Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất chế phẩm isoflavone dạng aglycone

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

------ ---------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG ENZYME TRONG CƠNG NGHỆ
SẢN XUẤT CHÉ PHẨM ISOFLAVONE DẠNG AGLYCONE

Ngưịi hướng dẫn

: TS. TRUONG HƯƠNG LAN

Sinh viên thực hiện

: LÊ THỊ LÝ

Lớp

: TP CNSH 11.03


Khóa luận tất nghiệp

Lời cảm on

Sau q trình học tập, nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm đế hồn thành

khóa luận này, trước tiên tôi xin cám on sâu sắc tới TS. Trương Hương Lan, chủ

nhiệm bộ môn Thực phẩm và dinh dưỡng - Viện Công Nghiệp Thực Phấm đã tận
tình hướng dẫn, cung cấp những thơng tin q giá và tạo điều kiện tốt nhất cho tơi

hồn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin câm ơn các cán bộ của Bộ môn Thực phẩm và dinh dường -

Viện Công Nghiệp Thực Pham đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đe tài.

Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng tập the cán
bộ, nhân viên khoa Công nghệ sinh học - Viện Đại học Mờ Hà Nội đã dạy dồ, chi
bảo tận tình trong quãng thời gian 4 năm học tại trường.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ, động viên cùa gia đình và
bạn bè đã dành cho tôi trong suốt quãng thời gian qua.

Thư viẹn Viện Đại học Mở Hà Nội
Hà Nội, ngày 21 tháng 5 năm 2015
Sinh Viên

Lê Thị Lý

Lê Thị Lý

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp

MỤC LỤC
Lời cảm on
MỤC LỤC

KÍ HIỆU VÀ VIẾT TAT
DANH MỤC BẢNG BIÊU

DANH MỤC HÌNH VẼ
MỞDÀU......................................................................................................................... 1
PHẦN I. TÔNG QUAN............................................................................................... 3

1.1.

Đậu tương.......................................................................................................... 3

1.1.1.

Giới thiệu về đậu tương.............................................................................. 3

1.2. Các thành phầncó giátrị dinh dưỡng trong đậu tương.......................... 4

ỉ.

1.1.2.1.

Protein.................................................................................................. 4

1.1.2.2.

Chất béo........ . ...........

,, „,

5

Tlur viện Viện Đại học Mở Hà Nội

1.1.23. Gluxit........................ .............................................................................. 6

1.1.2.4.

1.2.

Vitamin và khoángchất......................................................................... 6

Isoflavone trong đậu tương............................................................................... 8

7.2.7.

Cấu trúc isoflavone..................................................................................... 8

1.2.1.1.

Gentstein...............................................................................................9

1.2.1.2.

Daidzein.............................................................................................. 10

1.2.2.

Hàm lượng isoflavone trong thực plĩâm từ đậu tương........................... 11

1.2.3.

Lợi ích cùa isoflavone đoi với sức khỏe................................................... 13

1.2.4.

Tính an tồn của isoflavone trong đậu tương.......................................... 15

1.3. Sự chuyển hóa isoflavone từ glycoside sang aglycone trong đậu tương bằng
enzyme......................................................................................................................... 16
1.4.

Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trường Việt Nam và Thế Giới.. 18

PHẦN II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP....................................... 20

2.1.

Nguyên vật liệu............................................................................................... 20

Lê Thị Lý

Lớp: lltrì


Khóa luận tất nghiệp

2.2.

Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 20

2.2.1.

Phương pháp cơng nghệ........................................................................................... 20

2.2.2.

Phương pháp phân tích lý hỏa.................................................................. 24

PHÀN III. KÉT QUẢ VÃ THẢO LUẬN................................................................. 31

3.1.

Lựa chọn nguyên liệu đậu tương có hàm lượng isollavone cao................... 31

3.2. Nghiên cứu chuyến hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone
trong sữa đậu nành bằng enzyme............................................................................... 32
3.2.1.

Nghiên cứu lựa chọn enzyme thích hợp đế nâng cao hiệu suất chuyên hóa32

3.2.2.

Nghiên cứu nồng độ enzyme tối ưu đế nâng cao hiệu suất chuyến hóa.33

3.2.3.

Nghiên cứu pH tối ưu đê nâng cao hiệu suất chuyên hóa....................... 34

3.2.4.

Nghiên cứu nhiệt độ toi ưu đe năng cao hiệu suất chuyến hóa.............. 36

3.2.5. Nghiên cứu thời gian tối ưu cho quá trình thúy phân sữa đậu tương bang
chê phẩm enzyme Lactozym.................................................................................... 36

3.3.

Nghiên cứu thu nhận che phâm sữa bột đậu tương nảy mầm........................ 38

3.3.1.

Nghiên

3.3.2.

Nghiên cứu xác định lưu lượng dòng nhập liệu....................................... 39

3.3.3.

Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của áp suất khí nén............................. 41

nhiẹt độẽỉầu btịt...^ẤQ..Ẳ.Ị.‘l..’..J........................... 38

PHÀN IV. KÉT LUẬN............................................................................................... 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 46

Lê Thị Lý

Lớp: lioẳ


Khóa luận tất nghiệp

DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt

Viết đầy đií

DAD

Diode Array Detection

ER

Estrogen receptor - Thụ thê estrogen

FDA

Food and Frug Administratio - Cục Dược phẩm và Thực
phẩm Hoa Kỳ

GH

Glycoside hydrolase

HPLC

High Performance Liquid Chromatography - Sac ký lóng

hiệu năng cao

LDL-cholesterol

Low density lipoprotein cholesterol - Cholestero Hiên ket
Lipoprotein .CÓ tv trọng thấp

