Nghiên cứu sản xuất sản phẩm bột dinh dưỡng từ chế phẩm bã đậu nành (OKARA)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.96 MB, 101 trang )
i
Xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
Thầy, TS Lê Chiến Phương, người đã gợi mở đề tài, cung cấp nhiều kiến thức
thực nghiệm quý báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành
tốt luận văn tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa công nghệ thực phẩm trường Đại học
Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM vì những kiến thức thầy cô đã truyền đạt cho
em trong những năm tháng trên giảng đường đại học.
Em xin chân thành và biết ơn Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền người đã động viên
tinh thần, hưỡng dẫn, chỉ dạy cho em những kinh nghiệm cũng như hỗ trợ em
hết mình, đóng góp ý kiến chân thành, tận tình sữa chữa những lỗi mà em mắc
phải trong suốt thời gian làm đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo viện Sinh học Nhiệt đới đã tạo các điều
kiện thuận lợi giúp em hoàn thành tốt công việc trong suốt thời gian thực hiện
đề tài
Em xin tỏ lòng biết ơn anh Nguyễn Hoàng Hải, người đã hưỡng dẫn chỉ bảo tận
tình, thông cảm, sẽ chia kinh nghiệm, hỗ trợ cho em những tài liệu quý báu để
em có được bài luận văn tốt như ngày hôm nay.
Cảm ơn Mẹ đã tạo mọi điều kiện đầy đủ về vật chất và tinh thần, cảm ơn TS Lê
Thị Phú người thầy cũng như người mẹ thứ hai đã cổ vũ động viên và truyền
đạt những kiến thức hoá sinh, vi sinh quý báu, và không quên cảm ơn các bạn
sinh viên trong phòng thí nghiệm công nghệ sinh học thực phẩm đã giúp đỡ tận
tình trong thời gian qua.
Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013
Phan Đỗ Trọng Nhân
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
ii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Nghiên cứu này với mục đích tận dụng nguồn phế phẩm là bã đậu nành . Trước đây,
bã đậu nành thường được các nhà sản xuất sữa đậu nành bán cho các hộ gia đình hay
trang trại để làm thức ăn cho gia súc vì hàm lượng xơ không tan và protein không
tan còn lại trong bã đậu nành với hàm lượng lớn không thể sử dụng làm thức ăn cho
người, qua công đoạn sấy và nghiền thì bã đậu nành sẽ ở trạng thái dạng bột mịn
được gọi là Okara với thành phần đạm của Okara chiếm từ 35%-36%, thành phần xơ
chiếm 2%-10% .Vì vậy, việc tìm ra một phương pháp khả dĩ có thể tận dụng được
phụ phẩm Okara này để tạo ra một sản phẩm bột dinh dưỡng phục vụ lại con người
là rất quan trọng. Một trong những giải pháp đó là sử dụng enzyme protease vi sinh
vật B.amyloliquefaciens và sinh khối nấm sợi Linh chi như enzyme cellulose.
Ứng dụng công nghệ sinh học bằng cách cấy giống Linh chi vào cơ chất là bột okara
đã qua công đoạn phối trộn với nước với tỷ lệ okara: nước(g:g) là 1:3 tạo ra bột
okara với hàm ẩm thích hợp 50,4%, với mục đích Linh chi sẽ tiết ra enzyme
cellulase thuỷ phân cellulose có trong okara, sau khi sinh khối nấm sợi Linh chi lan
ra khắp bề mặt và trong lòng cơ chất thì tiến hành xay nhuyễn khối Linh chi đó và
để khoảng một ngày trong tủ lạnh để enzyme thuỷ phân sâu vào cơ chất cắt mạch
cellulose càng ngắn càng tốt. Tiếp theo cấy giống vi khuẩn Bacillus
amyloliquefaciens để vi khuẩn này tiết ra enzyme protease thuỷ phân protein không
tan thành các peptid mạch ngắn, các acid amin.
Nghiên cứu cách cấy tỷ lệ giống cho phù hợp và thời gian để hệ enzyme thuỷ phân
các hợp chất không tan càng nhiều càng tốt, tiến hành xác định các chỉ tiêu dinh
dưỡng có trong bán thành phẩm. Bán thành phẩm sau khi xử lý sẽ được sấy chân
không và nghiền mịn để tạo ra sản phẩm bột dinh dưỡng, tuy nhiên sản phẩm này
còn vị đắng nhẫn của nấm Linh chi, để hạn chế nhược điểm trên thì tiến hành phối
trộn đường isomalt với tỷ lệ bột: isomalt (g:g) 1:2 tạo sản phẩm hoàn thiện về mặt
cảm quan.
Sự biến đổi mật độ tế bào vi khuẩn Bacillus amylolyquefaciens qua kết quả khảo sát
thời gian tăng sinh cho thấy được vi khuẩn B.A tăng trưởng tốt ở điều kiện pH 7,
nuôi trong 24 giờ với mật độ 3,8 *10^13 CFU/ml.
