Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglucone

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN THỊ VIỆT HÀ

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHUYỂN
HÓA ISOFLAVONE ĐẬU TƢƠNG TỪ DẠNG GLYCOSIDE SANG
DẠNG AGLUCONE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN THỊ VIỆT HÀ

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHUYỂN
HÓA ISOFLAVONE ĐẬU TƢƠNG TỪ DẠNG GLYCOSIDE SANG
DẠNG AGLUCONE

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60 42 30

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRƢƠNG HƢƠNG LAN

Hà Nội – Năm 2012


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................... 3
1.1. Đậu tƣơng........................................................................................................... 3
1.1.1. Nguồn gốc và sản lượng............................................................................... 3
1.1.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng................................................................ 4
1.2. Isoflavone trong đậu tƣơng................................................................................. 9
1.2.1. Cấu trúc........................................................................................................ 9
1.2.2. Hàm lượng isoflavone trong các thực phẩm từ đậu tương.........................12
1.2.3. Quá trình trao đổi chất và hấp thụ của isoflavone ở người........................15
1.2.4. Lợi ích của isoflavone đối với sức khỏe...................................................... 16
1.2.5. Tính an toàn của isoflavone đậu tương...................................................... 20
1.3. Sự chuyển hóa isoflavone từ glycoside sang aglucone trong đậu tƣơng...........22
1.3.1. Sự chuyển hóa isoflavone bằng kiềm và axit.............................................. 22
1.3.2. Sự chuyển hóa isoflavone bằng bằng enzyme  – glucosidase...................23
1.3. Vi khuẩn Bacillus subtilis.................................................................................. 27
1.3.1. Nguồn gốc và phân loại.............................................................................. 27
1.3.2. Đặc điểm hình thái..................................................................................... 27
1.3.3. Đặc điểm nuôi cấy...................................................................................... 27
1.3.4. Ứng dụng của vi khuẩn Bacillus subtilis trong lên men đậu tương............28
1.5. Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trƣờng thế giới và Việt Nam..........29
CHƢƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP...................................... 32
2.1. Nguyên liệu....................................................................................................... 32

2.2. Vi sinh vật và môi trƣờng của vi sinh vật......................................................... 32
2.3. Hóa chất............................................................................................................ 33
2.4. Dụng cụ máy móc, thiết bị................................................................................ 33
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................. 33
2.5.1. Phương pháp công nghệ

33


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

2.5.2. Phương pháp xác định số lượng tế bào vi khuẩn........................................ 37
2.5.3. Các phương pháp phân tích lý hóa............................................................. 37
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 41
3.1. Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone trong đậu tƣơng

từ dạng glycoside sang dạng aglucone bằng chế phẩm enzyme............................... 41
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm enzyme thích hợp...................................... 41
3.1.2. Nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu của enzyme Sumizyme FP thủy
phân sữa đậu tương.............................................................................................. 43
3.1.3. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sữa đậu tương giàu isoflavone dạng
aglucone bằng phương pháp thủy phân với enzyme Sumizym FP........................48
3.2. Nghiên cứu nâng cao hàm lƣợng isoflavone aglucone trong sữa đậu tƣơng bằng
phƣơng pháp lên men.............................................................................................. 51
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất dịch sữa đậu tương đến sự chuyển hóa
isoflavon............................................................................................................... 51
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống vi khuẩn đến khả năng chuyển hóa isoflavone . 53

3.2.3. Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến khả năng chuyển hóa isoflavone......54
3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chuyển hóa isoflavone...................55
3.2.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến khả năng chuyển hóa isoflavone....56
3.2.6. Ảnh hưởng của tốc độ sục khí vô trùng đến khả năng chuyển hóa isoflavone
57
3.2.7. Xây dựng qui trình công nghệ sản xuất sữa đậu tương giàu isoflavone dạng
aglucone bằng phương pháp lên men với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10 62

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 66
PHỤ LỤC.................................................................................................................... 74


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ER

Estrogen recep

FAO

Food and Agric

FDA

Food and Frug

HDL- Cholesterol
Lipoprotein có tỷ trọng cao
HT

Hormone Treat

HPLC

High Performa

LDL- Cholesterol
Lipoprotein có tỷ trọng thấp
NA

Nutrient Agar –

NB

Nutrient Broth

OD

Optical density

O-DMA

O-desmethylan

SPC

Soybean protei

SPI

Soybean protei

SERMs:

Selective Estro

thụ thể estrogen


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cây và hạt đậu tƣơng..................................................................................... 3
Hình 1.2. Cấu trúc phân tử của các oligosaccharide trong đậu tƣơng...........................9
Hình 1.3. Sự tƣơng đồng về cấu trúc phân tử của các isoflavone và β-estradiol
(estrogen ngƣời).......................................................................................................... 10
Hình 1.4. Một số thực phẩm chế biến từ đậu tƣơng.................................................... 12
Hình 1.5. Quá trình trao đổi chất của daidzein và genistein........................................ 16
Hình 1.6. Sự thủy phân isoflavone glycoside bằng bazơ và axit.................................. 22
Hình 1.7. Cấu trúc enzyme  – glucosidase A từ vi khuẩn Clostridium cellulovorans 23