Thư viện Viện Đại nọc Mở Hà Nội
O-DMA

0 - desmethylangolensin

PSA

Prostate - Specific Antigen

SP1

Soybean protein isolate

P-NPG

P-nitrophenyl - p - D - glucopyranoside

óOAccGlc

6” - 0 - acetyl glycoside

óOmaGlc

6” - 0 - malonyl glycoside

SEMs

Selective estrogen receptor - chat điều bien đặc hiệu thụ the
estrogen

Lê Thị Lý

Lớp: 1105


Khóa luận tất nghiệp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Hàm lượng trung bình cùa các chất có trong hạt đậu tương [3]................ 4
Bảng 1.2. Thành phẩn và hàm lượng các axit amin trong hạt đậu tương................... 5
Bàng 1.3. Hàm lượng axit béo không no trong hạt đậu tương 13].............................. 6
Bãng 1.4. Thành phần các loại vitamin trong hạt đậu tương [3]................................ 7
Bang 1.5. Thành phần các chất khoáng trong hạt đậu tương [3].................................7
Bàng 1.6. Hàm lượng sử dụng đậu tương trung bình ờ một số nước....................... 14
Bảng 1.7. Một số thực phẩm giàu isotlavone............................................................. 19
Báng 2.1. Điều kiện thủy phân sữa đậu tương của các............................................. 22
Bâng 3.1. Hàm lượng isoflavone ờ 9 giống đậu tương khác nhau........................... 31

Bàng 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Lactozym đến sự chuyến hóa isotlavone
từ dạng glycoside sang dạng aglycone. ..................
34

Th II■ vỉẹ n yìẹn Đại li ọc Mở Ft à Nội

Bàng 3.3. Ảnh hường của pH đến sự chuyến hổa isoflavone...... ............................. 35
Bàng 3.4. Ánh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển hóa isoflavone-từ dạng glycoside
sang dạng aglycone nhờ enzyme Lactozym.............................................................. 36
Bảng 3.5. Ảnh hường cùa thời gian đến sự chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside
sang dạng aglycone nhờ enzyme Latozym.................................................................37
Bảng 3.6. Ánh hường cùa nhiệt độ khơng khí đầu vào đến hiệu suất thu hồi và giá
trị cám quan của sản phẩm.......................................................................................... 38
Bàng 3.7. Anh hường của lưu lượng dòng nhập liệu đến.......................................... 40
Bàng 3.8. Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến.......................................................... 41
hiệu suất thu hồi và giá trị cảm quan của sản phẩm.................................................. 41

Bảng 3.9. Thành phần dinh dưỡng và tính chất cảm quan cúa................................. 43

Lê Thị Lý

Lớp: 110§


Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cây và hạt đậu tương....................................................................................3
Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của các aglycone............................................................. 8

Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của các glycoside............................................................ 9

Hình 1.4. Cẩu trúc hóa học của genistein................................................................... 9
Hình 1.5. Cấu trúc hóa học cũa daidzein................................................................... 10
Hình 1.6. Cấu trúc hóa học cùa glycitein.................................................................11

Hình 1.7. Một số thực phẩm chế biến từ đậu tương.................................................. 12
Hình 1.8. Sự thủy phân các isoflavone bằng enzyme p-glucosidase.........................17

Hình 2.1. Quy trình chuẩn bị sừa đậu tương............................................................. 21
Hình 3.1. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone 33
Hình 3.2. Ảnh hướhg;qia nhiệt độ kpộrịg khí.đầưvàợdếụj.;4..^0.ị......................... 39
hàm lượng isoflavone trong sàn phẩm....................................................................... 39

Hình 3.3. Ánh hưởng cùa lưu lượng dịng nhập liệu đến......................................... 41
Hình 3.4. Ánh hưởng của áp suất khí nén đến.......................................................... 42
hàm lượng isoflavone trong sàn phẩm....................................................................... 42
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình sàn xuất bột đậu tương náy mầm.....................................44

Lê Thị Lý

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp

MỎ ĐÀU
Hiện nay, đậu tương đã trờ thành nguồn thực phấm không thể thiếu cùa con
người. Ớ nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng các thực phấm chế biến từ đậu
tương hàng ngày đang được khuyển khích vì những lợi ích sức khỏe của nó đối với

con người. Theo nhiều nghiên cứu cho thấy một số tác dụng cùa đậu tương trong
việc giảm cholesterol trong máu, tức giảm thiếu nguy cơ mac các bệnh liên quan

đến tim mạch [11], chúng cũng ngăn càn sự phát triến các mầm ung thư [4], ngăn
ngừa bệnh thận, bệnh tiểu đường, bệnh xốp xương [5] và các triệu chứng rối loạn
tiền mãn kinh [ 11 ... Những tác dụng này của đậu tương có được là nhờ thành phần

isoflavone có hoạt tính tương tự nội tiet to estrogen.
Isoflavone trong đậu lương tồn tại ờ hai dạng chính là glycoside và aglycone
. Theo các nghiên cứu đã được thực hiện, các nhà khoa học khăng định trong hạt

đậu tương các aglycone chỉ chiếm một lượng nhó, hợp chất chính là các dẫn xuất
của glycoside [131 (chiếm trên 90%). Nhưng aglycone lại là những phytroestrogen

,vieiiy lên MteMơHà<

có hoạt tính sinh học cao, được cớ thê hâp thu nhanh hơn. với lượng lớn hơn rât
nhiều so với dạng glycoside. Mặc dù. các isoflavone dạng glycoside cũng được thúy
phân một phần thành aglycone bời nước bọt và sau đó là vi sinh vật đường ruột

nhưng hiệu suất chuyến hóa thấp. Các săn phấm đậu tương truyền thống như miso,

natto (Nhật Bán), Thuanao (Thái Lan), Chungnkookjang (Hàn Quốc), tempeh
(Indonesia) ... có hàm lượng aglycone cao hơn đáng kể so với các sản phầm đậu

tương không lên men. Nhiều nghiên cứu cũng đã chi ra rằng sự chuyền hóa

isoflavone dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ quá trình náy mầm đậu tương