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
iii
Hoạt tính enzyme protease của vi khuẩn B.A đạt cực đại khi cấy tăng sinh vi khuẩn
này trong 24 giờ với hoạt độ xác định lá 20,42 (đvht/ml MT). Qua đó, tạo tiền đề
cho việc cấy giống vi khuẩn B.A vào sinh khối nấm sợi Linh chi đã được khảo sát
bằng cách đo hàm lượng đạm formol qua các thời gian thuỷ phân khác nhau và kết
quả khảo sát cho thấy ứng với thời gian thuỷ phân là 24 giờ, tỷ lệ giống 10%, hàm
lượng đạm formol 2,74% là phù hợp cho việc cấy vi khuẩn B.A.
Đối với nấm Linh chi, qua kết quả khảo sát hoạt độ enzyme cellulase cho thấy hoạt
tính enzyme này đạt cực đại trong thời gian nuôi nấm 8 ngày với hoạt độ xác định
được là 15,657 UI/ml.
Các chỉ tiêu quan trọng của sản phẩm bột dinh dưỡng như sau : độ ẩm 8,3%, đạm
tổng số 2,457%, đạm formol
Nformol 2,74%, đường tổng 2,341%, đường khử
0,625%, hàm lượng lipid 2,32%, hàm lượng cellulose 0.34%. Tổng năng lượng mà
sản phẩm cung cấp cho người sử dụng là 37 Kcal.
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
iv
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Phiếu giao khóa luận/ đồ án tốt nghiệp
Lời cảm ơn
Tóm tắt đồ án
Mục lục ............................................................................................................... iii
Danh mục các kí hiệu, chữ viết tắt ......................................................................... x
Danh mục các hình ............................................................................................... xi
Danh mục các bảng ............................................................................................ xiii
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ................................................. 4
1.1 Giới thiệu về đậu nành..................................................................................... 4
1.1.1 Đặc điểm của cây đậu nành ..................................................................... 4
1.1.2 Thành phần dinh dưỡng của đậu nành ..................................................... 4
1.1.3 Công dụng của đậu nành ......................................................................... 7
1.2 Tổng quan về bã đậu nành okara...................................................................... 8
1.2.1. Giới thiệu ................................................................................................. 8
1.2.2 Tình sử dụng và nghiên cứu bột okara ngoài nước ..................................... 9
1.2.3 Tình sử dụng và nghiên cứu bột okara trong nước ...................................... 9
1.2.4 Thành phần dinh dưỡng của okara (tính theo 100g) ................................. 10
1.2.5 Quy trình thu nhận okara từ công nghệ sản xuất sữa đậu nành ................. 15
1.3 Tổng quan về Linh chi ................................................................................... 15
1.3.1 Hệ thống phân loại................................................................................... 15
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
v
1.3.2 Đặc tính sinh học của nấm Linh chi ......................................................... 16
1.3.3 Thành phần dược tính của nấm Linh chi .................................................. 17
1.3.4 Công dụng của nấm Linh chi ................................................................... 19
1.3.5 Enzyme cellulase trong nấm Linh chi ...................................................... 19
1.4 Giới thiệu về vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens ......................................... 20
1.4.1 Hệ thống phân loại................................................................................... 20
1.4.2 Đặc điểm phân bố .................................................................................... 20
1.4.3 Đặc điểm hình thái................................................................................... 21
1.4.4 Cấu trúc ................................................................................................... 21
1.4.5 Sự hình thành bào tử ................................................................................ 23
1.4.6 Hệ enzyme của B. amyloliquefaciens ....................................................... 23
1.4.7 Công dụng của B.amyloliquefaciens ........................................................ 24
CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 25
2.1 Vật liệu ......................................................................................................... 25
2.2 Dụng cụ và thiết bị ........................................................................................ 25
2.2.1 Dụng cụ .................................................................................................. 25
2.2.2 Các thiết bị .............................................................................................. 25
2.3 Sơ đồ nghiên cứu vi sinh vật .......................................................................... 25
2.3.1 Nghiên cứu hình thái và đặc điểm sinh lý của vi khuẩn B.A ..................... 25
2.3.1.1 Quan sát hình thái của vi khuẩn B.A bằng phương pháp nhuộm Gram 26
2.3.1.2 Quan sát bào tử của B.A bằng phương pháp nhuộm bào tử ................. 26
2.3.1.3 Định tính enzyme protease của vi khuẩn B.A...................................... 26
2.3.1.4 Đặc điểm sinh lý của vi khuẩn B.A bằng cách khảo sát ảnh hưởng pH đến
sự tăng sinh B.A.. ............................................................................................... 27
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
vi
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu hình thái, hoạt chất sinh học, đặc điểm sinh hoá
của nấm sợi Linh chi ........................................................................................... 28
2.3.2.1 Phương pháp làm tiêu bản để quan sát nấm sợi Linh chi .................... 28