Hình 1.8. Sự thủy phân các isoflavone bằng enzyme -glucosidase...........................24
Hình 1.9. Hình ảnh hiển vi điện tử của Bacillus subtilis.............................................. 27
Hình 2.1. Chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10....................................................... 32

Hình 3.1. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone trong sữa đậu tƣơng thủy phân bằng các
chế phẩm enzyme........................................................................................................ 42
Hình 3.2. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone trong sữa đậu tƣơng thủy phân bởi enzyme
Sumizyme FP theo thời gian........................................................................................ 47
Hình 3.3. Quy trình công nghệ sản xuất sữa đậu tƣơng giàu aglucone bằng phƣơng
pháp thủy phân với enzyme Sumizyme FP.................................................................. 50
Hình 3.4. Hiệu suất chuyển hóa glycoside sang aglucone ở các nồng độ cơ chất lên
men ban đầu khác nhau............................................................................................... 52
Hình 3.5. Hàm lƣợng glucoside và aglucone sau khi lên men với các tỷ lệ giống khác
nhau............................................................................................................................. 53
Hình 3.6. Hàm lƣợng glycoside, aglucone và số lƣợng tế bào sau khi lên men ở các giá

trị pH ban đầu khác nhau............................................................................................. 55
Hình 3.7. Hàm lƣợng glycoside và aglucone của dịch sau khi lên men ở điều kiện nhiệt

độ khác nhau................................................................................................................ 56
Hình 3.8. Hàm lƣợng glycoside và aglucone sau khi lên men ở thời gian khác nhau . 57

Hình 3.9. Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất sữa đậu tƣơng giàu aglucone bằng
phƣơng pháp lên men với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10..............................63


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Sản lƣợng đậu tƣơng của thế giới năm 2010................................................ 4
Bảng 1.2. Thành phần dinh dƣỡng của đậu tƣơng (100g)............................................. 5
Bảng 1.3. Thành phần protein của đậu tƣơng................................................................ 6

Bảng 1.4. Hàm lƣợng axít linoleic, axít linolenic và tỷ lệ (n-6)/(n-3) của một số chất
béo thực vật................................................................................................................... 8
Bảng 1.5. Công thức và trọng lƣợng phân tử của các đồng phân isoflavone...............11
Bảng 1.6. Thành phần của các đồng phân isoflavone trong đậu tƣơng và các sản phẩm
đậu tƣơng thƣơng mại................................................................................................ 14
Bảng 1.7. Các vi sinh vật đƣợc sử dụng để chuyển hóa isoflavone đậu tƣơng từ
glycoside sang aglucone.............................................................................................. 26
Bảng 1.8. Hàm lƣợng isoflavon trong chungkookjang lên men với các chủng Bacillus
subtilis khác nhau........................................................................................................ 29
Bảng 2.1. Điều kiện thủy phân sữa đậu tƣơng của các chế phẩm enzyme..................34
Bảng 3.1. Hàm lƣợng isoflavone trong sữa đậu tƣơng thủy phân với các chế phẩm
enzyme khác nhau....................................................................................................... 41
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme Sumizyme FP đến sự chuyển hoá
isoflavone từ dạng glucoside sang dạng aglucone....................................................... 43
Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của pH đến sự chuyển hoá isoflavone từ dạng glucoside.........44
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự chuyển hoá isoflavone..............................45
từ dạng glucoside sang dạng aglucone nhờ enzyme Sumizyme FP.............................45
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của thời gian đến sự chuyển hoá isoflavone............................. 46
Bảng 3.6. Đặc tính của dịch sữa đậu tƣơng thủy phân bằng enzyme Sumizyme FP...48
Bảng 3.7. Hàm lƣợng isoflavone glycoside và isoflavone aglucone trƣớc và sau lên
men của các mẫu có nồng độ cơ chất ban đầu khác nhau............................................ 51
Bảng 3.8. Số lƣợng tế bào trong quá trình lên men ở các nồng độ cơ chất khác nhau
bởi vi khuẩn B.subtilis LH10....................................................................................... 53
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của sục khí vô trùng đến hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ
dạng glycoside sang aglucone trong quá trình lên men............................................... 58
Bảng 3.10. Động học của quá trình lên men sữa đậu tƣơng với chủng vi khuẩn
B.subtilis LH10 trên thiết bị lên men 5 lít Labo-controller MDL-8C..........................59
Bảng 3.11. Sự thay đổi của các đồng phân isoflavone (mg/100g) trong quá trình lên
men.............................................................................................................................. 60
Bảng 3.12. Đặc tính của dịch sữa đậu tƣơng trƣớc và sau khi lên men......................62

Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

MỞ ĐẦU
Từ nhiều thế kỷ nay, đậu tƣơng đã trở thành cây trồng chiếm vị trí quan trọng
trong đời sống của con ngƣời nhƣ một nguồn thực phẩm. Các sản phẩm từ đậu tƣơng
đã và đang đƣợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới với diện tích canh tác và sản
lƣợng đậu tƣơng hàng năm liên tục tăng.
Nhiều nghiên cứu cho thấy đậu tƣơng tốt cho sức khỏe con ngƣời nhờ có chứa
thành phần isoflavone. Một số hoạt tính sinh lý của isoflavone đã đƣợc tìm thấy liên
quan đến sự điều chỉnh hormone nhƣ cải thiện các hội chứng tiền mãn kinh 37 và
tăng mật độ xƣơng ở phụ nữ mãn kinh 42. Isoflavone cũng làm giảm các nguy cơ
mắc các bệnh tim mạch mãn tính ở ngƣời bằng cách làm giảm nồng độ LDLcholesterol huyết thanh nhờ hoạt tính chống oxi hóa của chúng 78. Ngoài ra, trong
những nghiên cứu về ung thƣ, các isoflavone đƣợc tìm thấy có khả năng làm giảm tỷ
lệ tử vong do ung thƣ vú và hữu ích trong điều trị ung thƣ tiền liệt tuyến 72.
Hàm lƣợng isoflavone trong đậu tƣơng nằm trong khoảng từ 50 – 3,000µg/g 33
và tồn tại ở hai dạng chính là glycoside và aglucone. Dạng glycoside đƣợc cho là hấp thụ
hạn chế trong hệ tiêu hóa ngƣời do có trọng lƣợng phân tử lớn nhƣng lại chiếm tới trên
90% isoflavone tổng số 32. Trong khi đó, dạng aglucone đƣợc hấp thụ nhanh hơn với
hàm lƣợng lớn hơn so với dạng glycoside tƣơng ứng nhƣng chỉ chiếm nồng độ rất thấp
(từ 1 – 5% isoflavone tổng số) 30. Mặc dù, các isoflavone dạng glycoside cũng đƣợc
thủy phân một phần thành aglucone bởi nƣớc bọt và sau đó bởi vi sinh vật đƣờng ruột
nhƣng hiệu suất chuyển hóa thấp, phụ thuộc lớn vào tình trạng sức khỏe, chế độ ăn, giới
tính,… Theo Wang và cộng sự (1994) 67, các sản phẩm đậu tƣơng truyền thống nhƣ
miso, natto (Nhật Bản), Kinema (Nepal), Thuanao (Thái Lan), Chungnkookjang (Hàn
Quốc), tempeh (Indonesia)… có hàm lƣợng aglucone cao hơn đáng kể so với các sản
phẩm đậu tƣơng không lên men. Nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng sự chuyển hóa

isoflavone dạng glycoside sang aglucone đƣợc thực hiện nhờ quá trình nảy mầm đậu
tƣơng 61, thủy phân bằng enzyme thƣơng mại 49, 58 và

1


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

quá trình lên men với vi sinh vật. Một số vi sinh vật đã đƣợc sử dụng để lên men sữa
đậu tƣơng nhƣ các chủng vi khuẩn lactic, các chủng vi khuẩn Bifidobacterium,
Bacillus subtilis natto 15, 51, 36, 61. Trong những nghiên cứu này, enzyme glucosidase đƣợc coi là enzyme chìa khóa, chịu trách nhiệm cho quá trình chuyển hóa
isoflavone từ dạng glycoside sang aglucone. Do vậy, nâng cao hàm lƣợng isoflavone
dạng aglucone trong các sản phẩm từ đậu tƣơng đang trở thành một hƣớng nghiên cứu
mới của ngành công nghiệp thực phẩm.
Xuất phát từ mục đích làm nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng giàu
isoflavone có tác dụng giảm nồng độ cholesterol trong máu, cải thiện sắc đẹp và sức
khỏe cho phụ nữ đặc biệt phụ nữ ở thời kỳ mãn kinh, chúng tôi tiến hành thực hiện đề
tài “Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu
tương từ dạng glycoside sang dạng aglucone”. Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm
02 phần chính nhƣ sau:
1. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside
sang dạng aglucone bằng quá trình thủy phân sữa đậu tương với chế phẩm enzyme glucosidase thương mại.
2. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside
sang dạng aglucone bằng quá trình lên men sữa đậu tương với chủng vi khuẩn
Bacillus subtilis LH10.

2

Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đậu tƣơng
1.1.1. Nguồn gốc và sản lượng
Đậu tƣơng (Glycine max (L) Merrill) còn gọi là đỗ tƣơng hay đậu nành thuộc
chi Glycine, họ Đậu Leguminosae và có nguồn gốc từ Trung Quốc cách đây khoảng
4.000 – 5.000 năm 40. Từ nhiều thế kỷ trƣớc, đậu tƣơng đã chiếm vị trí quan trọng
trong đời sống của ngƣời dân Đông Nam Á nhƣ một nguồn thực phẩm. Tuy nhiên,
đậu tƣơng và các sản phẩm chế biến từ đậu tƣơng mới chỉ đƣợc giới thiệu chính thức
với xã hội phƣơng Tây từ đầu thế kỷ 20.