[22], thủy phân đậu tương bằng enzyme thương mại [15, 23] và quá trình lên men
với vi sinh vật [7, 16, 26]. Trong những nghiên cứu này, enzyme P-glucosidase

được coi là enzyme chìa khóa, chịu trách nhiệm cho q trình chuyền hóa

isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone.
Xuất phát từ mục đích xây dựng được quy trình cơng nghệ ứng dụng enyme
đế nâng cao hiệu suất chuyến hóa từ isoflavone dạng glycoside sang isoflavone

dạng aglycone giúp cơ the con người hấp thu một cách tốt hơn và đạt được hiệu quả
Lê Thị Lý

1

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp
cao hơn trong việc ngăn ngừa một số bệnh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài

“Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong công nghệ sản xuất chế phấm isoílavone
dạng aglycone”. Nội dung nghiên cứu gồm:

- Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyến hóa isotlavone đậu tương từ dạng
glycoside sang dạng aglycone bang chế phẩm enzyme p-glucosidasc thương mại.

- Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để thu nhận chế phấm sữa bột giàu
isoflavone dạng aglycone.

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Lê Thị Lý

2

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp

PHẦN I. TỎNG QUAN
1.1. Đậu tưong

1.1.1. Giới thiệu về đậu tưứng
Đậu tương hay đồ tương hay đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L)

Merrill, thuộc bộ Dậu (Fabalcs). phân họ cánh bướm Fabaccac (Papilionaccac). Đậu
tương là cây thân thảo, thân cây mảnh, có lơng, cao từ 0,8 - 0,9 m, cành hướng lên

trên. Lá mọc cách lá có ba lá chét hình trái xoan, đầu gần nhọn, có lơng, hơi khơng

đều ở gốc. Hoa có hai loại là màu trang và màu tím, xếp thành chùm ờ nách. Quả
thõng, hình lười liềm, gân bị ép, trên quả có nhiều lơng mềm, tập trung ờ giữa các

hạt. Hạt đậu tương màu vàng là tôt nhất nên được trơng và sử dụng nhiêu nhất 111.

Hình 1.1. Cây và hạt đậu tưoug
Đậu tương có nguồn gốc từ Trung Quốc cách đây khoáng 4.000 - 5.000 năm
rồi được du nhập sang Nhật Bân vào thế ki thứ 8 và dần có mặt ớ các nước Châu Á

khác. Đầu thế ký 18, đậu tương được đưa sang Châu Âu. rồi du nhập vào Châu Mỹ.
Ngày nay, đậu tương trờ lên phố biến trên toàn thế giới và thu hút sự quan tâm đặc

biệt cùa nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào giá trị dinh dưỡng cũng như hoạt tính sinh

học của chúng đối với sức khỏe con người. Hoa Kỳ đang đứng đầu thế giới về sản
lượng đậu tương, sau đó đến Trung Quốc và Ấn Độ. Tại Việt Nam, đậu tương đang

dược trồng tại 25 trong so 63 tinh thành cà nước, với khống 65% diện tích tại các

khu vực phía Bắc và 35% tại các khu vực phía Nam 111
Lê Thị Lý

3

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp
1.1.2. Các thành phần có giá trị dinh dưững trong dậu tương
Đậu tương là một loại hạt giàu protein, gluxit, lipid, muối khoáng và vitamin.

Đậu tương cũng là loại hạt duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời ớ cả
protit và lipid.
Bảng 1.1. Hàm lượng trung bình cùa các chất cổ trong hạt đậu tưong [3]

Thành phần

Hàm lưọmg (%)

Độ âm

8,0

Tro (khoáng)

4,6

Protein

40

Lipid

20

Chất xơ

3,5

Các hợp chat pentosan

4.4

Chất đường

7,0

Chất bột

5,6

CáchWhâtỊdiácVièn Đí li

hoc Mớ Hà Nịi

1.1.2.1. Protein

Trong đậu tương, protein chiếm ti lệ cao, khống 40% tính theo trọng lượng

chất khô. Tùy theo giống và mùa vụ, hàm lượng protein trong đậu tương ở nước ta

dao động từ khoảng 31,0 - 41,7%. Lượng Protein tan trong nước chiếm khống 72 94%, trong đó glixinin chiếm khoảng 84%, albumin khống 5,4% và hợp chat

khơng phải nitơ chiếm khống 6% [1].

Lê Thị Lý

4

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp

Bảng 1.2. Thành phần và hàm lượng các axit amin trong hạt đậu tương
(g/100g protein) [3]

STT

Các axit amin

Hàm lưọiig (g/100g protein)

1

Arginin

7,4

2

Histidin

2,6

3

Lysin

6,0

4

Tyrozin

3,9

5

Tryptophan

1,2

6

Phcnylanalin

4,2

7

Xystin

0.8

8

Metionin

1,5

9

Serin

5,5

10

Threonin

4,7

II

Thư việiiđtàện Đại 11 c 'C Mở Hà Nộổ

12

6,2

Izoloxin

13

Valin

5,3

14

Axit glutamic

10,3

15

Axit aspartic

14.0

16

Glyxin

4.8

17

Alanin

5.0

18

Prolin

4,4

1.1.2.2. Chất béo
Hàm lượng lipid trong đậu tương chiếm khoáng 15 - 25% khối lượng hạt,

nam chú yếu trong phan tư diệp của hạt. Thành phần axit béo khơng có giá trị dinh
dưỡng cao chiếm gần 80% lượng axit béo cúa hạt, gồm nhiều axit béo không thể
thay thế.