2.3.2.2 Phương pháp xác định các hoạt chất sinh học của nấm sợi Linh chi ... 29
2.3.2.3 Phương pháp định tính enzyme cellulase của nấm sợi Linh chi bằng cách
đo đường kính vòng phân giải ............................................................................. 30
2.4 Phương pháp xác định hoạt tính hệ enzyme của vi sinh vật ............................ 30
2.4.1 Xác định hoạt độ protease của vi khuẩn B.A theo phương pháp Anson cải
tiến ...................................................................................................................... 30
2.4.2 Phương pháp xác định hoạt tính enzyme cellulase của Linh chi ............... 33
2.4.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng từ chế
phẩm bã đậu nành Okara ..................................................................................... 36
2.4.3.1 Quy trình sản xuất dự kiến ................................................................. 36
2.4.3.2 Bố trí thí nghiệm ................................................................................ 38
2.5. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng ............................................ 44
2.5.1 Phương pháp phân tích độ ẩm .................................................................. 44
2.5.2 Xác định hàm lượng N tổng số bằng phương pháp Kjeldahl ..................... 44
2.5.3 Phương pháp xác định hàm lượng N amoniac .......................................... 45
2.5.4 Phương pháp xác định hàm lượng N formol............................................. 45
2.5.5 Phương pháp xác định hàm lượng đường tổng ......................................... 45
2.5.6 Phương pháp xác định hàm lượng đường khử .......................................... 46
2.5.7 Phương pháp xác định hàm lượng lipid .................................................... 46
2.5.8 Phương pháp xác định hàm lượng cellulose ............................................. 46
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN .......................................................... 48
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
vii
3.1. Kết quả quan sát hình thái, đặc điểm sinh lý, sinh hóa của các vi sinh vật và nấm
Linh chi............................................................................................................... 48
3.1.1. Bacillus amyloliquefaciens ..................................................................... 48
3.1.1.1. Đặc điểm sinh lý của vi khuẩn B.A bằng cách khảo sát thời gian tăng
sinh B.A.............................................................................................................. 48
3.1.1.2. Định tính enzyme protease của vi khuẩn B.amyloliquefaciens ........... 50
3.1.2. Nấm Linh chi.......................................................................................... 50
3.1.2.1. Kết quả định tính các chất có hoạt tính sinh học của nấm Linh chi ... 50
3.2. Kết quả định lượng hệ enzyme của các vi sinh vật dùng trong đề tài ............. 53
3.2.1 Kết quả khảo sát hoạt tính chung enzyme protease của vi khuẩn
B.amyloliquefaciens theo thời gian ...................................................................... 53
3.2.2. Kết quả khảo sát hoạt tính enzyme cellulase của nấm Linh chi theo thời gian
............................................................................................................................ 54
3.3. Kết quả chế biến sản phẩm ........................................................................... 55
3.3.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ trương nước (okara:nước)....................................... 55
3.3.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ giống vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens cấy vào
khối nấm Linh chi đến hàm lượng đạm formol và chất lượng cảm quan .............. 56
3.3.3 Kết quả cảm quan sản phẩm xác định tỷ lệ phối trộn isomalt và bột dinh dưỡng
......................................................................................................................... 60
3.4 Kết quả phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng của sản phẩm................................ 62
3.4.1 Độ ẩm...................................................................................................... 62
3.4.2 Chỉ tiêu đạm tổng số Nts .......................................................................... 63
3.4.3 Chỉ tiêu đạm formol Nformol ..................................................................... 63
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
viii
3.4.4 Chỉ tiêu đạm NH3 .................................................................................... 63
3.4.5 Đường tổng ............................................................................................. 64
3.4.6 Đường khử .............................................................................................. 64
3.4.7 Hàm lượng lipid ...................................................................................... 64
3.4.8 Hàm lượng cellulose ................................................................................ 65
3.4.9 Hoạt lực enzyme có trong 1 g sản phẩm ................................................... 66
3.5 Cảm quan sản phẩm ...................................................................................... 66
3.6 Kết quả tính nhu cầu năng lượng cần thiết của người trong ngày ................... 67
3.6.1 Tính nhu cầu năng lượng cả ngày ............................................................ 67
3.6.2 Kết quả tính toán năng lượng cung cấp cho người từ sản phẩm ................ 68
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 69
4.1 Kết luận ...................................................................................................... 69
4.2 Đề nghị....................................................................................................... 69
