Công nghệ chế biến sữa đậu nành

Mục lục

I.

TỔNG QUAN
Hiệu quả của việc xử lý áp suất cao đối với protein sữa đậu nành


Mở đầu
Hiệu quả của việc xử lý áp suất cao ảnh hưởng đến sự biến đổi protein đậu nành trong
sữa đậu nành đã được nghiên cứu bằng các kỹ thuật phân tích khác nhau. Sự biến đổi màu xanh
của λmax có thể được quan sát trong phổ phát xạ huỳnh quang. Phổ huỳnh quang cho thấy protein
đậu nành xuất hiện nhiều vùng kỵ nước hơn sau khi xử lý áp suất cao. Phân tích điện di cho thấy
sự thay đổi của protein đậu nành rõ ràng và cho thấy protein đậu nành đã được phân tách bởi áp
lực cao thành các tiểu đơn vị, một số khác bị kết tụ lại và trở thành không hòa tan. Biến tính áp
suất cao xảy ra ở 300 MPa cho β-conglycinin (7S) và tại 400 MPa cho glycinin (11S) trong sữa
đậu nành. Đậu hũ chế biến bằng áp lực cao có thể hình thành một mạng gel cứng hơn và mạng
lưới liên kết chằng chịt. Điều này đã chỉ ra một phương pháp mới để xử lý sữa đậu nành để làm
đậu hũ.

1. Giới thiệu
Protein đậu nành là nguồn protein giá rẻ nhưng có dinh dưỡng cao do đó nó chiếm ưu thế
lớn trong protein thực vật trên thế giới. Thực phẩm làm từ đậu nành là rất phổ biến và truyền
thống ở các nước châu Á. Ủy ban thực phẩm và thuốc của Hoa Kỳ nói rằng việc sử dụng 25g
protein đậu nành mỗi ngày sẽ giảm nguy cơ bị bệnh tim mạch. Thực phẩm làm từ đậu nành tiếp
tục thâm nhập nhanh chóng vào các nền văn hóa phương Tây và các khẩu phần ăn vì thị trường
này rất nhạy cảm với các khẳng định về sức khỏe (Fukushima năm 2001; Hermansson, 1978).
Sữa đậu nành là một thức uống phổ biến ở các nước châu Á. Nó là một dung dịch keo
chiết xuất từ các chất có trong đậu nành, và do đó gần như tất cả các thành phần của nó (protein,
lipid, và saccharides) của hạt đậu nành có mặt trong sữa đậu nành (Guo, Tomotada, & Masayuki,
1997). Sữa đậu nành và các sản phẩm của nó được coi là bổ dưỡng và thực phẩm không chứa

cholesterol có tiềm năng lớn cho việc sử dụng nhiều hơn trong tương lai. Phương pháp chế biến
thông thường của sữa đậu nành và các sản phẩm từ đậu nành đều liên quan đến xử lý nhiệt.
Xử lý nhiệt làm phân ly, biến tính và đông tụ protein đậu nành. Biến tính nhiệt và đông tụ
của protein đậu nành là đối tượng nghiên cứu của rất nhiều bài báo (Kwok và Niranjan, 1995).
Tuy nhiên, xử lý nhiệt có tác động tiêu cực về khả năng hòa tan và đặc tính hấp thụ nước
(Kinsella, 1979), nhưng các sản phẩm xử lý nhiệt nhẹ nhàng lại có vấn đề về mùi vị, đây là mối
quan tâm chính cho việc phát triển loại thực phẩm từ protein đậu nành (Fukushima, 2000). Vì
vậy, điều quan trọng là phát triển câu chuyện về các loại thực phẩm đậu nành hoặc phát triển các
công thức mới kết hợp việc cải tiến công nghệ.
Áp lực cao làm biến tính protein, lipid đóng rắn, màng sinh học mất ổn định, và làm bất
hoạt các vi sinh vật ( Cheftel , 1992). Quá trình này được coi là tiết kiệm năng lượng so với một
số quy trình thông thường. Các quan sát trong nhiều trường hợp xử lý áp lực cao không gây ra
bất kỳ sự thay đổi trong mùi và hương vị của nguyên liệu thực phẩm, vấn đề được quan tâm đặc
biệt cho ngành công nghiệp thực phẩm. Một loạt các sản phẩm tại Nhật Bản , chẳng hạn như mứt
và sữa chua , đã có sẵn trên thị trường trong nhiều năm, những ý tưởng gần đây nhất là các sản


phẩm từ gạo . Tại Pháp, sử dụng áp lực cao trong sản xuất nước ép trái cây đã có từ lâu ( Palou et
al . , 2000).
Molina, Defaye, và Ledward (2002 ) đã nghiên cứu tính chất chức năng và cấu trúc gel
khi bị tác động bởi áp suất và nhiệt của protein đậu nành phân lập và hai phần chính của nó ( 7S
và 11S ). Kết quả cho thấy rằng gel được tạo thành từ phương pháp áp lực cao cho độ dính và độ
cứng thấp hơn cho với sử lý nhiệt. Zhang, Li, Tatsumi, và Kotwal (2003 ) đã nghiên cứu ảnh
hưởng của áp suất cao trên những thay đổi của glycine đậu nành. Họ phát hiện ra cấu tạo của
glycinin có thể thay đổi sau khi xử lý áp suất cao. Nhiều bài nghiên cứu tập trung vào tinh sạch
protein. Nghiên cứu về tác dụng áp suất cao trên các protein trong sữa đậu nành còn nhỏ. Việc
ước lượng chính xác sự biến tính protein do áp lực trong sữa đậu nành vẫn chưa được nghiên cứu
đầy đủ. Vì vậy , mục tiêu của nghiên cứu này là để kiểm tra hiệu quả của xử lý áp suất cao đối
với biến đổi của protein đậu nành trong sữa đậu nành, sử dụng kỹ thuật phân tích khác nhau,
chẳng hạn như quang phổ phát xạ huỳnh quang , khác biệt quét nhiệt lượng ( DSC ) và điện di,

để khám phá một phương pháp xử lý mới liên quan đến cấu trúc của thực phẩm từ đậu nành.