Lê Thị Lý

5

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp

Bảng 1.3. Hàm lượng axit béo khơng no trong hạt đậu tu'O’ng [3]
Axit béo không no

Hàm lượng (%)

Linoleic

49-60

Linoleoic

2-9

Oleic

21-34

Palmitic

6,5-12,0

Stearic

2-5

Arachidionic

0,4- 1,0

Ligroxeric

0,1

So với các loại đậu khác, đậu tương chứa hàm lượng chất béo cao hơn. Chất
béo đậu tương chứa một ti lệ cao axit béo khơng bão hịa. có mùi vị thơm ngon nên

được dùng phổ biến thay cho mỡ động vật. Dầu đậu tương còn được nghiên cứu đố

sân xuất ra nhiên liệu sinh học biodiezen nham thay thế cho nguồn nguyên liệu
khoáng sân dang ngày càng cạn kiệt. Sau khi được ép lấy dầu, khô đậu tương được
sừ dụng đế chế biếộ'thành thực ăn cỊ]ặạòuội Fj3},j

Ị Ị;'| \òi

1.1.2.3. Gluxit
Gluxit trong đậu tương chiếm khoảng 30 - 35% khối lượng chất khơ. Nó
được chia làm 2 loại:

-

Gluxit hịa tan chiếm khoảng 10%, gồm: sacaroza 5%, stachyoza 4%,

raffinoza 1% và một lượng nhị vecbascoza. Stachyoza và raffinoza khơng được tiêu

hóa bới enzyme tiêu hóa nhưng lại bị lên men bới vi sinh vật ờ ruột tạo ra khí gây
hiện tượng sôi bụng. Đậu tương không chứa đường lactoza nên những người bị dị

ứng có thể uống sữa đậu nành thay cho sữa bị.

- Gluxit khơng tan chiếm khống 90%, trong đó: pectin 30%, hemixenluloza
40%, xenluloza 20%. Gluxit tập trung chủ yếu ở phần võ, tuy nhiên do lượng gluxit
này thường khơng có lợi và làm ảnh hướng khơng tốt đen màu sác. mùi vị sàn phẩm
nên trong quá trình chế biến người ta thường tách vó đế làm thức ăn gia súc.

1.1.2.4. Vitamin và khoáng chất

- Vitamin: Thành phần các loại vitamin được trình bày ớ báng 1.4.
Lê Thị Lý

6

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp
Băng 1.4. Thành phần các loại vitamin trong hạt đậu tưong [3]

STT

Thành phần

Hàm lượng (mg/kg đậu tuong)

1

Thiamin

11,0- 11.7

2

Riboflavin

3,4 - 3,6

3

Niaxin

21,4-23,0

4

Pirydoxin

7,1 - 12,0

5

Biotin

0,8

6

Axit tantothetic

13,0-21,5

7

Axit folic

1,9

8

Inoxiton

23,0

9

Vitamin A

0,18-2,43

10

Vitamin E

1,4

11

Vitamin K

1,9

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội
Khoáng chất: Thành phần chất khống chiếm khoảng 4-5% trọng lượng
khơ cúa hạt, trong đó đáng chú ý nhất là canxi, photpho. mangan, kẽm và sắt.

Bảng 1.5. Thành phần các chất khoáng trong hạt đậu tng (3]
Thành phần

Don vị

Hàm lượng

Canxi

%

0,16-0,47

Photpho

%

0,41 -0,82

Mangan

%

0,22 - 0,24

Kẽm

mg/kg

37,0

Sắt

mg/kg

90- 150

Ngồi ra đậu tương còn chứa các chất gây mùi do có chứa exanalaxetaldehyt

và axeton gây lên mùi hăng, ngái cùa đậu tương.
Chat Saponin: là một nhóm có tính hồn tạp các glucoside cùa rượu
triterpcnoid có trong hạt đậu. Chúng có vị đắng, chát khó chịu.

Lê Thị Lý

7

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp

1.2. Islavone trong đậu tương

1.2.1. Cấu trúc isoflavone

Năm 2005, các nhà khoa học Brazil đã liến hành phân tích 18 mẫu đậu
tương. Kết quá phân lích cho Ihấy isoflavone trong đậu tương là một hợp chất
phenolic gồm: tồn tại ở dạng tự do (aglycone) và dạng liên ket (glycoside), bao

gom: daidzin, genistin, glycitin, các malonyl và axetyl tương ứng cúa chúng. Trong
một số trường hợp chúng có mặt ở cá 4 dạng hóa học với mồi dạng chứa 3 đồng
phân tạo lên 12 loại. Dạng aglycone gồm daidzein, genistein và glycitein. Dạng
glucosid gồm: daidzin, genistin, glycitin. Dạng glycoside ket hợp với nhóm axelyl
(óOAceGlc) gồm: 6”- O-acetyl daidzin, 6”- O-acetyl genistin. 6”-O-axetyl glycitin.

Dạng glucoside kết hợp với nhóm malonyl (óOmalGlc) gồm: 6”-O-malonyl
daidzin. 6”-O-malonyl genistin, 6”-O-malonyl glycitin [19],

Năm 2006, các nhà khoa học Hàn Quốc đã thực hiện nghiên cứu so
sánh hàm lượng isoflavone trong phôi, lá mầm, hạt và vò hạt đậu tương. Kết quả
nhận được cho thấy, ti lệ trung bình cùa isoflavone trong phơi là 2887 pg/g, trong

hạt là 575 ug/g, trong lá mâm 325 ug/g và trong vỏ hạt Ịà 33 ụg/g. Như vậy trong

L Blữ.ỹiẽiLJv n jmi® Mq,-Ja IN ST

■_

hạt dậu tương thì isoflavone tập trung phân lớn ờ phôi 112].

Cấu trúc cơ bán cúa isoflavone gồm 2 vòng benzen A và B nối với một dị
vịng pyron c.

