chất chủ yếu là: 3 Hình dáng: hạt đậu nành có hình dạng tròn, bầu dục, tròn dài, tròn dẹt…tùy từng giống. 3 Độ lớn của hạt cũng rất khác nhau tùy đặc điểm của giống và kĩ thuật trồng trọt, thường từ 220 – 300g /1000 hạt. 3 Kích thước hạt: tùy thuộc vào giống và điều kiện canh tác. 3 Vỏ hạt nhẵn phần lớn màu vàng, một số có màu vàng đậm, xanh, nâu hoặc đen. Vỏ chỉ chiếm khoảng 8% khối lượng của hạt Cấu trúc hạt đậu nành gồm có 3 bộ phận chính: vỏ, trụ dưới lá mầm, lá mầm. 3Vỏ: là lớp ngoài cùng của hạt đậu nành. Vỏ hạt đậu nành có nhiều loại màu sắc và là yếu tố cho việc xác định giống đậu nành. Vỏ hạt có tác dụng bảo vệ phôi mầm chống lại nấm và vi khuẩn. 3Trụ dưới lá mầm: là rễ mầm, phần sinh trưởng của hạt khi hạt nảy mầm. 3Lá mầm: gồm hai lá mầm tích trữ dinh dưỡng cho hạt. Nó chiếm phần lớn khối lượng của hạt, chứa hầu hết các protein, lipid của hạt, có màu xanh trước khi hạt chín, và chuyển thành màu vàng khi hạt chín. Bảng 2.1: Thành phần hóa học trung bình của các hợp phần trong hạt đậu nành (% so với khối lượng chất khô của hạt) [ 9] Protein ( Nx 6,25) Lipid Glucid ( Cả xơ) Khoáng Tổng Lá mầm 43 23 29 5 90 Vỏ 8,8 1 86 4,3 8 Trụ dưới lá mầm 41 11 43 4,4 2 Hạt nguyên 40 20 35 4,9 100 4 2.1.3.2.Thành phần hóa học của hạt đậu nành So với các nguồn thực phẩm chính hiện nay, đậu nành thực sự là thành phần giàu dinh dưỡng. Đậu nành vừa có nguồn protein cao nhất trong các loại đậu, hạt; giàu chất béo, carbohydrate, các chất xơ, vitamins, chất khoáng vừa là dược liệu quý cho việc ngăn ngừa và chữa trị các bệnh mãn tính. Bảng 2.2: Thành phần hóa học các chất trong hạt đậu nành (so với khối lượng chất khô) [ 21] Thành phần PROTEIN AMINOACID Đơn vị Hàm lượng Hàm lượng trung bình % g/100g hạt 30 – 50 40 1,49 – 1,87 2,45 – 3,49 3,87 – 4,98 6,10 – 8,72 1,88 – 2,02 0,56 – 0,66 1,88 – 2,61 1,81 – 2,32 1,69 2,90 4,48 7,26 1,69 0,60 2,02 2,07 0,89 – 1,08 1,46 – 2,12 2,71 – 3,20 2,35 – 2,86 0,49 – 0,66 1,70 - 2,08 1,33 – 1,79 0,47 – 0,54 1,12 – 1,62 1,52 – 2,24 1,04 1,76 3,03 2,58 0,54 1,95 1,58 0,49 1,43 1,83 12 – 30 20 4 - 23 3 - 30 11 4 Không cần thiết Alanine Arginine Aspartic acid Glutamic acid Glycine Cysteine Proline Serine Cần thiết Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Tyrosine Valine LIPID ACID BÉO % %so với lipid tổng Palmitic acid Stearic acid 5 Oleic acid Linoleic acid Linolenic acid 25 - 86 25 - 60 1 - 15 25 53 7 26 - 38 34 2,5 - 8,2 0,1 - 0,9 1,4 - 4,1 5,5 0,9 3,5 % 4,61 - 5,94 5,0 µg/g µg/g µg/g 6,26 - 6,85 0,92 - 1,19 10,9 - 28,4 ISOFLAVONE % 0,2 SAPONINS % 0,1 - 0,3 PHYTATE % 1,0 - 1,5 1,1 TRYPSIN INHIBITORS mg/g 16,7 - 27,2 22,3 PHYTOSTEROLS mg/g 0,3 - 0,6 CARBOHYDRATE % Sucrose Raffinose Stachyose TRO VITAMIN Thiamine Riboflavin Vitamin E •Protein Trong thành phần hóa học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỷ lệ rất lớn. Thành phần acid amin trong protein của đậu nành, ngoài methionin và tryptophan ra còn các acid amin khác, có số lượng khá cao tương đương lượng acid amin có trong thịt. Bảng 2.3: Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng (g/100g protein) Đậu nành Trứng Thịt bò Sữa bò Gạo Giá trị được đề nghị bởi FAO - OMS Leusine 7,84 8,32 8,00 10,24 8,26 4,8 Isoleusine 4,48 5,60 5,12 