Hình 1.1. Cây và hạt đậu tƣơng
Ngày nay, đậu tƣơng trở nên phổ biến trên toàn thế giới và thu hút sự quan tâm
đặc biệt của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào giá trị dinh dƣỡng cũng nhƣ các hoạt tính
sinh học của chúng đối với sức khỏe con ngƣời. Năm 2010, tổng diện tích đất canh tác
đậu tƣơng của thế giới khoảng 102,4 triệu hecta với tổng sản lƣợng đạt 261,6 triệu tấn
trong đó Hoa Kỳ, Braxin và Argentina là 3 quốc gia ở vị trí dẫn đầu 23. Cùng trong
năm 2010, diện tích canh tác đậu tƣơng ở nƣớc ta đạt 197,8 nghìn hecta với tổng sản
lƣợng là 296,9 nghìn tấn 1.

3


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

Bảng 1.1. Sản lƣợng đậu tƣơng của thế giới năm 2010 23
Nƣớc
Hoa Kỳ
Braxin
Argentina
Trung Quốc
Ấn Độ
Paraguay
Các nƣớc khác
Tổng số

1.1.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng
Trong số các cây họ Đậu, đậu tƣơng chứa nhiều thành phần dinh dƣỡng có lợi
cho sức khỏe. Đặc điểm độc đáo của chúng là tất cả các bộ phận của cây nhƣ thân, lá
và hạt đều đƣợc sử dụng làm thực phẩm hoặc thức ăn gia súc. Các thành phần dinh
dƣỡng của hạt đậu tƣơng bao gồm hàm lƣợng phong phú của protein (38-40%) và
chất béo (18-20%), trong đó các axít linoleic và axít linolenic chiếm hàm lƣợng cao.
Ngoài ra, hạt đậu tƣơng có chứa khoảng 30% carbohydrate, trong đó 15%
carbohydrate hòa tan (sucrose, raffinose và stachyose) và 15% carbohydrate không hòa
tan (các polysaccharide phức tạp) 40. Các thành phần khác gồm hàm lƣợng khác
nhau của isoflavone, hàm lƣợng cao của muối khoáng nhƣ sắt, canxi, kẽm, các
vitamin -tocopherol (vitamin E), niacin (vitamin B 3), pyridoxine và folacine (bảng
1.2). Tuy nhiên, đậu tƣơng cũng có khá nhiều các chất phản dinh dƣỡng nhƣ saponin,
phospholipid, các chất ức chế protease, phytase và các chất ức chế trypsine.

4


Nguyễn Thị Việt Hà

Bảng 1.2. Thành phần dinh dƣỡng của đậu tƣơng (100g) 66
Thành phần
Nƣớc
Năng lƣợng
Protein
Lipid tổng số
Axit béo bão hòa
Axit béo chƣa no
Carbohydrate
Xơ
Tro
Isoflavone
Ca
Fe
Mg
P
K
1.1.2.1. Protein
Đậu tƣơng là nguồn protein quan trọng thứ 2 sau đậu lupin đối với cộng đồng
ngƣời ăn chay toàn cầu. Hàm lƣợng protein trong đậu tƣơng thƣơng phẩm chứa xấp xỉ
38 - 40% trọng lƣợng khô, phụ thuộc vào các yếu tố di truyền, điều kiện môi trƣờng và
kỹ thuật canh tác. Đậu tƣơng đạt tới trên 50% hàm lƣợng protein cũng đã đƣợc báo cáo
66. Tuy nhiên, do mối quan hệ ngƣợc giữa hàm lƣợng protein và năng suất nên có rất ít
giống đậu tƣơng vừa đạt hàm lƣợng protein cao đồng thời năng suất cũng cao.

5


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

Bảng 1.3. Thành phần protein của đậu tƣơng 50, 26
Thành phần
Protein

Axít amin
Các Axít amin không thiết yếu
Alanine
Arginine
Axít Aspartic
Axít glutamic
Glycine
Cysteine
Proline
Serine
Các axít amin thiết yếu
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionine
Phenyalanine
Threonine
Tryptophan
Tyrosine
Valine
Hầu hết các protein có mặt trong đậu tƣơng là globulin, dạng protein dự trữ.
Dựa vào hệ số lắng, globulin đƣợc phân chia thành các loại 2S, 7S, 11S và 15S. Trong