Isoflavone

R|

r2

Daidzein

-H

-H

-OH

Genistein

-H

-OH

-OH

Glycitein

-och3

-H

-OH

Formononetin

-H

-H

BiochaninA

-H

-OH

-och3
-och3

Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của các aglycone

Lê Thị Lý

8

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp

Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của các glycoside

Nông độ isoflavone trong hạt dậu tương hay trong các sàn phâm của nó dao

động trong khoang;5.0g/g đến 3300g/g. Hajn lirợng aglycone trpng các thực phẩm từ

đậu tương là không cao (0.2 - 1,5 mg/g) nhưng chúng lại là những phytrocstrogcn
có hoạt tính sinh học cao, được cơ thề hấp thu nhanh hơn, với lượng lớn hơn rất

nhiều so với dạng glycoside. Trong đó thì aglycone glycitein có hoạt tính mạnh hơn
cả (daidzein và genistein), mặc dù nó chi chiếm khống 5 - 10 % tống lượng
isoflavone.

1.2.1.1. Genistein

Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của genistein

Genistein là dạng aglycone cùa isoflavone genistin, có tên đầy đủ là 7Dihydroxy-3-(4-hidroxyphenyl) chromen-4-one hay 4’,5,7-trihidroxyisoflavone,

cơng thức phàn tứ là C15H10O5. Gcnistcin có hàm lượng cao trong dậu tương. Hầu

Lê Thị Lý

9

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp
hết các loại thực phẩm đậu tương chứa khoáng 1 - 2 mg genistein trên mồi gram
protein. Ngồi ra genistein cịn được tìm thấy trong sữa mẹ.

Genistein đã được chứng minh là một phytroestrogen và có khả năng phát
huy nhiều tác dụng cùng như ãnh hưởng khác nhau khi có mặt trong cơ thề. Nhưng

trong đậu tương hàm lượng glycoside genistin lại nhiều hơn so với lượng aglycone
genistein. Nairn và cộng sự đã chỉ ra rằng 99% isoflavone trong đậu tương được tìm

thấy ờ dạng glycoside [5]. Genistin có cấu trúc hóa học tương tự genistein là 4’,5,7-

trihydroxyisoflavone-7-glycosid. chi khác ờ liên kết với phân tử d-glucose nhờ liên

kết p và genistin có thể biến đồi thành genistcin nhờ phàn ứng thủy phân cũng như
quá trình lên men.
1.2.1.2. Daidzein

Hình 1.5. Cấu trúc hóa học của daidzein

Daidzein là dạng aglycone của daidzin. Nó được tìm thấy trong tự nhiên ờ

dạng daidzin glycoside 6"-O-malonyl daidzin. Daidzein là phytroestrogen, có liên
kết với các thụ thế estrogen, có cả hoạt tính estrogen yếu cũng như tác dụng chống
lại estrogen. Daidzein được tìm thấy chú yếu trong đậu tương và các sàn phẩm từ

đậu tương. Nó là isoflavone nhiều thứ hai trong đậu tương. Nó cũng được tìm thay
trong sữa mẹ. Trong các sản phâm đậu tương không lên men như đậu phụ, daidzein

chu yếu ở dạng glycoside, còn trong các sán phàm lên men như natto, miso, tempeh
thì dạng aglycone nhiều hơn. Hàm lượng daidzein trong các thực phấm cũng có sự

khác biệt.

Daidzein được tạo thành từ glycoside daidzin nhờ lên men hoặc thủy phân.
Q trình lên men hoặc tiêu hóa (thúy phân) các thực phàm đậu tương giúp cat đứt

các phân từ đường cùa glycoside daidzin tạo ra aglycone daidzein (tương tự

genistein). Điều này thường xáy ra trong dạ dày (thủy phân nhờ axit) và trong ruột
(hoạt động cúa enzyme vi khuân). Sau đó, nó có thế được hấp thu vào máu hoặc

Lê Thị Lý

10

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp

chuyển hóa hơn nữa bằng vi khuấn đường ruột tạo thành equol và Odesmethylangolensin (O-DMA). Mức độ trao đổi chất này là khác nhau ờ mỗi
người và phụ thuộc vào lượng vi khuấn có trong đường ruột và chế độ ăn hằng
ngày. Theo nghiên cứu. sau khi hấp thu thì khống 80%-90% daidzein chuyến thành

O-DMA. và khoảng 30 - 50% daidzein chuyền hóa thành equol (equol có khâ nàng
chống oxi hóa rất lớn và hoạt tính estrogen cao gấp khoảng 100 lần so với daidzein)
[13].

1.2.1.3. Glycitein

Hình 1.6. Cấu trúc hóa học của glycitein
Glycitein là dạng aglycone của glycoside glycitin. Glycitein là một

isoflavone O-methyl hóa. Nó có hàm lượng ít nhất trong isotlavone đậu tương.
Glycitein là một phytroestfogen'yểu hơn sơ với ếc isbflavone khác.
Glycitein có khả năng chống oxi hóa, chống các tác nhân gây ung thư, xơ

vữa động mạch và loãng xương. Nhưng do hàm lượng trong đậu tương rất nhó và
hoạt tính yếu hơn các isoflavone khác nên glycitein ít được quan tâm nghiên cứu

nhất. Nó có cấu trúc hóa học tương tự genistein và daidzein nhưng ngoại trừ khả

năng chống oxi hóa thì các hoạt tính khác lại khơng được như hai chất cịn lại. do
một chút khác nhau về cấu trúc hóa học đã tạo lên sự khác biệt về hoạt tính sinh

học. So với isoflavone đậu tương thì hoạt tính estrogen của glycitcin thấp hơn 20

lần so với daidzein và 200 lần so với p-estradiol.
1.2.2. Hàm lượng isoflavone trong thực phẩm từ đậu tưong

Các thực phẩm đậu tương được chia làm hai nhóm chính dựa trên phương
pháp chế biến, bao gồm thực phấm đậu tương không lên men và thực phàm đậu

tương lên men (hình 1.7).