TÀI LIÊU THAM KHẢO ......................................................................................I
PHỤ LỤC ........................................................................................................... IV
Phụ lục A. Một số môi trường, hóa chất dùng trong đề tài ................................... IV
Phụ lục B. Các đường chuẩn dùng trong đề tài .................................................... VI
Phụ lục C. Cách tiến hành thí nghiệm nhuộm vi sinh vật và định tính enzyme
cellulase ............................................................................................................. VII
PL.C.1. Nhuộm Gram của vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens ..................... VII
PL.C.2. Nhuộm bào tử của vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens .................. VIII
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
ix
PL.C.3. Định tính enzyme cellulase của nấm sợi Linh chi bằng cách đo đường
kính vòng phân giải ......................................................................................... VIII
Phụ lục D. Các phương pháp phân tích chỉ tiêu chất lượng ................................. IX
PL.D.1 Phương pháp phân tích độ ẩm ............................................................. IX
PL.D.2. Xác định hàm lượng N tổng số bằng phương pháp Kjeldahl ................ X
PL.D.3. Phương pháp xác định hàm lượng N amoniac ..................................... XI
PL.D.4. Phương pháp xác định hàm lượng N formol ...................................... XII
PL.D.5. Phương pháp xác định hàm lượng đường tổng ................................. XIII
PL.D.6. Phương pháp xác định hàm lượng đường khử ................................... XV
PL.D.7. Phương pháp xác định hàm lượng lipid ........................................... XVI
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
x
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
B.A : Bacillus amyloliquefaciens
CFU: colony forming unit
TCA: trichloracetic acid
PGA: Plate Count Agar
UV: ultra violet
NB: Nutrient broth
CMC: Carboxyl Methyl Cellulose
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
xi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Quả đậu nành .......................................................................................4
Hình 1.2. Okara dạng bột .....................................................................................8
Hình 1.3. Cellulose ............................................................................................ 11
Hình 1.4. Hemicellulose .................................................................................... 12
Hình 1.5. Pectin ................................................................................................. 12
Hình 1.6. Sơ đồ quy trình thu nhận okara từ công nghệ sản xuất sữa đậu nành ..15
Hình 1.7. Nấm Linh chi ..................................................................................... 15
Hình 1.8. Chu trình sống của Linh chi ............................................................... 17
Hình 1.9. Khuẩn lạc B. amyloliquefaciens.......................................................... 20
Hình 1.10. Hình nhuộm tế bào vi khuẩn B.amyloliquefaciens ............................ 21
Hình 1.11. Cấu trúc và bề mặt vi khuẩn B.amyloliquefaciens ............................. 22
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hoạt độ protease.............................. 32
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hoạt độ enzyme cellulase ................ 35
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến bột dinh dưỡng ............................... 36
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trương nước của okara ..................................39
Hình 2.5.Sơ đồ bố trí thí nghiệm tỷ lệ giống vi khuẩn cấy ................................. 40
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tỷ lệ phối trộn bột thành phẩm: isomalt ......... 41
Hình 3.1 Khuẩn lạc B. amyloliquefaciens........................................................... 48
Hình 3.2 Tế bào vi khuẩn B.A ............................................................................ 48
Hình 3.3 Đồ thị sự biến đổi mật độ tế bào B.A theo thời gian ở pH 7.................. 49
Hình 3.4. Phản ứng thủy phân casein ................................................................. 50
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
xii
Hình 3.5. Hình thái nấm sợi Linh chi ................................................................. 50
Hình 3.6. Định tính saponin - phản ứng Liebermann-Burchard .......................... 50
Hình 3.7 . Định tính alkaloid.............................................................................. 51
Hình 3.8. Định tính steroid - phản ứng Salkowki ............................................... 51
Hình 3.9 Vòng phân giải CMC ..........................................................................50
Hình 3.10 Nấm Linh chi nuôi cấy bằng cơ chất bã đậu nành okara trong bao 300g
sau 3 tuần ........................................................................................................... 52
Hình 3.11. Đồ thị biến thiên hoạt tính enzyme protease của B.A theo thời gian ..53
Hình 3.12. Đồ thị đường biến thiên hoạt tính enzyme cellulase của nấm sợi Linh chi
theo thời gian ....................................................................................................54
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ giống và thời gian thuỷ phân đến
sản phẩm ........................................................................................................... 57
Hình 3.14 Sản phẩm bột dinh dưỡng ................................................................. 66
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