đó, loại 11S (glycinin, chỉ có một thành phần protein) và 7S (-conglycinin, một

6


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

glycoprotein phức tạp) cùng nhau chiếm khoảng 65 – 80% tổng trọng lƣợng protein
của hạt.
1.1.2.2. Lipid
Trong suốt quá trình phát triển của hạt, đậu tƣơng dự trữ lipid của chúng trong
các tổ chức gọi là hạt dầu và chủ yếu là dạng triglyxerit. Ngoài protein, hạt đậu tƣơng
chứa đến 20% lipid. Đây là một nguồn phong phú của các axit béo thiết yếu nhƣ axít
linoleic (53%) và axít α-linolenic (8%). Axít linoleic và axít linolenic cũng đƣợc gọi là
các axit béo omega 6 (n-6) và omega 3 (n-3) bởi sự có mặt của một liên kết đôi ở vị trí
carbon số 6 và số 3 của mỗi axít béo tƣơng ứng. Hai axít béo này cần thiết cho con
ngƣời bởi vì cơ thể chúng ta không thể tự tổng hợp đƣợc mà cần phải cung cấp qua
con đƣờng thức ăn. Quan trọng nhất là chúng có liên quan đến quá trình sinh tổng hợp
của prostaglandin, một thành phần chìa khóa của các mô thần kinh não bộ, mô thị giác
và mô sinh sản. Đặc biệt, hầu hết các axít béo trong đậu tƣơng và các dẫn xuất của
chúng là chƣa bão hòa (85%), vì vậy rất nhạy cảm với các phản ứng oxi hóa 35.
Sự hấp thụ axít linoleic và axít linolenic trong chế độ ăn cần phải đƣợc cân bằng
và tỷ lệ (n-6)/(n-3) nên dao động quanh 5:1 vì gần với tỷ lệ trong màng tế bào ngƣời
34. Sự mất cân đối trong tỷ lệ n-6/n-3 đƣợc cho là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh
mãn tính nhƣ tiểu đƣờng, tim mạnh và loãng xƣơng 59. Tỷ lệ (n-6)/(n-3) của một số
loại dầu thực vật đƣợc trình bày ở bảng 1.4, trong đó chỉ có tỷ lệ tƣơng ứng của hạt
đậu tƣơng ở mức xấp xỉ với giá trị lý tƣởng.

7


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

Bảng 1.4. Hàm lƣợng axít linoleic, axít linolenic và tỷ lệ (n-6)/(n-3) của một số
chất béo thực vật 35
Loại hạt
Đậu tƣơng
Lạc
Hƣớng dƣơng
Hạt cây rum
Mù tạt
Hạt cải
Oliu
Cọ
Ngô

1.1.2.3. Carbohydrate
Trong số carbohydrat hòa tan thì raffinose và stachyose đƣợc quan tâm hơn cả
bởi vì chúng liên quan tới chứng đầy hơi và cảm giác khó chịu của bụng khi con ngƣời
tiêu thụ đậu tƣơng và các sản phẩm từ đậu tƣơng. Trong đậu tƣơng, hàm lƣợng
raffinose chiếm khoảng 0,1 - 0,9 % và stachyose chiếm khoảng 1,4 - 4,1% trọng lƣợng
khô của hạt. Do con ngƣời không có sẵn các enzyme cần thiết (α-galactosidase) để
thủy phân liên kết α-galactoside trong các oligosaccharide này nên các đƣờng nguyên
vẹn sẽ đi thẳng xuống đại tràng, tại đây chúng đƣợc trao đổi chất bởi vi sinh vật có
chứa enzyme cần thiết. Kết quả tạo ra các khí nhƣ cacbonic, hydro, nitơ và metan phụ
thuộc vào từng chế độ ăn và hệ vi sinh vật đƣờng ruột khiến cơ thể phải chịu đựng

chứng đầy bụng và các tác dụng phụ không mong muốn khi tiêu hóa.

8


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

Hình 1.2. Cấu trúc phân tử của các oligosaccharide trong đậu tƣơng
Các carbohydrate không tan trong đậu tƣơng bao gồm cenlulose,
hemicenlulose, pectin và một lƣợng nhỏ tinh bột. Chúng là các thành phần cấu trúc
đƣợc tìm thấy chủ yếu trong thành tế bào và phần lớn thuộc vào nhóm chất xơ thực
phẩm.
1.2. Isoflavone trong đậu tƣơng
1.2.1. Cấu trúc
Isoflavone là các hợp chất polyphenol thuộc lớp flavonoid có cấu trúc cơ bản
gồm hai vòng benzen (A và B) nối với nhau bởi một cầu ba carbon tạo thành dị vòng
pyran(C). Trong cấu trúc của isoflavone, vòng benzen B đƣợc nối ở vị trí thứ 3 thay vì
vị trí số 2 của dị vòng C nhƣ các flavonoid khác. Isoflavone có cấu trúc tƣơng đồng
với các estrogen của ngƣời nên còn đƣợc gọi là phytoestrogen hay estrogen thảo mộc
nhƣng có hoạt lực yếu hơn 65. Trong tự nhiên, isoflavone có 2 dạng chính: aglucone,
dạng không liên kết với phân tử đƣờng glucose và glycoside, dạng liên kết với glucose
bằng các liên kết -1,4-glycoside. Mặc dù, isoflavone cũng tồn tại trong một số loài
thực vật khác thuộc họ đậu, nhƣng hầu hết các nghiên cứu đều đƣợc tiến hành trên
đậu tƣơng và các thực phẩm chế biến từ đậu tƣơng do sự phổ biến của đậu tƣơng
trong các thực phẩm truyền thống và hiện đại.
Isoflavone đậu tƣơng là một “phytochemical” đang thu hút đƣợc nhiều nhất sự
quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học nhờ những tính năng kì diệu của nó nhƣ
ngăn ngừa các bệnh ung thƣ liên quan đến hormone, sử dụng trong điều trị các triệu