Lê Thị Lý

11

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp

Hình 1.7. Một số thực phẩm chế biến từ đậu tương

Hàm lượng isóAavonc. thày.đối giữa.cãcMản'phẩm thực phàm chế biến từ đậu
tương do sự khác nhau về phương pháp che biến. Trong đó isoflavone có quan hệ

mật thiết với protein. Hàm lượng protein trong đậu tương chiếm tới hơn 36% trọng

lượng chất khô. Các thực phẩm và protein đậu tương đã qua chế biến cung cấp hàm
lượng khác nhau cùa isoflavone aglycone. Đậu tương trưởng thành và đậu tương

rang có chứa 0,1-5 mg isoflavone/g protein. Đậu tương xanh và tempeh có nguồn
isoflavone trung bình (0,3 mg/g protein) [281- Hầu hết các thực phẩm đậu tương đều

chứa hàm lượng genistein khống 1 - 2 mg/g. Ngồi ra. dịch chiết con làm phân ly
các isoflavone liên kết với protein, vì vậy protein đậu tương bị biến tính bởi cồn sẽ
có hàm lượng isoflavone khơng đáng kề.

Q trình lên men đậu tương làm tàng hàm lượng các isoflavone dạng
aglycone đồng thời giảm hàm lượng các glycoside tương ứng. Phụ thuộc vào

phương pháp chế biến và chùng vi sinh vật sử dụng mà hàm lượng, thành phần
isoflavone cùa các thực phẩm đậu tương lên men có sự khác biệt lớn.

Lê Thị Lý

12

Lớp: ỉ 103

Khóa luận tất nghiệp

1.2.3. Lợi ích của isoflavone đối với sức khỏe
Rất nhiều cơng trình nghiên cứu trên thế giới đã khắng định chat Isoflavone

trong đậu tương có khá năng phịng chống nhiều bệnh do có hoạt tính tương tự nội

tiết tố nữ estrogen.
Giảm hội chứng mãn kinh

❖

Bốc hòa

Hậu quà của q trình mãn kinh hao gồm bốc hóa, ra mồ hôi đêm, khô âm
dạo, tâm trạng thất thường và chứng loãng xương. Nhiều nghiên cứu đã chi ra rằng

isoflavone trong đậu tương giúp làm giảm những triệu chứng trên. Trong một số

nghiên cứu kéo dài 12 tuần cùa Murkies và cộng sự (1995) đã nhận thấy ânh hưởng
cùa chế độ ăn bo sung đậu tương đen sự giảm các hội chứng mãn kinh ờ 23 phụ nữ
mãn kinh. Những phụ nữ tiêu thụ 45g bột đậu tương/ngày (cung cấp xấp xi 60 - 90
mg aglycone) có sự giám nhanh số lần bốc hóa trong 6 tuần đầu tiên và giảm đen
40% tồng số lần bốc hòa trong 12 tuần nghiên cứu. Một số nghiên cứu gần đây cũng

chứng minh q trình giảm hội chứng bốc hóa của dậu tương tương tự như liệu

TF111pviện yien t)ại nọc lỵỊơ 1Ta Noi

_

“

pháp hormone. Nhưng ngược với liệu pháp thay the hormone, đậu tương không làm

tăng chi số khô âm đạo (một chi số do hiệu lực của estrogen) cũng như nguy cơ của
nhồi máu cơ tim, đột quỵ và ung thư. Do vậy, các isoflavone đậu tương không chi

làm giảm bớt hội chứng bốc hòa mà chúng còn khác với estrogen là có thế hoạt
động như các SEMs (Selective estrogen receptor - chất điều biến đặc hiệu thụ the

estrogen) [6].

Bệnh loãng xương
Phụ nữ có the mất một lượng lớn trọng lượng xương cùa họ trong những năm

đầu bước vào thời kì mãn kinh. Sự mất xương có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng,

dặc biệt đối với những phụ nữ có bộ xương vốn đã yếu. Những nghiên cứu gần dây
cho thấy các isoflavone dường như chiếm một vai trò quan trọng trong ngăn ngừa

sự mất xương đồng thời tăng mật độ xương (Alekel và cộng sự, 2000). Tác dụng
chống loãng xương của isoflavone là nhờ vào hoạt tính giống hormone sinh dục nữ

estrogen. Một số nghiên cứu in vitro và trên động vật đã chi ra rằng chế độ ăn chứa
đậu tương giúp ngăn ngừa sự mất xương [5J. Nghiên cứu được thực hiện với 66 phụ

Lê Thị Lý

13

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp

nữ mãn kinh theo phương pháp mù đôi kéo dài trong 6 tháng. Ket quả là việc tiêu
thụ 40g SPI chứa 90mg isoflavone giúp làm tăng 2,2% mật độ xương quanh thắt

lưng so với mức cơ bàn [17].
Ngăn ngừa bệnh tim mạch

❖

Nghiên cứu trước đây chi ra rang isoflavon trong đậu tương kích hoạt hoạt
động cũa enzyme nitric oxide synthases nội mô, dẫn đến tăng sán xuất nitric oxide,

làm giảm huyết áp. Safiya Richardson và nhóm cùa bà đã nghiên cứu mối liên hệ

giữa isoflavone và huyết áp với hơn 5000 người Mỹ trong thời gian 20 năm. Kết
quà nghiên cứu được trình bày tại hội nghị lần thứ 61 của hội khoa học tim mạch
Mỳ diễn ra hàng năm. Họ phát hiện ra rằng những bệnh nhân cao huyết áp có lượng

isoflavone thấp hơn người bình thường, dặc biệt là người Mỹ gốc Phi. Lượng sứ
dụng isoflavone nhiều nhất (> 2,5 mg/ngày) có thế làm giảm 5.5 mmHg huyết áp

tâm thu và cịn có thế giám 10 mmHg nếu tăng liều lượng sử dụng lên đối với

những người bị cao huyết áp. Nghiên cứu kết luận rằng đối với tất cá mọi người khi

sử dụng tối thiếu 2,5 mmHg isoflavon/người/ngày có thế giúp giảm huyết áp tâm
thu [241.
Thư viện Viện Đại học Mớ I là NỘI
Chống ung thư

❖

Ăn uống là yếu tố quan trọng làm giám nguy cơ mắc các bệnh ung thư. Với
chế độ ăn mỗi ngày sừ dụng chế phẩm từ đậu tương hoặc một ly sữa đậu nành là có

thê phịng ngừa được nhiều loại ung thư như ung thư vú, ung thư phoi, ruột, trực
tràng, dạ dày hay ung thư tuyến tiền liệt.