xiii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Hàm lượng các chất dinh dưỡng của hạt đậu nành................................5
Bảng 1.2: Hàm lượng đạm của hạt đậu nành Việt Nam ( %/100g protein) ............5
Bảng 1.3: Thành phần hydratcacbon trong đậu nành ............................................6
Bảng 1.4: Thành phần dinh dưỡng của okara (tính theo 100g)............................ 10
Bảng 1.5: Thành phần hoạt chất cơ bản trong nấm Linh chi ............................... 18
Bảng 2.1 : Bố trí thí nghiệm cảm quan bằng phép thử so hàng thị hiếu .............. 42
Bảng 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến sự tăng sinh B.A........................ 48
Bảng 3.2: Sự biến thiên hoạt tính enzyme protease của vi khuẩn B.A ................. 53
Bảng 3.3: Sự biến thiên hoạt tính enzyme cellulase của nấm sợi Linh chi theo thời
gian .................................................................................................................... 54
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát tỉ lệ trương nước của okara......................................55
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát tỉ lệ giống B.A để chế biến sản phẩm từ okara .........56
Bảng 3.6: Kết quả xác định đạm NH3 ................................................................ 58
Bảng 3.7 Kết quả tỷ lệ NNH3/ Nformol ...................................................................59
Bảng 3.8: Kết quả cảm quan sản phẩm............................................................... 60
Bảng 3.9: Bảng tổng hạng giữa các mẫu và nhóm ý nghĩa cho từng sản phẩm .. 61
Bảng 3.10: Kết quả khảo sát nguyên liệu (% /100g) ........................................... 62
Bảng 3.11: Kết quả đo đạm tổng số ...................................................................63
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
xiv
Bảng 3.12: Kết quả xác định đường tổng ........................................................... 64
Bảng 3.13: Kết quả xác định đường khử ............................................................ 64
Bảng 3.14: Kết quả xác định hàm lượng lipid .................................................... 64
Bảng 3.15: Kết quả xác định hàm lượng cellulose .............................................. 65
Bảng 3.16 Hệ số nhu cầu năng lượng cả ngày của người trưởng thành theo chuyển
hoá cơ sở ............................................................................................................. 67
Bảng 3.17 Kết quả tính nhu cầu năng lượng cả ngày đối với từng đối tượng lao động
khác nhau ............................................................................................................ 68
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
xv
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
xvi
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
1
LỜI MỞ ĐẦU
Ðậu nành và các sản phẩm chế biến từ nó, có đầy đủ protein, lipid,
carbohydrat, cellulose và các hoạt chất sinh học quý như polyphenols, lecithin,
saponin, phytoestrogen (isoflavonoids, lignans, isoflavones, coumestans…) có tính
năng đa dạng bảo vệ cơ thể phòng, chống nhiều bệnh hiểm nghèo đồng thời là
nguồn dinh dưỡng tuyệt hảo của nhân loại giúp giải quyết cho chúng ta rất nhiều vấn
đề liên quan đến sức khỏe và tình trạng thiếu ăn trên thế giới. Protein đậu nành còn
có tác dụng hữu hiệu giảm cholesterol trong máu, giảm thiểu nguy cơ các bệnh liên
quan đến tim mạch, chúng cũng ngăn cản sự phát triển các mầm ung thư, ngăn ngừa
bệnh thận, bệnh tiểu đường, bệnh xốp xương, và các triệu chứng rối loạn tiền mãn
kinh phụ nữ [18].
Tuy giá trị dinh dưỡng của đậu nành rất cao, song giá trị thực sự của đậu
nành trong nền kinh tế thị trường còn rất thấp, thể hiện ở năng lực cạnh tranh của
đậu nành và các sản phẩm. Năm 1999, Viện Nghiên cứu quản lý Trung ương trên cơ
sở áp dụng phương pháp phân tích tĩnh đã báo cáo về năng lực cạnh tranh của 40 sản
phẩm và dịch vụ, chia thành 3 nhóm [30]
Lý do quan trọng làm giảm sức cạnh tranh của đậu nành là các sản phẩm từ
đậu nành cho đến nay phần lớn là các loại sản phẩm truyền thống, trong số đó có ít
sản phẩm công nghiệp song có loại lại tạo độc tố như nhóm cloropropanol, phải tiêu
hủy hàng loạt. Các sản phẩm nước chấm chứa nhiều muối, không dùng được lượng
lớn trong một khẩu phần. Ngoài ra ít các sản phẩm khác có giá trị công nghiệp và
công nghệ sinh học.
Bên cạnh đó, ở Việt Nam, ngành công nghiệp chế biến sữa đậu nành hàng
năm thải ra lượng xác bã rất lớn 1200 tấn/ngày [12]. Mặc dù lượng xác bã này còn
chứa nhiều chất dinh dưỡng nhưng không thể làm thực phẩm cho người do có nhiều
hợp chất khó tiêu hoá như cellulose… Vì vậy, việc tìm ra một phương pháp khả dĩ
có thể tận dụng được phế phẩm này để phục vụ lại con người là rất quan trọng. Một
trong những giải pháp đó là sử dụng enzyme protease vi sinh vật
B.amyloliquefaciens và sinh khối nấm sợi Linh chi như enzyme cellulase . Sinh khối
nấm sợi là giai đoạn đầu và không thể thiếu trong chu trình phát triển của bất kỳ một
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
2
loại nấm nào. Chúng phát triển rất nhanh, ở nấm lớn, thời gian từ nuôi trồng nấm
trong bao PE chứa cơ chất đến lúc thu hoạch chỉ mất 3-4 tuần (so với 6-8 tuần đối
với thể quả) ; ở nấm vi thể (nấm mốc) tơ nấm sinh trưởng còn nhanh hơn nhiều, toàn
bộ chu trình sinh trưởng kéo dài chỉ 7-8 ngày [20].
Các hoạt chất sinh học như dẫn xuất Adenosine, Cyclooctasulfur, Lingzhi8….. của sinh khối nấm sợi cũng phong phú và có thể so sánh với tai nấm về thành
phần và hàm lượng các enzyme dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm: nước
tương, nước chấm, nấu cồn sản xuất rượu, acid citric, acid gluconic; trong công
nghiệp dược: sản xuất kháng sinh penicillin, sephalosporin..., ecgoalcaloit, các
steroid, alkaloid, saponin...; trong sản xuất thuốc sinh học trừ sâu (Beauveria
bassiana); trong sản xuất kích thích tố sinh trưởng thực vật (gibberellin...)...) [20].