2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Chuẩn bị sữa đậu nành
Đậu tương của giống Proto (Kefeng NO. 6) được sử dụng trong nghiên cứu này được lấy
từ Viện Di truyền học và sinh học phát triển, Học viện Khoa học Trung Quốc, thu hoạch vào
tháng Mười năm 1999.
Đậu nành được rửa kỹ lưỡng và ngâm qua đêm ở nhiệt độ phòng với lượng nước ngâm
gấp 10 lần khối lượng đậu. Đậu nành ngâm đã được đồng nhất với một máy đồng hóa (PH91,
Công ty SMT), 10, 300 rpm trong 5 phút trong tủ kín (4 oC). Sữa đậu nành được trích ra sau khi
ly tâm (1200 x g, tại 4 C) trong 5 phút.
2.2. Phân tích ước lượng
Độ ẩm được đo bằng lò chân không. Protein thô được xác định bằng phương pháp
Kjeldahl sử dụng hệ số chuyển đổi là 6.25 (AACC, 2000).
2.3. Xử lý áp lực cao
Sữa đậu nành không có bong bóng khí được niêm phong trong túi bằng polyethylene ở
nhiệt độ phòng bằng thiết bị thủy lực loại (Yamamoto Suiatsu Công ty TNHH, Osaka, Nhật Bản:
Model S7K-4-15; áp lực tối đa 700 MPa), dùng để nghiên cứu sự kết hợp của áp suất và thời
gian.
Thiết bị có dung tích bên trong là 40 mm x 200 mm (chiều cao, đường kính) và một lớp
vỏ áo để kiểm soát nhiệt độ. Nước được sử dụng để tạo áp lực.
Áp lực tích tụ thời gian ít hơn 1 phút và thời gian xả áp ít hơn 30 giây. Thay đổi nhiệt độ
trong môi trường thay đổi áp lực được xác định bởi một cặp nhiệt điện loại K (nickel-đồng).


Sự thay đổi của nhiệt độ gây ra bằng cách nén và giãn đoạn nhiệt được tìm thấy trong
khoảng ±4oC của nhiệt độ bắt đầu xử lý đến khi áp suất tăng lên 300 MPa.
2.4. pH, tỷ trọng, độ nhớt và pha
Giá trị pH và tỷ trọng của sữa đậu nành được đo bằng máy đo pH (Model F-23, HORIBA
Ltd, Nhật Bản) và máy đo tỷ trọng (Model DA-110, Kyoto Denshi Seizou Ltd, Nhật Bản), sau

khi xử lý áp suất cao. Độ nhớt được đo bằng số trục số 2 (21 mm) của nhớt kế (Model NDJ-8S,
Nhà máy Shanghai Balance Instrument) ở 60 rpm cho một mẫu 175 ml trong một cốc thủy tinh
200 ml nhiệt độ phòng. Mỗi lần đo đã được cài đặt sẵn trong 5 phút. Tất cả các phép đo được
thực hiện trong ba lần.
2.5. Quang phổ vạch phát xạ
Takagi , Akashi , và Yasumatsu (1979) thiết kế một phương pháp để xác định khu vực kỵ
nước trong globulin đậu nành sử dụng axit sulfonic 8 - anilino -1- naphthalene (ANS). Phương
pháp này cũng được sử dụng để phát hiện sự thay đổi của vùng kỵ nước của protein đậu nành
trong sữa đậu nành bởi Obata và Matsuura ( 1993). Vì thành phần chính trong sữa đậu nành
ngoài protein đậu nành còn có lipid như đã đề cập ở trên, Kajiyama , Isobe , Uemura , và
Noguchi (1995) đã so sánh với sự thay đổi tính kỵ nước của protein trong sữa đậu nành và sữa
đậu nành tách béo để ước lượng ảnh hưởng của béo lên sự thay đổi tính kỵ nước của protein đậu
nành.
Họ nhận thấy rằng sữa đậu nành đã tách béo cho thấy tính kỵ nước thay đổi rõ ràng hơn
sữa đậu nành không tách béo ; mặc dù sữa đậu nành không tách béo cũng cho thấy sự thay đổi
tính kỵ nước. Khu vực kỵ nước trong sữa đậu nành không tách béo được xác định bằng phương
pháp này, trong thử nghiệm của chúng tôi, sử dụng ANS . Cường độ huỳnh quang tỷ lệ thuận với
khoảng nồng độ protein trong sữa đậu nành 0-0,05 g/100 g; do đó mỗi mẫu sữa đậu nành được
pha loãng với 0,1 mol/l đệm phosphate (pH 6.8) để tạo ra một nồng độ cuối cùng 0.05 g/100 g và
4.5 ml dung dịch mẫu pha loãng được trộn với 0,5 ml của dung dịch đệm phosphat ANS nồng độ
1.25x10-3 mol /l. Cường độ huỳnh quang được đo sau khi để im trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng, sử
dụng quang phổ kế Hitachi- 850 (kích thích ở 375 nm, slit 2.5 nm; phát xạ ở 380–580 nm, slit 2.5
nm; tốc độ quét 200 nm/min) . Các vùng kỵ nước trong sữa đậu nành được thể hiện ờ cường độ
huỳnh quang với nồng độ 0.05 g/100 g protein.
2.6. DSC
Một mẫu sữa đậu nành 0,75 g được hàn kín vào một ống mẫu của một thiết bị đo nhiệt
lượng Micro DSC III ( công ty SETARAM, Pháp ), thích hợp để quan sát sự biến tính của dung
dịch protein. Đo nhiệt lượng được thực hiện với tốc độ quét của 1 oC/phút với nitơ tại 2 bar từ
20oC đến 105oC.
2.7 . Polyacrylamide gel electrophoresis