Bảng 1.6. Hàm lượng sử dụng đậu tưoug trung bình ở một số nước
Tỷ lệ mắc bệnh
ùng thư (%)

Tên nước

Hàm lưọng sử dụng đậu tưong
trung bình (g/ngưịi/ngày)

1

Nhật Băn

29,5

2,6

2

Hàn Quốc

19.9

4,7

3

Hồng Kơng

10,3

6,0

4

Trung Quốc

9,3

8,4

5

Mỹ

Hầu như không dáng kể

22,4

STT

Lê Thị Lý

14

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp
Nghiên cứu dịch tễ học cho thấy tỳ lệ mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt ờ các

nước có thói quen sử dụng nhiều sản phẩm đậu tương trong bữa ăn hàng ngày
thường thấp hơn so với các nước ít sứ dụng. Tý lệ tử vong do ung thư tuyến tiền liệt
ớ Nhật Bán thấp hơn 9 lần so với Hoa Kỳ. Isoflavone được đề xuất như một chất có

tác dụng bào vệ này. Nghiên cứu đối chứng giã dược được tiến hành ngẫu nhiên
trên 158 người đàn ông Nhật Bán từ 50 - 75 tuổi bị giám chức năng tuyển tiền liệt

và cơ thể của một nứa số người trong đó khơng thế sán xuất equol. Ket quả cho

thấy, chi có một trường hợp bị ung thư tuyến tiền liệt, các trường hợp còn lại đều
chứng tị rằng điều trị bàng islavon khơng làm tăng lên mức độ PSA (Prostate-

Specific Antigen), là một protein được sàn xuất bới các tế bào cùa tuyến tiền liệt.
Mức độ PSA trong máu thường cao ở những người đàn ông bị ung thư tuyến tiền

liệt. Như vậy isoflavon làm giảm đáng kể nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt [4].

Các nhà khoa học đã nghiên cứu mối quan hệ giữa isoflavon trong đậu tương

và các bệnh nhân ung thư vú. Tiến sĩ Shu và cộng sự đã trình bày trong cuộc họp
thường niên năm 2011 của hiệp hội nghiên cứu ung thư Mỹ, kết quá nghiên cứu cùa

họ về sự an toàn của isoflavon đậu tương đối; với 1.6.000 phụ nữ bị ung thư vú. Họ
đã tìm ra rang phụ nữ tiêu thụ một lượng lớn isoflavone đậu tương thì nguy cơ tử
vong do ung thư vú giảm 9% và nguy cơ tái phát giám 15%. Từ đó khăng định lợi

ích của các thành phần từ đậu tương đặc biệt là isoflavone trong che độ ăn uống của
phụ nữ, bao gồm cả những người bị ung thư vú [25].

1.2.4. Tính an toàn cùa isoflavone trong đậu tương
Đậu tương là thành phần chính trong khấu phần ăn của người dân Đơng Nam

Á từ nhiều the kỉ nay. Liều lượng hấp thu an toàn của isoflavone ở người được giới
hạn tối đa là 70 - 75 mg/ngày và có thế sứ dụng trong thời gian dài [9] . Mặc dù

isoflavone có thế bám vào các thụ thế estrogen nhờ sự tương đồng về cấu trúc với
các hormone estrogen nhưng các isoflavone hoạt động khơng hồn tồn giống

estrogen. Chúng có tính chọn lọc với hai thụ the a và p của estrogen. Trong đó thụ
thề [5 - estrogen ln tạo ra các hoạt tính có lợi cịn a - estrogen có thể gây ra các
hoạt tính có hại. Khi nồng độ tự nhiên cùa estrogen thấp (thời kì mãn kinh),

isoflavone tác động bang cách liên kết với các thụ thế p và hoạt động như một
Lê Thị Lý

15

Lớp: 1103


Khóa luận tất nghiệp
estrogen bình thường. Khi cơ the sán sinh nhiều estrogen (ví dụ ở thanh niên), các

isoflavone liên kết với các thụ thế a và ngăn cán estrogen tự nhiên liên kết với thụ
thê. Ngoài ra, Ryowon và cộng sự (2004) dã xác định ãnh hường cùa isoflavone đậu
tương đối với trẻ 10 và 20 tháng tuổi và kết luận rang chế độ ăn chứa đậu tương có

thể được sử dụng lâu dài cho tré nhó [20].
Một vài nghiên cứu khoa học chứng minh rằng, lượng protein cao trong sữa

đậu nành có thồ làm giảm khá năng thụ thai. Tiêu thụ một lượng lớn sữa đậu nành

mỗi ngày (trên 3 cốc) sẽ làm sụt giám lượng hormone sinh sàn trong cơ thề con
người. Đây là kết quá công bố trên tờ Natual Toxins (Tạm dịch là Những độc tố tự

nhiên) sau khi tiến hành nghiên cứu trên một số lượng lớn động vật. Ngoài ra, đậu
tương cũng gây ra một vài tác dụng phụ khi sử dụng phố biến nhất là ảnh hưởng nhẹ

đến tiêu hóa. đau bụng hoặc vùng thượng vị, cảm giác khó chịu, buồn nơn, mất cám
giác ngon trong miệng, chứng khó tiêu và táo bón. Vì vậy, trước khi sừ dụng người

tiêu dùng lên tìm hiếu kỹ cách dùng và liều lượng hoặc xin tư van cùa bác sĩ.