9


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

chứng mãn kinh và các bệnh tim mạch. Tại Đông Nam Á, nhờ sự hấp thụ hàm lƣợng
cao isoflavone đậu tƣơng (50-70mg/ngày) mà có tỷ lệ thấp nhất của bệnh loãng
xƣơng, các hội chứng mãn kinh, tỷ lệ tử vong do bệnh tim mạch và ung thƣ 46. Tóm
lại, hàm lƣợng protein cao trong đậu tƣơng cũng nhƣ nhiều hợp chất có giá trị khiến
đậu tƣơng trở thành một loại thực phẩm quan trọng trên thế giới, đặc biệt đậu tƣơng
đƣợc mệnh danh là “thần dƣợc” của phụ nữ.
Trong đậu tƣơng, isoflavone tồn tại chủ yếu ở dạng liên kết ß-glucoside bao
gồm daidzin, glycitin, genistin và các dẫn xuất malonyl và acetyl của chúng 34, 74.
Nói cách khác, isoflavone trong đậu tƣơng tồn tại ở 4 dạng cấu trúc hóa học, trong đó
mỗi dạng lại có 3 đồng phân tạo nên tổng số là 12 loại bao gồm aglucone: daidzein,
genistein và glycitein; glycoside: daidzin, genistin và glycitin; acetylglycoside: 6-Oacetyldaidzin, 6-O-acetylgenistin và 6-O-acetyglycitin; malonylglycosid: 6-Omalonyldaidzin, 6-O-malonylgenistin và 6-O-malonylglycitin.

Hình 1.3. Sự tƣơng đồng về cấu trúc phân tử của các isoflavone và β-estradiol
(estrogen ngƣời)

10


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

Bảng 1.5. Công thức và trọng lƣợng phân tử của các đồng phân isoflavone
Isoflavone
Daidzein
Glycitein
Genistein
Daidzin
Glycitin
Genistin
Acetyl- daidzin
Acetyl-glycitin
Acetyl-genistin
Malonyl-daidzin
Malonyl-glycitin
Malonyl-genistin
Đậu tƣơng cũng là một trong số ít loài thực vật chứa hàm lƣợng cao các
isoflavone 40. Hàm lƣợng isoflavone trong đậu tƣơng nằm trong khoảng từ 50 –
3,000µg/g 34 thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố giống, các điều kiện sinh trƣởng và
thu hoạch. Theo báo cáo của Hammond (2005), hàm lƣợng isoflavone của đậu tƣơng
Mỹ có 1,2 – 2,5mg/g, đậu tƣơng Hàn Quốc có 0,5 – 2,3mg/g và đậu tƣơng Nhật Bản
có 0,2 – 3,5mg/g 25. Thành phần và hàm lƣợng của các đồng phân isoflavone cũng
thay đổi trong các thực phẩm từ đậu tƣơng khác nhau phụ thuộc vào phƣơng pháp chế
biến. Isoflavone tìm thấy trong đậu tƣơng và các sản phẩm đậu tƣơng không lên men
chủ yếu là các glycoside, dạng hấp thụ hạn chế trong hệ tiêu hóa ngƣời do có tính
phân cực và trọng lƣợng phân tử cao. Chúng chiếm đến trên 90% hàm lƣợng
isoflavone tổng số 32. Tuy nhiên, các aglucone (daidzein, genistein và glycitein)
không phong phú trong đậu tƣơng và các thực phẩm từ đậu tƣơng không lên men (0,2
- 1,5 mg/g) nhƣng đƣợc quan tâm đặc biệt do là các chất “phytochemical” có hoạt tính
sinh học mạnh 68. Các isoflavone dạng aglucone này đƣợc hấp thụ nhanh hơn với
hàm lƣợng cao hơn so với các glycoside tƣơng ứng 30, 57.

11


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

Sự khác nhau trong cấu trúc hóa học có thể liên quan đến hoạt tính của các
isoflavone trong hệ thống sinh học. Trong số 3 isoflavone aglucone thì glycitein có
hàm lƣợng nhỏ nhất, chỉ chiếm khoảng 5 - 10% isoflavone tổng số trong các sản phẩm
đậu tƣơng nhƣng có hoạt tính sinh học mạnh hơn so với daidzein và genistein 60.
Ngoài ra, trong một số thử nghiệm lâm sàng trên đối tƣợng phụ nữ trƣởng thành,
daidzein đƣợc báo cáo là có hoạt tính sinh học cao hơn genistein 73.
1.2.2. Hàm lượng isoflavone trong các thực phẩm từ đậu tương
Các thực phẩm đậu tƣơng đƣợc chia thành 2 nhóm chính dựa trên phƣơng
pháp chế biến bao gồm thực phẩm đậu tƣơng không lên men và thực phẩm đậu tƣơng
lên men (hình 1.4).