Sodium dodecyl sulfate (SDS ) phá vỡ các tương tác kỵ nước và làm giảm lượng thuốc
thử (ví dụ như beta- mercaptoethanol ) phá vỡ các liên kết disulfide giữa các phân tử protein. Vì


vậy, các protein hòa tan trong các mẫu được phân tích bằng native polyacrylamide gel
electrophoresis (PAGE) theo phương pháp của Laemmli (1970), nhưng mà không cần thêm SDS
và giảm thuốc thử, để điều tra tác động của áp suất cao về sự tương tác phi cộng hóa trị (tức là
tương tác tĩnh điện, tương tác kỵ nước và liên kết hydro ) và liên kết disulfide giữa các tiểu đơn
vị protein đậu nành . Các mẫu protein cho điện tích đã được chuẩn bị bằng cách pha loãng mỗi
mẫu trong mẫu đệm (400 ml / l glycerol và 0.02 g/100 g xanh bromophenol) để tạo nồng độ
khác nhau của protein 1, 2, và 3 g/100 g . Các mẫu không được làm nóng trước khi tiến hành.
Gel tách là 7,5 g/100 g acrylamide ; gel xếp là 2,5 g/100 g acrylamide . Gel được nhuộm màu với
Coomasie brilliantblue ( R- 250) ( Neuhoff , Arold , Taube , & Ehrhardt , 1988) và khử màu với
dung dịch methanol 75 ml/l axit axetic /50 ml/l.
2.8 . Xử lý áp suất cao trên gel đậu hũ
Đậu phụ là một thực phẩm đậu nành truyền thống châu Á , và là một sản phẩm giống gel
protein. Các công đoạn để làm đậu phụ thường bao gồm ngâm, xay đậu nành trong nước, lọc,
đun sôi, đông tụ và ép. Nhiều công trình đã được thực hiện trên các đối tượng này . Nhiều loại
chất đông tụ như Glucono – deltalactone (GDL), canxi clorua (CaCl 2) và magiê clorua đã được
sử dụng với nồng độ khác nhau (Deman & Gupta, 1986). CaCl 2 với nồng độ thấp đã được lựa
chọn ở đây là các chất kết tủa để điều tra sự biến tính và gel khả năng hình thành các protein đậu
nành trong sữa đậu nành áp lực cao . Sữa đậu nành là thống nhất trộn với chất kết tủa, CaCl 2 cho
đến khi nồng độ là 10 mM ; hỗn hợp sau đó được chuyển vào một ống nhựa ( Ω30 mm x 50 mm)
và niêm phong mà không có bong bóng khí. Mẫu chuẩn bị được xử lý áp lực cao để tạo gel.
2.9. Độ cứng của gel
Độ cứng gel của gel đậu phụ được đo bằng máy đo độ cứng sử dụng một pit tông đường
kính 3 mm, 60 mm/phút. Lực phá vỡ gel tối đa (s) được tính như sau: F là lực tối đa (g) gây phá
hủy gel; r (mm) là bán kính của pít tông.

2.10. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Gel ép áp lực được giữ trong 24 giờ được cắt bằng một lưỡi dao và ngâm trong đệm kali
phosphate (0,05 mol/l, pH 7,0 ) có chứa 40 ml/l glutaraldehyde tại 4 oC trong 16 giờ . Các mẫu
gel rửa bằng đệm phosphat, loại nước bằng các biện pháp phân tách ethanol/nước 500-1000 ml/l
với thời gian lưu ít nhất 2 giờ trong mỗi nghiệm thức, và sau đó làm khô tối đa bằng khí carbon
dioxide. Mẫu khô đã bị gãy, gắn trên cuống nhôm bạc sơn mài, mạ vàng ( 80-100 (A) bởi một
máy thổi và kiểm tra SEM (Hitachi S - 2360N ) như mô tả của Dumay , Laligant , Zasypkin , và
Cheftel (1999) .
2.11 . Phân tích thống kê
Tất cả dữ liệu là trung bình của ba nghiệm thức độc lập, ngoại trừ thí nghiệm điện di. Các
kết quả xử lý bằng ANOVA và nhiều thử nghiệm của Duncan đã được sử dụng để xác định liệu


có hay không sự khác biệt đáng kể tồn tại trong các phương tiện. Tất cả các thí nghiệm có ý
nghĩa là ở mức ý nghĩa 0,05.