1.3. Sự chuyến hóa isoflavone từ glycoside sang aglycone trong đậu
tưong bằng enzynfehU' viện Viện Đại học Mở Hà Nội
Isoflavone bị thúy phân bởi enzyme p-glucosidase. Trong phản ứng thủy

phân các isoflavone đậu tương, enzyme p-glucosidasc sẽ xúc tác cho phàn ứng bẻ
gãy liên kết p-l ,4-glucoside của các glycoside để giải phóng ra các phân từ glucose
tự do và aglycone tương ứng (hình 1.7). Nguồn enzyme p-glucosidasc đe thủy phân

các isoflavone glycoside có thể từ quá trình nảy mầm đậu tương (các enzyme nội
sinh cùa đậu tương), các chế phấm enzyme thương mại hoặc từ các vi sinh vật lên
men.

Lê Thị Lý

16

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp

Hình 1.8. Sự thủy phân các isoflavone bằng enzyme p-glucosidase
Một số chế phẩm enzyme thương mại có hoạt tính p-glucosidase đã được sừ

dụng đê làm giàu isoflavone dạng aglycone trong đậu tương như Molsin F

(Kikkoman Corp.), Sumizyme FP (Shin-nihon Kagaku Kogyo K.K.), ... Theo
pantent số ƯS 2001/0010930 AI cùa Mỹ, Obata và cộng sự (2001) đã làm giàu hàm

lượng isoflavone aglycone trong bột đậu tương tách béo bang enzyme Sumizyme

FP. Ket quả thu được là hiệu suất chun hóa isoflavone từ dạng glycoside sang

aglycone của q trình thúy phâb đật trên.90%.Ị 15IV.ơ ] [<1 Nội

Ngoài enzyme P-glucosidase thì p-galactosidase cũng thu hút sự quan tâm
cúa các nhà nghiên cứu. Bởi vì, enzyme này khơng chi cat chính xác liên kết pgalactoside mà cịn có thề thúy phân liên kết a-galactoside trong a-lactoza. Do vậy,

p-galactosidase được cho rang có thể chịu trách nhiệm cho q trình chuyến hóa

glycoside sang aglycone bời vì liên kết p-galactoside và P-glucoside tương đối
giống nhau. Theo kết quá nghiên cứu của Pham T.T. (2009). p-galactosidase được

chứng minh có khá năng thúy phân các isoflavone dạng glucoside trong sữa đậu
tương tạo thành các aglycone tương ứng, thậm chí ớ nồng dộ thấp 0,5 u/ml. Mặc

dù, so sánh với enzyme p-glucosidase thì P-galactosidase có hiệu quă xúc tác yếu

hơn nhưng phương pháp này dã mở ra một phương pháp mới dế sán xuất aglycone
bời vì enzyme này rất phong phú trong tự nhiên và đã được sứ dụng rộng rãi ở dạng

chế phấm enzyme thương mại trong công nghiệp thực phẩm. Theo pantent số
5,352,384 của Mỹ, Shcn và cộng sự (1994) đã sứ dụng enzyme Lactozym có hoạt

Lê Thị Lý

17

Lớp: ỉ 103


Khóa luận tất nghiệp
tính P-galactosidase cúa cơng ty Novozymes, Đan Mạch đế thủy phân bột đậu tương
tách béo. Kết quả thu được sàn phấm protein giàu isoflavone dạng aglycone [23].

Trong những năm gần đây, một số nhà nghiên cứu đã báo cáo về q trình

chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglycone nhờ quá trình lên men
cùa vi sinh vật. úng dụng các phương pháp chế biến thực phẩm truyền thống, sự

chuyển hoá isoflavone đậu tương từ glycoside sang aglycone đã được quan sát thấy
trong suốt quá trình lên men với một số vi sinh vật như Bifidobacterium,

Lactobacillus, Bacillus sublitis, ... [16, 7, 26]. Mục đích của q trình lên men đậu
tương với các chúng vi sinh vật là để tạo ra enzyme p-glucosidaza nội bào có khă
năng thủy phân các glycoside chiếm ưu thế trong đậu tương và sữa đậu tương thành

dạng aglycone có hoạt tính sinh học cao. Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu lên men
đậu tương với các chủng vi khuẩn probiotic. Những nghiên cứu này chi ra rằng các
enzyme nội bào p-glucosidase từ vi khuấn probiotic có thể sử dụng để thủy phân

glycoside trong sữa đậu tương thành aglycone. Chien và cộng sự (2006) đã nghiên
cứu sự thủy phân của các isoflavone dạng glycoside bới vi khuấn lactic và nhận
thấy 70 - 80% gcriistin được chuyến thành genistein đồng thời. 25 - 40% daidzin

chuyến thành daidzein sau q trình lên men [7].

1.4.
Giói

Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trưòng Việt Nam và Thế

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng đậu tương tốt cho sức khóc con người nhờ
có chứa thành phần isoflavone. Hiện nay, bên cạnh các thực phấm giàu isoflavone

được chế biến trực tiếp lừ đậu tương như sữa đậu nành, phô mai đậu tương, natto,
tempeh thì ngày càng xuất hiện nhiều các sàn phấm được bổ sung chế phẩm

isoflavone như bột ngũ cốc, sữa bột, nước giái khát ... Một số loại thực phấm giàu

isoflavone đậu tương được liệt kê trong bảng dưới đây và hàm lượng isoflavone cúa
chúng.

Lê Thị Lý

18

Lớp: 1103