Hình 1.4. Một số thực phẩm chế biến từ đậu tƣơng
Hàm lƣợng isoflavone thay đổi giữa các sản phẩm thực phẩm đậu tƣơng do sự
khác nhau về phƣơng pháp chế biến. Trong đậu tƣơng, isoflavone có quan hệ mật thiết
với protein. Hàm lƣợng protein trong đậu tƣơng chiếm tới hơn 36% trọng lƣợng. Các
thực phẩm và protein đậu tƣơng đã qua chế biến cung cấp hàm lƣợng khác nhau của

12


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

isoflavone aglucone là genistein và daidzein. Đậu tƣơng trƣởng thành và đậu tƣơng
rang có chứa 0,1 – 5 mg isoflavone/g protein. Đậu tƣơng xanh và tempeh là những
nguồn isoflavone trung bình, cung cấp 0,3mg/g protein 67. Tofu, SPI và một số loại
sữa đậu tƣơng chứa 0,1 – 2 mg isoflavone/g protein 67. Hầu hết các thực phẩm đậu
tƣơng đều chứa hàm lƣợng genistein khoảng 1 – 2 mg/g. Ngoài ra, dịch chiết cồn làm
phân ly các isoflavone liên kết với protein, do vậy protein đậu tƣơng bị biến tính bởi
cồn sẽ có hàm lƣợng isoflavone không đáng kể 11.
Quá trình lên men đậu tƣơng làm tăng hàm lƣợng các isoflavone dạng
aglucone đồng thời giảm hàm lƣợng các glycoside tƣơng ứng. Lên men là một trong
những kỹ thuật lâu đời nhất đƣợc sử dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm,
mang lại những đặc tính tốt cho thực phẩm nhờ quá trình cải biến các thành phần về
mặt hóa học của vi sinh vật dẫn đến làm giàu hoạt tính của các cơ chất trong thực
phẩm với protein, các axít amin quan trọng, các axít béo thiết yếu, carbohydrate, một
số chất chống oxi hóa và sterol thực vật. Quá trình lên men xảy ra trực tiếp trên đậu
tƣơng đã nấu chín dƣới các điều kiện riêng tạo ra một số loại thực phẩm đậu tƣơng
lên men truyền thống nhƣ natto (Nhật Bản), chungkookjang (Hàn Quốc), kinema (Ấn
Độ), tempeh (Indonesia), thua nao (Thái Lan), sữa đậu tƣơng lên men,…. Phụ thuộc
vào phƣơng pháp chế biến và chủng vi sinh vật sử dụng mà hàm lƣợng, thành phần
isoflavone của các thực phẩm đậu tƣơng lên men có sự khác biệt lớn. Trong đó, các
liên kết  – glucoside đã đƣợc thủy phân để chuyển hóa isoflavone dạng glycoside
sang aglucone nhờ enzyme β- glucosidase từ các vi sinh vật.

13


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

Bảng 1.6. Thành phần của các đồng phân isoflavone trong đậu tƣơng và các sản phẩm đậu tƣơng thƣơng mại [66, 67]
Aglucone (%)
Mẫu

N
Daidzein

Đậu

Genistein

5

0,8

0,8

4

1,8

1,8

Tofu

6

2,7

3,5

Yuba

4

4,8

4,6

4

2,8

4,9

6

1,8

3,6

5

3,8

4,9

Natto

6

2,0

2,7

Miso

5

24,4

38,7

Tƣơng

5

45,1

21,2

tƣơng
Sữa đậu
tƣơng

Aburaage
Đậu
tƣơng nấu
chín
Kinako

Ghi chú: Tỷ lệ phần trăm được tính theo mol
-: không được phát hiện ; N : Số mẫu


14


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

1.2.3. Quá trình trao đổi chất và hấp thụ của isoflavone ở người
Quá trình trao đổi chất của các isoflavone đậu tƣơng trong cơ thể ngƣời rất đa
dạng. Sau khi tiêu thụ isoflavone một số chất chuyển hóa của isoflavone đƣợc hình
thành nhờ các phản ứng deglycoside và phản ứng khử trong pha trao đổi chất I rồi tiếp
tục tạo liên kết với các axít glucoronic và sulfonic trong pha trao đổi chất pha II trƣớc
khi bài tiết khỏi cơ thể.
1.2.3.1. Trao đổi chất pha I
Quá trình deglycoside hóa và hấp thụ
Hoạt tính sinh học và quá trình trao đổi chất của isoflavone trong các chế độ ăn khác
nhau phụ thuộc vào dạng cấu trúc hóa học của chúng 13. Isoflavone dạng aglucone đƣợc
cho là hấp thụ nhanh hơn và có hoạt tính sinh học mạnh hơn các dạng cấu trúc có độ phân
cực cao nhƣ ß-glucoside 30. Sau khi tiêu hóa các thực phẩm giàu isoflavone, các
glycoside đƣợc cho là dạng hấp thụ hạn chế trong cơ thể ngƣời sẽ trải qua sự deglycoside
hóa để giải phóng các aglucone tự do. Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu giả định rằng
chỉ có -glucosidase của vi sinh vật đƣờng ruột chịu trách nhiệm cho các phản ứng
deglycoside. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự deglycoside của
genistin (genistin – 7- O – glycoside) thành genistein xảy ra ngay khi thức ăn còn ở trong
miệng và dạ dày 54. Điều này chứng tỏ, các enzyme -glucosidase cũng có thể đƣợc tiết

bởi các tế bào niêm mạc của đƣờng tiêu hóa.