3 . Kết quả và thảo luận
3.1. Giá trị pH, mật độ, độ nhớt và giai đoạn
Hàm lượng protein thô của sữa đậu nành là 4,4 g/100 g . Bảng 1 cho thấy sự thay đổi pha
của sữa đậu nành xử lý áp lực. Áp lực xử lý vượt quá 500 MPa trong 30 phút, sản phẩm được
chuyển thành sol nhưng dưới mức áp lực này các sản phẩm ở dạng pha lỏng . Không có sự khác
biệt rõ ràng trong các giá trị pH và mật độ của sữa đậu nành sau khi xử lý áp suất cao (dữ liệu
không hiển thị ở đây ) .
Độ nhớt của sữa đậu nành cũng có ảnh hưởng (Hình 1) . Hiện tượng tương tự xảy ra với
các mẫu nước nóng. Protein đậu nành phân tán tăng độ nhớt sau khi gia nhiệt và có sự thay đổi
bất thuận nghịch trạng thái gel protein (Yamauchi, Yamagishi , & Iwabuchi , 1991). Những thay
đổi về độ nhớt và pha của sữa đậu nành sau khi xử lý áp suất cao cho thấy rằng các protein đậu
nành trong sữa đậu nành đã bị thay đổi trước khi tạo thành gel.
Bảng 1. Ảnh hưởng của xử lý áp suất cao đến pha của sữa đậu nành

Hình 1. Độ nhớt của sữa đậu nành sau khi thanh trùng ở nhiệt độ phòng trong 10 phút

Hình 2. Quang phổ huỳnh quang của ANS khi xử lý sữa đậu nành ở các áp suất khác
nhau. (1) Kiểm soát; (2) 100 MPa; (3) 200 MPa; (4) 300 MPa; (5) 400 MPa; (6) 500 MPa; (7)
600 MPa (điều áp 10 phút, nhiệt độ phòng).
3.2. Kỵ nước
Tương tác kỵ nước đóng vai trò quan trọng trong ổn định của cấu trúc thứ 3 và trong các
tương tác protein - protein. Biến tính của protein do nung nóng làm tăng bề mặt kỵ nước


(Sorgentini , Wagner, và Anon, 1995). Nghiên cứu được tiến hành với protein đậu nành tinh
khiết cho thấy rằng nhiệt làm tăng bề mặt kỵ nước của globulin 7S và 11S: sự khác biệt rõ rệt đã
được quan sát ở nhiệt độ biến tính tương ứng, khoảng 70 oC (Kato, Osako, Matsudomi, và
Kobayashi, 1983) và 85oC (Belyakova, Semenova & Antipova năm 1999). Tương tác kỵ nước
cũng có thể bị ảnh hưởng bởi áp suất cao ( Ohmiya , Kajino , Shimizu, và Gekko , 1989). Sự gia
tăng bề mặt kỵ nước sau khi xử lý áp suất cao cũng đã được nghiên cứu cho cả globulin 11S và
7S tinh khiết ( Galazka , Dickinson , và Ledward năm 1999; Pedrosa & Ferreira , 1994; Zhang
etal , 2003 . ) .
ANS đã được sử dụng ở đây với vai trò là thăm dò huỳnh quang để phát hiện các thay đổi
ưa nước của protein đậu nành trong sữa đậu nành. Hình 2 cho thấy cường độ huỳnh quang của
ANS trong sữa đậu nành xử lý ở các áp suất khác nhau. Cường độ huỳnh quang tăng mạnh với
áp lực gia tăng lên đến 300 MPa, nhưng áp lực cao (500 MPa) lại cho thấy giảm phát huỳnh
quang. Thay đổi màu xanh của max với áp lực ngày càng tăng có thể được quan sát cùng một
lúc.

Hình 3. Phổ huỳnh quang của ANS trong sữa đậu nành sau khi xử lý với các khoảng thời gian
khác nhau. (1) Kiểm soát; (2) 5 phút; (3) 10 phút; (4) 15 phút; (5) 20 phút; (6) 25 phút; (7) 30
phút (áp suất 300 MPa, nhiệt độ phòng).
Những kết quả này cho thấy rằng 300 MPa là áp suất gây biến đổi protein. Protein đã
hoàn toàn biến tính dưới tác dụng của áp lực cũng như vùng kỵ nước bị lộ ra, kết quả là tăng

mạnh cường độ huỳnh quang. Sự giảm cường độ huỳnh quang có thể là do số ít các nhóm kỵ
nước liên kết với các ANS bởi các tương tác giữa các phân tử ( Hayakawa , Kajihara ,


Morikawa , Oda , và Fujio , 1992) , hay do mẫu xử lý đã bị thay đổi một ít thành cấu trúc đặc
biệt, che khuất một số các nhóm kỵ nước.
Phổ huỳnh quang của ANS trong sữa đậu nành sau khi xử lý ở 300 MPa với thời gian xử
lý khác nhau được trình bày trong hình 3. Cường độ huỳnh quang tăng theo thời gian xử lý; giá
trị cường độ huỳnh quang tăng rõ rệt khi thời gian lên tới 15 phút . Thời gian xử lý kéo dài hơn
dẫn đến sự gia tăng đáng kể của cường độ huỳnh quang. Cường độ huỳnh quang tương đối giảm
khi thời gian xử lý đạt 30 phút . Mức độ biến tính phụ thuộc vào thời gian xử lý dưới một áp suất
nhất định.
3.3. Phân tích DSC
DSC được dùng rộng rãi để khảo sát các tính chất nhiệt động học của các protein biến
tính ở trong dung dịch hoặc ở trong trạng thái rắn. (Sessa, 1993)
Các thí nghiệm về nhiệt của protein đậu nành bằng DSC cho thấy những biến đổi về nhiệt
diễn ra quanh 70OC và 90OC cho các globulin 7S và 11S (German, Damodaran, & Kinsella,
1982). DSC cũng có thể được dùng để theo dõi múc độ biến tính bằng áp suất cao do protein bị
biến tính hoàn toàn sẽ không có những peak thu nhiệt trong quá trình quét.