Với những ý tưởng trên, tôi thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sản xuất bột
dinh dưỡng từ chế phẩm bã đậu nành (okara) ” nhằm các mục đích:
Tận dụng được phần chế phẩm là bã đậu nành ( okara) gồm chủ yếu là xơ,
chất béo, và protein không tan trong nước của công nghiệp sản xuất sữa đậu nành
hay đậu hủ.
Sử dụng nấm sợi Linh chi làm vỏ bọc sinh học vừa để định hình khối cho sản
phẩm, vừa để chống oxy hóa cho cơ chất đồng thời để thu được các hoạt chất sinh
học quý tương đồng với những chất có trong thể quả của nấm Linh chi, kết hợp tạo
ra enzyme cellulase trong việc thủy phân cellulose của nguyên liệu okara.
Sử dụng vi khuẩn B. amyloliquefaciens thủy phân các thành phần dinh
dưỡng không tan còn tích trữ lại trong thành phần okara như protein, do hệ enzyme
protease của B. amyloliquefaciens hoạt động mạnh. Đồng thời cơ chất đậu nành
cũng là môi trường thuận lợi cho vi khuẩn phát triển.
Phối trộn các thành phần dinh dưỡng thiết yếu khác như isomalt để giảm vị
đắng của nấm Linh chi phù hợp cho người tiêu dùng.
Đáp ứng xu hướng giảm tiêu thụ chất đạm và béo động vật thay vào đó là
dùng những thực phẩm có nguồn gốc thực vật, điển hình là đậu nành.
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
3
™
Nét mới của đề tài:
1.
Khẳng định khả năng nuôi được sinh khối nấm sợi Linh chi trên bã đậu nành
quy mô 300g/bao với độ ẩm thích hợp là 50% [20] trong khoảng thời gian 3 tuần.
2.
-
Khẳng định khả năng dùng nấm sợi của Linh chi để:
Phân giải cellulose của bã đậu nành thành các glucid mạch ngắn mà con
người có thể tiêu hoá
-
Sử dụng các hợp chất sinh học quý tương tự như trong quả thể của nấm Linh
chi song ở dạng hoàn toàn tươi sống không qua xử lý trước khi dùng như
Adenosine, Cyclooctasulfur….. có tác dụng ức chế giải phóng histamine và
ức chế kết dính tiểu cầu, thư giãn cơ, giảm đau.
3.
Dùng B. amyloliquefaciens thuỷ phân các protein không tan của bã đậu nành
để chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng .
4.
Bước đầu tạo sản phẩm mới bột dinh dưỡng từ phụ liệu bã đậu nành.
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
1.1
Giới thiệu về đậu nành
1.1.1 Đặc điểm của cây đậu nành [ 1]
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Fabales
Họ: Fabaceae
Phân họ: Faboideae
Chi: Glycine
Loài: G. max
Đậu tương hay đỗ tương, đậu nành có tên khoa học Glycine max (L. Merrill) là loại
cây họ Đậu (Fabaceae) giàu hàm lượng protein, được trồng để làm thức ăn cho
người và gia súc. Cây đậu tương là cây thực phẩm có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng.
Sản phẩm từ cây đậu tương được sử dụng rất đa dạng như dùng trực tiếp hạt thô
hoặc chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu nành, nước tương, làm bánh kẹo, sữa
đậu nành, okara... đáp ứng nhu cầu đạm trong khẩu phần ăn hàng ngày của người
cũng như gia súc.
1.1.2. Thành phần dinh dưỡng của đậu nành
Trong hạt đậu nành có các thành phần hoá học sau: protein (40%), lipid (12-25%),
glucid (10-15%); có các muối khoáng Ca, Fe, Mg, P, K, Na, S; các vitamin A, B1,
B2, D, E, F; các enzyme, sáp, nhựa, cellulose. Đậu nành có đủ các acid amin cần
thiết: isoleucin, leucin, lysin, methionin, phenylalanin, tryptophan, valin, arginin,
histidin, threonin nên được coi là một nguồn cung cấp protein hoàn chỉnh vì chứa
một lượng đáng kể các acid amin không thay thế cần thiết cho cơ thể.
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
5
Bảng 1.1. Hàm lượng các chất dinh dưỡng của hạt đậu nành
Nhận xét : theo số liệu bảng 1.1 ta thấy hàm lượng đạm trong hạt đậu nành là rất
cao. Chủ yếu tập trung nhân và phôi hạt chiếm trên 40% trong toàn khối hạt, ngoài
ra hàm lượng lipid và carbohydrate chiếm khá cao, điều đó cho thấy hạt đậu nành
loại ngũ cốc giàu chất dinh dưỡng như protein, lipid, glucid.