Quá trình khử
Hầu hết những nghiên cứu về quá trình trao đổi chất của isoflavone đều tập trung
vào quá trình khử. Trong cơ thể ngƣời, quá trình trao đổi chất khử của các isoflavone
đậu tƣơng chính nhƣ daidzein và genistein đã đƣợc nghiên cứu ở một mức độ nhất
định. Equol lần đầu tiên đƣợc phát hiện trong nƣớc tiểu ngƣời vào năm 1982 4, tiếp
theo là O-desmethylangolensin (O-DMA) đƣợc tìm thấy vào năm 1984 9. Hai
isoflavonoid này đƣợc cho là những sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất
của daidzein thông qua chất chuyển hóa trung gian là dihydrodaidzein. Tƣơng tự,

15


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

genistein đƣợc trao đổi chất thành 6’-hydroxy-O-desmethylangolensin và p-ethylphenol thông qua chất trao đổi trung gian dihydrogenistein 10 (hình 1.5). Gần đây,
các chất trao đổi của glycitein cũng đƣợc tìm thấy trong nƣớc tiểu ngƣời là 5’-OH-Odesmethylangolensin và 5’-methoxy-O-desmethylangolensin 10, 27.

Hình 1.5. Quá trình khử của các isoflavone dạng aglucone
1.2.3.2. Trao đổi chất pha II
Sau khi hấp thụ, các hợp chất isoflavone aglucone và các chất chuyển hóa của
chúng đƣợc liên kết ngay với các axít glucuronide nhờ enzyme UDP glucuronosyl
transferase (UGT) và sulphate nhờ enzyme sulfotransferase (SULT) trong gan, tiến
vào vòng tuần hoàn gan-ruột với sự trao đổi chất và tái hấp thu mạnh trong ruột rồi
đƣợc tiết ra ngoài qua đƣờng nƣớc tiểu. Còn các isoflavone không đƣợc hấp thụ thì
đƣợc bài tiết theo đƣờng phân ở dạng không liên kết 5.
1.2.4. Lợi ích của isoflavone đối với sức khỏe

Nhiều lợi ích sức khỏe của đậu tƣơng có đƣợc nhờ sự đóng góp của các
isoflavone. Các hợp chất này có hoạt tính giống estrogen và đƣợc cho là tốt cho phụ

16


Nguyễn Thị Việt Hà

Luận văn thạc sỹ khoa học

nữ thời kỳ mãn kinh 37. Chúng đƣợc báo cáo về tác dụng giảm nguy cơ bệnh tim
mạch mãn tính bằng cách giảm mức độ oxi hóa các cholesterol và giảm sự tích lũy
LDL-Cholesterol trên thành mạch máu. Do vậy, tăng cƣờng quá trình phục hồi của
thành mạch 48. Hơn nữa, isoflavone cũng có tác dụng ngăn ngừa một số bệnh ung
thƣ nhƣ ung thƣ vú, ung thƣ tiền liệt tuyến bằng cách ngăn chặn ung thƣ ở giai đoạn
tiềm ẩn trƣớc khi phát triển thành các khối u lớn hơn.
1.2.4.1. Phòng chống bệnh ung thư
Những thông tin đầu tiên về chế độ ăn chứa đậu tƣơng có thể phòng chống ung
thƣ đến từ những nghiên cứu dịch tễ học. Trong đó các nhà khoa học nhận thấy rằng
ngƣời dân thuộc các quốc gia Đông Nam Á với chế độ ăn giàu thực phẩm từ đậu
tƣơng nhƣ tofu có tỷ lệ mắc một số bệnh ung thƣ liên quan đến hormone hoặc chế độ
ăn thấp hơn so với ngƣời dân thuộc các nƣớc phƣơng Tây. Adlercruetz cùng cộng sự
(1995) đã tìm thấy hàm lƣợng cao của isoflavone, equol, daidzein và Odesmethylangolensin trong nƣớc tiểu ở cả phụ nữ và đàn ông sống tại nông thôn Nhật
bản. Các dân tộc Đông Nam Á có xu hƣớng tiêu thụ 20 – 80 mg isoflavone/ngày trong
khi sự hấp thụ genistein thông qua chế độ ăn thƣờng ngày của các dân tộc phƣơng Tây
là 2 – 3 mg/ngày 5.
Có nhiều cơ chế cho tác dụng chống ung thƣ của các sản phẩm đậu tƣơng đƣợc
đƣa ra. Sự ức chế hoạt tính PTK (protein-tyrosine kinase) đƣợc cho là cơ chế chính
trong ngăn ngừa các chất gây ung thƣ. Trong khi các chất ức chế PTK tổng hợp đƣợc
dự kiến sử dụng trong điều trị ung thƣ thì tính độc mong muốn đã giới hạn sự phát

triển của chúng. Năm 1987, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra genistein là một chất
ức chế PTK tự nhiên. Sự ức chế tyrosine kinase dẫn đến sự ức chế quá trình sản xuất
leukotrien (các sản phẩm của hiện tƣợng viêm, chúng kéo theo sự kích thích tăng
trƣởng của khối u). Những nghiên cứu in vitro thấy rằng xử lý trƣớc các dòng tế bào
ung thƣ với genistein đã ức chế hoàn toàn sự sản xuất leukotrien 13.
Ảnh hƣởng đến các enzyme khác nhau cũng đƣợc cho là một cơ chế có thể xảy
ra do tính chất chống ung thƣ của isoflavone. Một số trong các enzyme này là DNA

17