Hình 4. Đường cong DSC của protein sữa đậu nành với phương pháp xử lý áp lực khác nhau.
(1) Kiểm soát; (2) 100 MPa; (3) 200 MPa; (4) 300 MPa; (5) 400 MPa; (6) 500 MPa (tốc độ gia
nhiệt: 1oC / phút, hàm lượng protein: 4,4 g/100 g, điều áp 10 phút, nhiệt độ phòng).
Hình 4 cho thấy các đường cong DSC của protein sữa đậu nành sau khi xử lý dưới những
điều kiện áp suất khác nhau. Mẫu số 1 cho 3 peak thu nhiệt, peak A đến C, với các nhiệt độ
tương ứng là 58oC và 71oC, và 92oC, trong đó peak B và C là 2 peak rõ nhất. Protein đậu nành


trong sữa đậu nành gồm có các tiểu phần 2S, 7S, và 11S với hàm lượng tương ứng 8-22g/100g;
35g/100g; và 31-52g/100g (Yamauchi et al., 1991; Utsumi, Gidamis, Kanamori, Kang, & Kito,

1993). Giả thiết cho rằng 2 peak B và C là của globulin 7S và 11S. Peak A có thể là của Globulin
2S. Những peak thấy rõ có thể qui cho các phản ứng thu nhiệt như phá vỡ liên kết hydro hoặc
hình thành các tương tác kị nước trong quá trình quét DSC (Molina et al., 2002)
Tất các các peak rõ sẽ nhỏ hơn nếu áp suất tăng lên. Peak A và B đã biến mất khi tăng áp
suất từ 200 lên 300 MPa, cho đến khi tăng lên trên 400 MPa thì các peak này hoàn toàn biến mất.
Các peak bị biến mất đồng nghĩa với việc protein trong sữa đậu nành đã bị biến tính hoàn toàn
dưới áp suất cao.
Phần protein 7S bị biến tính sau khi xử lý ở 300 MPa; điều này tưng ứng với tính chất kỵ
nước vốn đã ngăn cản sự tăng trưởng đáng kể sau khi xử lý ở 300 MPa. Phần protein 7S khá là
nhạy cảm với nhiệt và áp suất. Điều này khá phù hợp với cấu trúc tripeptide không có liên kết
disulfide mà chính những liên kết này lại có ảnh hưởng đến các tương tác kị nước (Yamauchi et
al., 1991) và do đó sẽ rất nhạy cảm với áp suất. Sự biến tính của phần 11S được thể hiện thông
qua sự biến mất của peak C xảy ra ở khoảng áp suất 400MPa. Cơ chế của sự biến tính có thể do
đứt các liên kết disulfide. Nguyên nhân là Globulin 11S có 12 tiểu phần nhỏ được liên kết bởi
các cầu nối disulfide, có thể là do các liên kết này bị giảm xuống nếu áp suất tăng lên quá cao,
trong trường hợp này là trên 400 MPa, dẫn đến sự biến tính. Kajiyam et al. (1995) cho rằng việc
tạo thành các sulfhydryl tự do là do giảm lượng các liên kết disulfide sau khi xử lý protein đậu
nành dưới áp suất cao. Có thể kết luận rằng các phần protein khác nhau trong sữa đậu nành có
những mức độ biến tính do áp suất khác nhau. Các Globulin 7S và 11S bị biến tính trong khoảng
300 và 400 MPa.
3.4 Phân tích điện di
Native PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis) được dùng mà không cần thêm thuốc
thử SDS (Sodium dodecyl sulfate) hay các chất khử khác. Các mẫu không được gia nhiệt trước
khi làm thí nghiệm. Khác với SDS PAGE, các vạch của 7S và 11S không thể phân biệt trong
bảng native PAGE được. Điện di dưới những điều kiện này có thể cho biết điện tích tương đối
của các phân tử với cùng kích thước và hình dạng hoặc cho biết kích thước tương đối của các
phân tử với cùng điện tích. Do đó, bảng native PAGE có thể phát hiện áp suất ảnh hưởng đến
điện tích của các tiểu phần protein đậu nành mà không cần cho SDS, các chất khử hay xử lý
nhiệt thêm. Hình 5 mô tả bảng native PAGE của các protein đậu nành sau khi xử lý với áp suất.