Theo số liệu phân tích của công ty Ajinomoto, Thái Lan, 1994, hàm lượng dinh
dưỡng của hạt đậu nành Việt Nam như sau:
Bảng 1.2. Hàm lượng đạm của hạt đậu nành Việt Nam ( %/100g protein)
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
6
Nhận xét: theo bảng 1.2 ta thấy trong các thành phần hóa học của đậu nành, thành
phần protein chiếm một tỉ lượng rất lớn. Protein đậu nành được tạo bởi các acid
amin, trong đó có đủ các loại acid amin không thay thế có số lượng khá cao tương
đương lượng axit amin có trong thịt và một số thực phẩm quan trọng.
Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6– 48%; trung bình 36 –
40%. Có thể nói protein đậu nành gần giống protein của trứng.
Trong protein đậu nành globulin chiếm 85-95%. Ngoài ra còn có một số lượng nhỏ
albumin, một lượng không đáng kể prolamin và glutenlin.
Hydratcacbon chiếm khoảng 34% hạt đậu nành. Phần hydratcacbon có thể chia ra
làm hai loại, loại tan trong nước và loại không tan trong nước. Loại tan trong nước
chỉ chiếm khoảng 10% toàn bộ hydratcacbon.
Bảng 1.3 Thành phần hydratcacbon trong đậu nành
Cellulose
4.0%
Hemicellulose
15.4%
Stachyose
3.8%
Rafinose
1.1%
Saccharose
5.0%
Các loại đường khác
5.1%
Nhận xét : thành phần hydratcacbon hoà tan chiếm với hàm tương tương đối không
cao dao động trong khoảng 1%- 5% nhưng hàm lượng xơ không tan lại vượt trội hơn
hẳn như cellulose, hemicelluloses trên 15% vì thế trong công nghiệp sản xuất sữa
đậu nành sau quá trình ly tâm tách các protein hoà tan thì trong xác bã vẫn còn một
lượng protein không tan lớn cho nên cần phải thuỷ phân các hợp chất khó tiêu hoá
này thành các chất dễ tiêu hoá là việc rất quan trọng và cần thiết.
Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành, trong đó
đáng chú ý nhất là calci, phospho, mangan, kẽm và sắt. Ngoài ra trong đậu nành còn
có chứa rất nhiều vitamin khác nhau, trừ vitamin C. thành phần vitamin như sau :
vitamin B, H, K, A, E, riboflavin, niacin, pyridocin, acid pantothenic, acid folic,
inositol…..
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
7
Trong công nghiệp thực phẩm, đậu nành được coi như là một nguyên liệu quan
trọng để sản xuất dầu thực vật, thức uống dinh dưỡng, các sản phẩm lên men và các
loại thực phẩm khác.
1.1.3. Công dụng của đậu nành [ 21]
Đậu nành có chứa rất nhiều protein, 8 loại acid amin thiết yếu và là nguồn cung cấp
calcium, chất xơ, sắt và vitamin B. Các hợp chất isoflavon và các chất hóa học trong
đậu nành như phytochemicals khác trong đậu nành có khả năng phòng ngừa và điều
trị một số bệnh như: đau tim, tai biến mạch máu não, ung thư vú, ung thư kết
tràng… (Theo Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ, Viện Đại học Havard, Viện Đại học
Alabama. Minnesota, Iowa và Helsinki, Phần Lan). Những chất hóa học trong đậu
nành gồm có: protease inhibitors, phytates, phytosterols, saponins, acid phenolic,
lecithin, acid béo omega 3, và isoflavones (phytoestrogens).
Protease inhibitors: có khả năng ngăn ngừa sự tác động của một số gene di truyền
gây nên chứng ung thư. Nó cũng bảo vệ tế bào cơ thể khỏi tác hại của môi trường
sống xung quanh như tia nắng mặt trời và các chất ô nhiễm trong không khí. Tuy
nhiên, protease inhibitors bị mất bớt đi sau khi đậu nành được chế biến qua phương
pháp làm nóng.
Phytates: là một hợp thể phosphorus và inositol, có khả năng ngăn cản tiến trình
gây bệnh ung thư kết tràng và ung thư vú. Ngoài ra nó còn có khả năng tiêu diệt
những tế bào bị ung thư và phục hồi những tế bào bị hư hại.
Phytosterols: có khả năng phòng ngừa các bệnh về tim mạch bằng cách kiểm soát
lượng cholesterol trong máu, đồng thời nó cũng có khả năng làm giảm thiểu sự phát
triển các bướu ung thư kết tràng và chống ung thư da.
Saponins: hoạt động như chất chống oxy hóa để bảo vệ tế bào cơ thể khỏi các tác
hại của các gốc tự do. Nó cũng có khả năng trực tiếp ngăn cản sự phát triển ung thư
kết tràng và làm giảm lượng cholesterol trong máu.
Acid Phenolic: là một dược chất hóa học chống oxy hóa và phòng ngừa các DNA bị
tế bào ung thư tấn công.