5,60 3,84 6,4 Lysine 6,40 6,24 2,12 8,16 3,68 4,2 Phenylalanine 4,96 5,12 4,48 5,44 4,80 2,8 Loại acid amin 6 Threonine 3,84 5,12 4,64 4,96 3,36 2,8 Tryptophane 1,28 1,76 1,21 1,44 1,28 1,4 Valine 4,80 7,52 5,28 7,36 5,76 4,2 Methionine 1,28 3,20 2,72 2,88 2,08 2,2 Dựa vào chức năng sinh học ở thực vật, protein trong hạt đậu nành được chia làm 2 loại: protein chuyển hóa (metabolic protein) và protein dự trữ. Protein chuyển hóa gồm enzyme và cấu trúc. Protein dự trữ cùng với dầu dự trữ được tổng hợp trong quá trình phát triển của hạt đậu. Protein đậu nành chủ yếu là protein dự trữ. Hai loại protein dự trữ chính trong đậu nành là glycinin (11S) và beta-conglycinin (7S) chiếm khoảng 65 – 80% protein tổng trong hạt.[ 15], [ 21] Nếu phân loại theo tính tan trong nước, protein đậu nành chứa 85 – 95% globuline, một lượng nhỏ albumine, một lượng không đáng kể prolamine và glutelin. Khả năng hòa tan trong nước của protein đậu nành ảnh hưởng nhiều bởi pH. Khoảng 80% protein trong hạt đậu nành có thể được trích ly ở pH trung tính hoặc kiềm. pH đẳng điện của protein đậu nành là 4,2 – 4,6. [ 21] % Protein hòa tan Hình 1. 1: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hòa tan của protein đậu nành Các chất phi dinh dưỡng trong thành phần protein đậu nành: trypsin inhibitors và hemagglutinins (lectins) [ 21] 3 Trypsin inhibitors là hợp chất không bền ở nhiệt độ cao. Chất này có khả năng kết hợp với trypsin làm trypsin không được hấp thu. Thiếu trypsin sẽ làm cơ thể 7 chậm phát triển và ảnh hưởng nhiều đến các chức năng khác của cơ thể. Đậu nành chứa 2 loại trypsin inhibitors: Bowman – Brik inhibitor và Kunitz inhibitor 3 Lectin (hemagglutinins) là protein có khả năng kết dính các tế bào hồng cầu. Nó được xem như là chất có độc tính cao, tuy nhiên nó cũng dễ dàng bị vô hoạt dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Các tính chất chức năng của protein đậu nành: hấp thụ và giữ nước, tạo gel, tạo kết cấu, tạo độ nhớt, tạo nhũ, tạo bọt. 3Khả năng hấp thụ và giữ nước: Khả năng hấp thụ và giữ nước của protein dựa trên tương tác giữa protein – protein và protein – nước. Nồng độ protein tăng, khả năng hấp thụ nước tăng. pH thay đổi thì sự tích điện của protein cũng thay đổi, ở pH đẳng điện sự hút nước là thấp nhất vì tương tác giữa protein – protein rất chặt chẽ, ở pH cao sự hấp thụ và giữ nước càng tăng. Nhiệt độ tăng, khả năng hấp thụ nước giảm vì làm giảm liên kết hydro. 3Khả năng tạo gel: Khi protein bị biến tính, các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, các mạch polypeptide duỗi ra, tiến lại gần nhau, tiếp xúc và tạo nên mạng lưới không gian tương đối chặt và pha phân tán chứa trong nó. Các yếu tố tạo gel + Sử dụng nhiệt: Khi dịch sữa protein đậu nành có nồng độ cao được đun nóng ở pH trung tính, thì sẽ tạo gel. + Sử dụng pH đẳng điện: Ở pH đẳng điện protein có khả năng tạo gel. + Sử dụng các muối của ion kim loại hóa trị hai: Do liên kết giữa Ca2+ và nhóm carboxyl. 3Khả năng tạo kết cấu: Protein đậu nành có khả năng tạo sợi tốt. Khi protein bị phân ly, chuỗi polypeptide duỗi mạch, vì vậy khi cho qua khuôn đúc, sẽ định hướng được các phân tử protein và các sợi hình thành. 