Hình 5. Mẫu PAGE của protein sữa đậu nành xử lý áp lực cao. (a) điều khiển (2 g/100 g); (b)
500 MPa (2 g/100 g); (c) 400 MPa (2 g/100 g); (d) 300 MPa (2 g/100 g); (e) điều khiển (3 g/100
g); (f) 500 MPa (3 g/100 g); (g) 400 MPa (3 g/100 g); (h) 300 MPa (3 g/100 g); (i) điều khiển (1
g/100 g); (j) 500 MPa (1g/100 g); (k) 400 MPa (1 g/100 g); (m) 300 MPa (1 g/100 g) (điều áp
10 phút, nhiệt độ phòng, protein: 1 g/100 g, 2 g/100 g và 3 g/100 g).
Bảng điện di cho thấy các sự thay đổi của các vạch khá rõ ràn. Các vạch gần ở vùng giữa
( số 5, 6) biến mất sau khi xử lý ở 300 MPa. Trong khi đó, vạch 2 và 3 thì biến mất,còn vạch số
6 thì xuất hiện khi xử lý ở 400 MPa và 500 MPa. Những kết quả này nói lên rằng protein đậu
nành đã bị biến tính và phân tách ra thành nhiều tiểu phần bởi áp suất cao, một số tiểu phần đó có
thể tập hợp lại và tạo thành các chất không tan. Những kết quả này cũng cho kết quả khá phù hợp
vs các phân tích tính kị nước và phân tích DSC.
3.5 Áp suất cao tạo cấu trúc gel cho đậu hũ
Những quá trình làm đậu hũ thường thấy là làm biến tính protein đậu nành bằng nhiệt,
sau đó đông tụ protein bằng những chất đông tụ và nhiệt độ (Yamauchi et al., 1991). Tuy nhiên,
phương pháp tạo gel bằng áp suất cao rất khác so với phương pháp dùng nhiệt, do bản chất nhiệt
sẽ ảnh hưởng đến các liên kết hydro trong khung mạng gel. Trong khi đó, áp suất lại ảnh hưởng
nhiều đến việc phá vỡ các tương tác tĩnh điện và tương tác kị nước.
Khả năng tạo gel bởi áp suất cao được phát hiện lần đầu bởi Bridgman (1914). Ông đã
làm đông tụ lòng trắng trứng ở 600 MPa mà không cung cấp thêm nhiệt độ. Những nghiên cứu
sau này cũng cho thấy áp suất tối thiểu để protein đậu nành tạo gel là 300 MPa và giữ trong 10 –
30 phút (Matsumoto & Hayashi, 1990; Okamoto, Kawamura, & Hayashi, 1990). Tuy nhiên, hầu
hết các nghiên cứu này đều tập trung vào việc tạo gel cho các protein tinh khiết với nồng độ cao
bằng áp suất cao còn khung gel được tạo từ protein nồng độ thấp kết hợp với các chất đông tụ
dưới áp suất cao ít được nghiên cứu.
Hình 6 minh họa độ chắc của gel đậu hũ được tạo bằng áp suất cao có thêm chất đông tụ
CaCl2. Sữa đậu nành không thể tạo gel dưới áp suất 300 MPa mà phải trên 400MPa thì gel mới


được hình thành, nhưng những gel này cũng không được chắc. Áp suất càng cao thì gel tạo thành

sẽ càng chắc.

Hình 6. Độ cứng gel đậu phụ xử lý áp lực cao kết hợp CaCl2 (0,01 mol / l) (điều áp 10 phút,
nhiệt độ phòng)
Saio (1981) nhận thấy cấu trúc vi mô của đậu hũ tạo thành do nhiệt sẽ giống như tổ ong
với những liên kết ngang như trong hình 7.

Hình 7. Ảnh chụp SEM của đậu hũ xử lý áp lực cao (CaCl2 (0,01 mol / l) 500 MPa, 10 phút).
Mạng gel đậu hũ có thể được tạo thành bởi sự biến tính của protein đậu nành bằng áp suất
cao là chính; sự đông tụ sẽ được điều khiển bởi các cations. Vùng kị nước của các phân tử
protein ban đầu được giải phóng ra bên ngoài bởi áp suất cao. Khi protein đậu nành bị biến tính
tích điện âm (Kahyama & Nishinari, 1995), các protons được tạo thành bởi ion Calci trung hòa
điện tích của protein. Do đó, các tương tác kị nước của các protein trung hòa điện hoặc một số
tương tác khác như oxi hóa sulfhydryl (Apichartsrangkoon, 2003) tăng lên vượt trội và tạo ra các
liên kết ngang trong mạng lưới gel của khối đông. Prestémo, Lesmes, Otero, và Arroyo (2000)


phát hiện rằng đậu hũ xử lý áp suất cao sẽ giảm lượng vi sinh vật, làm cho sản phẩm an toàn hơn
đối với người sử dụng. Áp suất cao làm vô hoạt vi sinh vật. Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng
của xu hướng mới để sản xuất đậu hũ từ sữa đậu nành.

4. Kết luận
Nghiên cứu đã phát hiện rằng áo suất cao có thể tăng độ nhớt của sữa đậu nành. Có sự
chuyển pha từ lỏng sang rắn của sữa đậu nành sau khi xử lý áp suất cao ở 500 MPa trong 30
phút. Giảm bước sóng (blue shifts) của cường độ đèn fluorescence cùng với việc tăng áp suất có
thể quan sát trong quang phổ của fluorescence. Phân tích độ nhớt, quang phổ và DSC cho thấy
áp suất cao có thể làm biến tính hoàn toàn protein đậu nành và đưa các vùng kị nước lộ ra ngoài.
Sự biến tính của globulin 7S và 11S xảy ra ở 300 và 400 MPa. Các vạch trên bảng điện di PAGE
cũng cho thấy áp suất cao ảnh hưởng đến điện tích của protein đậu nành. Những điều trên cho
Hạtđậu