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
8
Lecithin: là một hóa chất thực vật quan trọng, đóng vai trò quyết định trong việc
kích thích sự biến dưỡng ở khắp các tế bào cơ thể. Có khả năng làm gia tăng trí nhớ
bằng cách nuôi dưỡng tốt các tế bào não và thần kinh, làm chắc các tuyến, tái tạo các
mô tế bào cơ thể, có khả năng cải thiện hệ thống tuần hoàn, bổ xương, và tăng
cường sức đề kháng.
Acid béo omega-3: là loại chất béo không bão hòa có khả năng làm giảm lượng
cholesterol xấu LDL đồng thời làm tăng lượng cholesterol tốt HDL trong máu. Acid
béo omega-3 còn gọi là alpha-linolenic acid gồm 2 thứ EPA và DHA cũng có trong
một vài loại cá biển và trong cá sống ở những vùng nước nóng.
Isoflavones (phytoestrogens): là một hóa chất thực vật tương tự hormone sinh dục
nữ và hoạt động giống estrogen, có khả năng chống lại các tác nhân gây nên chứng
ung thư liên hệ đến hormone.
1.2
Tổng quan về bã đậu nành okara
1.2.1. Giới thiệu
Bã đậu nành (tên tiếng Nhật là okara và
“okara” đã trở thành thuật ngữ quốc tế
để gọi bã đậu nành) còn gọi là “soypulp” (sẽ gọi tắt là okara) là phần bã và
các chất dinh dưỡng khác không tan
trong nước còn lại sau khi đã tách khỏi
dịch các chất tan hoặc huyền phù trong
nước của công nghiệp sản xuất sữa đậu
nành hay đậu hũ [7] [10] .
Hình 1.2 Okara dạng bột
Okara là thứ bã màu trắng hay trắng ngà, thường nằm trên mặt lưới lọc sữa đậu
nành, sau sấy khô có màu vàng, chứa một lượng lớn protein, carbohydrate, lipid, có
cả calci, sắt, riboflavin [10].
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
9
1.2.2. Tình sử dụng và nghiên cứu bột okara ngoài nước:
-Ở Mỹ, theo FAO, 2003, sản lượng đậu nành hàng năm khoảng 67 triệu tấn. Bã đậu
nành chủ yếu được sử dụng cho chăn nuôi, làm phân bón và đốt.
-Ở Nhật (Ohno và cộng sự; 1993), sản lượng bã đậu nành khoảng 700.000 tấn/ năm.
Theo quy trình sản xuất sữa đậu nành, cứ 1 kg hạt đậu nành thải ra 1,1kg bã tươi.
Tuy nhiên, phần lớn thợ làm đậu hũ ở Nhật thường bỏ okara hoặc thải cho trại nuôi
heo. Ở Thụy Sĩ, okara được dùng nuôi bò [25].
Okara tươi, mới, có thể được dùng ngay hay có thể giữ 2-3 ngày trong tủ lạnh hoặc
hơn 4-5 tháng nếu đông lạnh.
Bột okara khô có giá trị ở Nhật, Châu Á nhờ lợi ích về dinh dưỡng của nó. Okara
tươi hoặc khô đã được nghiên cứu ở Nhật bằng cách cấy nấm bào ngư và vi khuẩn
Bacillus subtilis để thuỷ phân các hợp chất khó tiêu hoá sau đó sản phẩm được dùng
để chế biến nhiều loại thức ăn mềm, mịn với nước hoặc sữa, nấu cháo với các
nguyên liệu khác như bột bắp, lúa mạch hay làm salad, bánh mì [25].
1.2.3. Tình sử dụng và nghiên cứu bột okara trong nước:
Theo các thông tin của công ty sữa Việt Nam (Vinamilk) cung cấp cho Viện Sinh
học Nhiệt đới thì ở nước ngoài, có khi giá của bột okara không thấp hơn nhiều so
với giá của đậu nành hạt do hàm lượng dinh dưỡng của nó khá cao. Còn ở nước ta
tại công ty Sữa Việt Nam, nơi có công nghệ sản xuất sữa đậu nành tận thu bột okara
hiện đại của nước ngoài thì okara có thành phần như sau [28]:
Okara dạng ướt có hàm ẩm: 17,76%, xơ: 1,75%, béo 11,26%, đạm 35,23%
Okara dạng bột có hàm ẩm: 6,7%, béo: 10,59%, xơ: 7,99% và đạm: 36,43%
- Thời điểm cuối năm 2006, lượng okara do Vinamilk sản xuất (có hàm lượng đạm
39,5% và xơ thô 8,36%) trên dây chuyền thiết bị hiện đại của nước ngoài (có công
suất khoảng 10 tấn/giờ) mới chỉ dùng làm thức ăn thô cho chăn nuôi [9].
- Tại công ty Tribeco theo quy trình sản xuất sữa đậu nành lọc sữa 1 lần chỉ thu được
khoảng 50% protein của hạt đậu nành (ở nước ngoài lọc 2 lần sẽ thu được khoảng 65
Đề tài: Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng
từ bã đậu nành (okara)
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Thu Huyền