3Khả năng tạo độ nhớt: Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch gồm: pH, nhiệt độ, ion Ca2+… và nồng độ protein. 3Khả năng tạo nhũ: Trong phân tử protein đậu nành có hai đầu ưa nước và ưa béo, nên có khả năng nhũ hóa với chất béo. 3Khả năng tạo bọt: Khả năng tạo bọt là do sự khuếch tán protein đến bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và nước. 8 •Lipid Chất béo chiếm khoảng 20% trọng lượng chất khô của hạt đậu nành. Nó nằm chủ yếu trong phần tử diệp của hạt. Chất béo chứa khoảng 6,4–15,1% acid béo no (acid stearic, acid archidic) và 80–93,6% acid béo không no (acid linoleic, acid linolenic, acid oleic trong đó acid linolenic chiếm tỷ lệ tương đối cao). Chất béo không no có lợi cho sức khỏe hơn là chất béo no. Tuy nhiên các acid béo không no dễ bị oxy hóa và giảm chất lượng. • Carbohydrate Hydratcarbon chiếm khoảng 34% hạt đậu nành. Phần hydratcarbon có thể chia ra làm 2 loại: loại tan trong nước và không tan trong nước. Loại tan được trong nước chỉ chiếm khoảng 10% toàn bộ hydratcarbon. Trong các nhóm đường của đậu nành ta cần lưu ý hai loại đường raffinose và stachyose. Cơ thể con người thiếu enzyme galactosidase để thủy phân stachyose và rafinose. Hai loại đường này thường di chuyển từ ruột non sang ruột già là nơi có thể lên men đường bởi vi khuẩn đường ruột. Quá trình lên men tạo ra các khí gồm CO2, H2 và CH4 làm cho cơ thể người cảm thấy đầy hơi. Sự loại bỏ hay giảm hiện tượng này đối với các thực phẩm từ đậu nành cần phải được quan tâm. Trong quá trình lên men sữa đậu nành có thể làm giảm hàm lượng raffinose và stachyose. [ 11] •Vitamin và khoáng chất Mặc dù đậu nành không được xem như là nguồn rất giàu một loại vitamin nào đó nhưng nó đem lại một nguồn dinh dưỡng toàn diện. Các vitamin có trong đậu nành như là thiamine, riboflavin, niacin, pantothenic acid, biotin, folic acid, inositol, choline, vitamin A và E, trừ vitamin C và vitamin D. Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành. Các chất khoáng chủ yếu có trong đậu nành là K, Na, Ca, Mg, S, và P. Hàm lượng chất khoáng có thể thay đổi nhiều do loại đậu cũng như điều kiện trồng trọt khác nhau.[ 21] • Enzyme Về mặt công nghệ, enzyme quan trọng của đậu nành là lipoxygenase, được biết đến là lipoxydase. Enzyme này xúc tác cho phản ứng oxy hoá acid béo không bão hoà bởi O2, gây mùi cho đậu nành. Khử mùi đậu nành dựa trên nguyên tắc vô hoạt enzyme lipoxygenase bằng cách sử dụng riêng rẽ hay kết hợp các phương pháp nhiệt (sấy, chấn), phương pháp hóa học (NaHCO3). Enzyme urease được tìm thấy với hàm lượng lớn ở đậu nành sống. Nó sẽ phân hủy ure thành ammoniac, là một hợp chất độc đối với cơ thể người. Enzyme này sẽ 9 chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua màng ruột, do đó không nên ăn đậu nành sống. Hơn nữa, enzyme urease dễ dàng bị vô hoạt bởi nhiệt.