đậunành
nành thành
khô các tiểu phần nhỏ và đó chính là những
thấy rằng áp suất cao sẽ tách protein
nhân tố để tạo nên khối đông tụ và không tan trong nước. Áp suất cao cùng với chất tạo đặc cũng
tạo nên cấu trúc gel của đậu hũ, những loại gel này có độ chắc và có một mạng lưới các liên kết
ngang với nhau. Nước
Rửa
Nước thải

Nước

Ngâm

Nước thải

Nước

Tách vỏ

Nước thải,
vỏ

Nước

Nghiền ướt

Lọc

bã

Syrup sacchrose
Gia nhiệt

II. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
1. Qui trình công nghệ

Rót chai

Tiệt trùng

Sản phẩm

Chai, nắp


2. Thuyết minh qui trình:
2.1.
Rửa:
Mục đích: quá trình rửa sẽ làm sạch bụi bẩn, vi sinh bật bám ngoài vỏ của hạt đậu.
Biến đổi: Nguyên liệu sạch và giảm bớt lượng vi sinh vật trên bề mặt vỏ
Thực hiện: đổ nước ngập lớp đầu rồi tiến hành khuấy đảo khoảng 1 phút. Thực hiện 1 đến 2 lần
rồi vớt đậu ra để ráo.
2.2.
Ngâm:
Mục đích: Làm hạt đậu mềm, dễ tách vỏ hơn, tăng hiệu suất nghiền và cải thiện màu sắc, mùi vị
sản phẩm.
Biến đổi: hạt đậu hút nước, trương nở, dẫn đến sự tăng về kích thước và khối lượng, hạt cũng trở
nên mềm hơn; nước làm hạt đậu bị hydrat hóa. Một phần các oligosaccharide như raffinose,
stachynose ( thành phần gây khó tiêu) sẽ được trích ly ra khỏi đậu nành. Quá trình ngâm cũng

làm giảm bớt mùi hăng của đậu nành.


Thực hiện: Sau khi rửa sạch, ngâm đậu trong thau nước. Ngâm khoảng 4 – 6 giờ, tỉ lệ đậu :
nước khoảng 1:3 (w/w), trong thời gian đó, cần thay nước nhiều lần để tránh đậu bị chua. Cần
lưu ý thời gian ngâm sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein. Sau khi ngâm, hạt đậu có hàm
ẩm 55 – 65% là tốt. Tách đôi hạt đậu ra kiểm tra thấy mặt đậu bằng phẳng, không có vết lõm là
được.
2.3.
Tách vỏ:
Mục đích: Làm giảm lượng acid phytic, các hợp chất tannin và cellulose, tăng lượng protein
trong sản phẩm cuối.
Biến đổi: lượng ẩm trong đậu tiếp tục tăng do quá trình bóc vỏ được thực hiện trong nước. Hàm
lượng các chất acid phytic, tannin và cellulose giảm rõ rệt. Bên cạnh đó, quá trình tách vỏ cũng
làm vỡ hạt, giảm kích thước hạt.
Thực hiện: dùng tay bóp mạnh hạt đậu, vỏ sẽ bung và tách ra khỏi hạt đậu. Sau khi tách vỏ hạt
đậu có màu sáng hơn, ít nhớt hơn. Vỏ chiếm khoảng 7 – 8% khối lượng của hạt đậu.

-

2.4.
Nghiền ướt:
Mục đích: nghiền ướt làm phá vỡ hạt đậu nành, giải phóng protein, lipid, glucid và các chất hòa
tan khác trong đậu nành vào nước.
Biến đổi:
Kích thước hạt đậu nành giảm đáng kể thành các hạt mịn.
Nhiệt độ tăng do ma sát giữa các hạt rắn trong quá trình nghiền.
Các chất dinh dưỡng được trích ly vào nước, đậu nành chuyển từ trạng thái các hạt rời thành hỗn
hợp huyền phù gọi là sữa đậu nành thô.
Có thể xảy ra các phản ứng oxy hóa do enzyme lipoxygenase xúc tác. Enzyme này được giải

phóng ra khi tế bào hạt đậu nành phá vỡ. Tuy nhiên, phản ứng xảy ra mức độ không đáng kể vì
quá trình nghiền được thực hiện trong nước.
Thực hiện: dùng máy xay nghiền hạt đậu nành sau khi ngâm với 400 ml nước cho đến khi thấy
các hạt trong máy mịn ( thời gian khoảng 2’). Cần chú ý đến mức độ nghiền, nếu mức độ
nghiền quá thô sẽ không trích ly hiệu quả các chất hòa tan vào dịch ngược lại, nếu nghiền quá
mịn thì gây lãng phí năng lượng. Dịch sữa đậu nành là một hệ huyền phù có nhiều saponin có
tính dễ tạo bọt nên có thể dùng chất phá bọt trong quá trình nghiền ướt với lượng khoảng 0,05%.
2.5.
Lọc:
Mục đích: loại bỏ bã lọc ra khỏi dịch sữa sau khi nghiền và cải thiện giá trị cảm quan của sản
phẩm.
Biến đổi: Một số chất hòa tan có thể bị giữ lại trong bã lọc. Lượng vi khuẩn lactic khoảng
1.5x104 – 2x104 cfu/mL nên nếu để lâu sữa sẽ bị lên men lactic, pH giảm, khối sữa sẽ đông vón
lại với những hoa đậu rất nhỏ.
CThực hiện: cho toàn bộ dịch huyền phù sữa đậu nành vào túi vải và vắt kiệt. Sau đó dùng 600
mL nước để rửa lại bã nhằm tách kiệt các chất hòa tan và lọc lại nước rửa 1 lần nữa.