[ 6] • Isoflavone Isoflavones là hợp chất phenolic được xem như là phytoestrogens, hay estrogens thực vật vì chúng có công thức hóa học, chức năng và ảnh hưởng đến cơ thể con người như estrogen. Probiotic vi khuẩn lactic khi phát triển có thể chuyển hóa glycoside isoflavone thành dạng aglycone mà không cần phải bổ sung thêm chất dinh dưỡng nào. Trong sữa đậu nành chưa lên men giàu glycoside, dạng aglycone thấp hơn. Ngược lại, sữa đậu nành sau lên men lại có hàm lượng aglycone cao hơn so với glycoside do các vi khuẩn lactic có khả năng tiết ra enzyme β - glucosidase chuyển hóa glycoside thành aglycone. Isoflavone aglycone hấp thu nhanh hơn và nhiều hơn so với dạng glucoside trong cơ thể người, giúp ngăn chặn các bệnh mãn tính như ung thư và các bệnh về tim mạch. [ 12] Lợi ích của isoflavone đậu nành [ 25] 3Ngăn cản và chữa trị ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư ruột. 3Giảm khả năng hoạt động của hormone giới tính – hormone này kích thích khả năng phát triển ung bướu ở cả nam và nữ. 3Giảm nguy cơ bệnh tim mạch, chứng loãng xương và tăng cường khả năng tự miễn dịch. 2.1.4. Các sản phẩm từ đậu nành và lợi ích của sữa chua đậu nành Các sản phẩm từ đậu nành [ 23] 3Sữa đậu nành: đậu nành tươi được ngâm với nước, sau đó lấy dịch lọc đun 20 phút ở nhiệt độ 900C sẽ được sữa đậu nành đơn giản. Sữa đậu nành rất giàu protein, isoflavones và vitamin B, có thể là thức uống thay thế cho những người dị ứng với sữa bò. 3Tofu: được tạo thành bởi sự đông tụ sữa đậu nành bằng chất làm đông. Tofu có ba dạng: dạng rắn rất giàu protein, chất béo và calcium, dùng để nấu, nướng, chiên; dạng mềm và dạng mịn dùng để trộn làm thức ăn, như ở Nhật, người ta dùng dạng mềm và mịn để làm nước xốt đậu nành. 3Yoghurt: là sản phẩm của sự lên men sữa đậu nành bằng vi khuẩn. 10 3Tempeh: là dạng bánh được tạo thành bởi sự nấu đậu và trộn với vi khuẩn, lão hóa (ageing) một hay hai ngày. Tempeh rất giàu protein và khoáng chất, isoflavones (100 g tempeh có 53 mg isoflavones). 3Miso: là sản phẩm của sự kết hợp đậu nành với muối, mốc và sau đó ủ trong thùng gỗ 1 – 3 năm. 3Shoyu: là chất lỏng màu nâu sậm, được làm từ đậu nành qua quá trình lên men. Lợi ích của sữa chua đậu nành [ 18] 3 Vi khuẩn lên men sữa đậu nành có thể sử dụng được các đường raffinose, stachyose có trong sữa đậu nành làm giảm các triệu chứng đầy hơi do các đường này gây ra. 3vi khuẩn trong sữa lên men còn sống giúp tăng cường hệ miễn dịch và tạo ra các enzyme thủy phân protein thành các polypeptid, thủy phân tinh bột thành các maltodextrin làm sản phẩm trở nên dễ tiêu hóa hơn. 3 Probiotic trong sữa lên men còn làm cân bằng hệ vi sinh vật trong đường ruột, tăng cường các vi khuẩn có lợi, giảm các vi khuẩn có hại gây bệnh cho người. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng một số vi khuẩn lactic có khả năng chuyển hóa isoflavone glucoside (có nhiều trong đậu nành) thành các isoflavone aglycone là chất có hoạt tính sinh học, có tác dụng làm giảm nguy cơ gây bệnh ung thư, tim mạch, giảm các triệu chứng ở phụ nữ mãn kinh như bốc hỏa, loãng xương,… 2.2.Tổng quan về tảo spirulina 2.2.1.Lịch sử Spirulina là tên gọi do nhà tảo học người Đức – Deurben đặt vào năm 1827 dựa trên hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc với khoảng 5-7 vòng đều nhau không phân nhánh. Và cũng vào năm 1827, Turpin lần đầu tiên phân lập được Spirulina từ nguồn nước tự nhiên. Năm 1973, Tổ chức Nông lương Quốc tế (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã chính thức công nhận Spirulina là nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, đặc biệt trong chống suy dinh dưỡng và chống lão hóa. 11