-

2.6.
Gia nhiệt:
Mục đích: loại bỏ những chất mùi không mong muốn trong sữa đậu nành; vô hoạt các enzyme
và tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật trong sữa đậu nành.
Biến đổi:
- Vỏ solvate bị phá vỡ
Phân hủy các chất gây độc (aflatoxin nếu bị lẫn vào nguyên liệu, trypsine, hemaglutinine), khử
mùi hăng của đậu.
Phân hủy các chất dinh dưỡng khác như vitamin
Giảm lượng vi sinh vật trong bán thành phẩm.

Thực hiện: Cho toàn bộ sữa sau khi lọc vào nồi, nấu đến nhiệt độ 85OC và giữ trong 2’. Tiến
hành khuấy trộn trong lúc nấu để nhiệt độ phân bố đều và nhanh hơn trong sữa.
2.7.
Rót chai:
Mục đích: phân chia sản phẩm vào bao bì, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển và
phân phối, làm giảm tối thiểu lượng oxy hòa tan, giảm sự nhiễm khuẩn từ môi trường vào sản
phẩm, tăng giá trị cảm quan.
Biến đổi: trong điều kiện vệ sinh tốt thì việc rót chai sẽ ít gây biến đổi chất lượng trong sản
phẩm.
Thực hiện: dùng phễu và vá để đưa sữa vào trong chai dễ dàng hơn. Tiến hành rót nóng ở 85 OC
rồi đem đi đóng nắp có tác dụng bài khí.
2.8.
Tiệt trùng:
Mục đích: ức chế bất thuận nghịch enzyme và tiêu diệt toàn bộ các hệ vi sinh vật có mặt trong
sữa, nhờ vậy mà thời gian bảo quản sản phẩm được kéo dài, chất lượng của sản phẩm ổn định;
góp phần loại bỏ những hợp chất gây mùi khó chịu còn sót lại trong sữa.
Biến đổi:
- Độ nhớt dịch sữa giảm khi nhiệt độ tăng
- Thay đổi về thể tích, khối lượng của sữa, nhưng không đáng kể
- Một số phản ứng phân hủy xảy ra làm tổn thất các thành phần dinh dưỡng như vitamin
- Các thành phần đường khử và acid amin, peptide sẽ tham gia phản ứng Maillard làm cho
sản phẩm bị sậm màu.
- Hệ enzyme trong sữa bị vô hoạt, các vi sinh vật bị tiêu diệt hoàn toàn
- Có sự bay hơi nước và các hợp chất dễ bay hơi
- Một số protein có thể bị đông tụ nhưng không đáng kể, vì sản phẩm đã qua các giai đoạn
tiền xử lý nhiệt.
Thông số công nghệ: nhiệt độ 121OC, thời gian 10’

III. Kết quả tính toán:
-

Khối lượng đậu g
Khối lượng sau khi ngâm g
Khối lượng hạt sau khi bóc vỏ g
Khối lượng vỏ g
Tổng thể tích nước thêm vào


-

2.1.

2.2.

Khối lượng dịch sau khi lọc g
Thể tích dịch sau khi lọc
Khối lượng bã sau khi lọc g
- Khối lượng đường
- Khối lượng thành phẩm g
 Cân bằng vật chất
Ngâm:
- Khối lượng nước hấp thụ vào trong hạt: g
- Tỉ lệ hút nước của đậu:
Ta nhận thấy tổng khối lượng vỏ và khối lượng hạt sau khi bóc vỏ (m 2) lớn hơn khối lượng của
hạt sau khi ngâm (m1) nên có thể kết luận quá trình bóc vỏ trong nước, hạt đậu hấp thụ thêm một
lượng nước. Bên cạnh đó còn xuất hiện thêm lượng tổn thất, do vậy không thể tính toán được
lượng tổn thất cũng như tỉ lệ vỏ và hạt trong giai đoạn bóc vỏ này.
Tỷ lệ thu hồi dịch:

Câu 3: trong quá trình bảo quản sữa đậu nành vẫn có thể xảy ra hiện tượng kết tủa, đông tụ, vón

cục trong chai. Nguyên nhân thứ nhất là do quá trình bài khí không tốt dẫn đến một lượng oxi
vẫn còn trong chai, là điều kiện cho vi sinh vật phát triển hoặc tạp nhiễm thêm vi sinh vật vào
chai cũng có thể gây ra hiện tượng này; thứ hai, quá trình tiệt trùng chưa đạt đến mức độ yêu cầu
về nhiệt độ hoặc thời gian, nên không thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong chai. Sự phát triển
của vi sinh vật sẽ làm giảm độ pH sữa đậu nành cho đến điểm đẳng điện pI của protein đậu nành
và gây ra hiện tượng kết tủa, đông tụ trong quá trình bảo quản. Hơn nữa, có thể khối đông xuất
hiện trong chai sữa đậu nành là sinh khối của vi sinh vật tăng lên chứ không phải do protein kết
tủa tạo thành. Do đó, trong quá trình bảo quản sữa đậu nành, hiện tượng đông tụ, kết tủa thường
sẽ đi kèm hiện tượng ôi chua sữa và tách thành 2 pha ( pha lỏng là nước chua, pha rắn là khối
đông).