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

Nguyễn Thị Việt Hà

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn Thạc sĩ ngành: Sinh học thực nghiệm; Mã số: 60 42 30
Người hướng dẫn: TS. Trương Hương Lan
Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng
glycoside sang dạng aglucone bằng quá trình thủy phân -glucosidase thương mại.
Nghiên cứusữa đậu tương với chế phẩm enzyme 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.

Keywords: Sinh học thực nghiệm; Cây đậu tương; Hiệu suất chuyển hóa; Isoflavone;
Glycoside; Aglucone

Content
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của luận văn:
Từ nhiều thế kỷ nay, đậu tương đã trở thành cây trồng chiếm vị trí quan trọng trong đời
sống của con người như một nguồn thực phẩm. Các sản phẩm từ đậu tương đã và đang được
sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới với diện tích canh tác và sản lượng đậu tương hàng năm
liên tục tăng.
Nhiều nghiên cứu cho thấy đậu tương tốt cho sức khỏe con người nhờ có chứa thành
phần isoflavone. Một số hoạt tính sinh lý của isoflavone đã được tìm thấy liên quan đến sự
điều chỉnh hormone như cải thiện các hội chứng tiền mãn kinh và tăng mật độ xương ở phụ
nữ mãn kinh. Isoflavone cũng làm giảm các nguy cơ mắc các bệnh tim mạch mãn tính ở

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.
3. Những đóng góp mới của luận văn
- Đã đưa ra được giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glucoside sang
dạng aglucone trong sữa đậu tương bằng phương pháp thủy phân với chế phẩm enzyme
thương mại với các thông số công nghệ tối ưu cho nguyên liệu đậu tương Việt Nam. Dịch sữa
đậu tương được thủy phân trực tiếp với Sumizyme FP có hàm lượng cao của isoflavone dạng
aglucone và protein.
- Đã nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang aglucone
bằng phương pháp lên men với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10. Khác với các nghiên
cứu trước, quá trình lên men đậu tương với Bacillus hầu hết đều được tiến hành theo phương
pháp lên men bề mặt với cơ chất đậu tương ở dạng rắn. Còn trong các nghiên cứu lên men sữa
đậu tương thì chỉ có các chủng vi sinh vật sinh axit lactic như Lactobacillus, bifidobacterium
được sử dụng. Đây là luận văn đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu quá trình lên men sữa đậu
tương với Bacillus subtilis theo phương pháp lên men chìm với các ưu điểm như dễ dàng
kiểm soát các yếu tố công nghệ và sản phẩm lên men và sản phẩm không tạo ra vị chua.
Cả hai giải pháp đều đạt được hiệu suất chuyển hóa isoflavone cao. Tuy nhiên, phụ
thuộc vào điều kiện thiết bị và mục đích sản xuất, chúng ta có thể lựa chọn một trong hai giải
pháp này.
4. Bố cục của luận văn
Luận văn dày 90 trang được bố cục như sau: Mở đầu 2 trang, tổng quan 30 trang,
nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 9 trang, kết quả và thảo luận 25 trang, kết luận 1
trang. Có 19 hình, 21 bảng, 78 tài liệu tham khảo và 4 phụ lục.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đậu tương
1.1.1. Nguồn gốc và sản lượng
1.1.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng
1.2. Isoflavone trong đậu tương

định hàm lượng protein, xác định hàm lượng lipid, xác định hàm lượng carbohydrate, xác
định hàm lượng isoflavone bằng sắc kí lỏng cao áp (HPLC), xác định hoạt tính enzyme -
glucosidase, xác định hiệu suất chuyển hóa isoflavone.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
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
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm enzyme thích hợp
Sử dụng ba chế phẩm enzyme rất phổ biến trong công nghiệp thực phẩm là enzyme
Novozyme 188 có hoạt tính -glucosidase , enzyme Sumizyme FP có hoạt tính -glucosidase
và protease, enzyme Lactozym có hoạt tính -galactosidase để nâng cao hiệu suất chuyển hóa
isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglucone trong dịch sữa đậu tương. Kết quả phân tích
cho thấy hàm lượng isoflavone tổng số trong mỗi mẫu dịch sữa đậu tương thủy phân không
khác nhau nhiều. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng
aglucone thay đổi giữa các mẫu xử lý enzyme khác nhau. Trong đó, chế phẩm enzyme
Sumizyme FP có khả năng chuyển hoá isoflavone cao nhất đạt 78,51%. Do vậy, chúng tôi lựa
chọn enzyme Sumizyme FP để nâng cao hàm lượng aglucone của sữa đậu tương trong những
nghiên cứu tiếp theo.
3.1.2. Nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu của enzyme Sumizyme FP thủy phân sữa
đậu tương
3.1.2.1. Xác định nồng độ tối ưu của enzyme Sumizyme FP
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme Sumizyme FP đến sự chuyển hoá isoflavone
Nồng độ
enzyme (%)
Hàm lƣợng aglucone (mg/100g)
Daidzein
Genistein
0
0,62
1,06
0,5

trong thời gian 180 phút được phân tích hàm lượng daidzein và genistein. Kết quả thu được
cho thấy hàm lượng daidzein và genistein đạt được cao nhất ở nhiệt độ 50
0
C (8,11mg/100g và
8,45mg/100g tương ứng). Nhiệt độ cao hơn 50
o
C có thể đã bất hoạt một phần enzyme khiến
hàm lượng các aglucone giảm xuống. Như vậy, nhiệt độ 50
0
C là tối ưu cho hoạt tính thuỷ
phân của enzyme -glucosidase trong chế phẩm Sumizyme FP.
3.1.2.4. Xác định thời gian tối ưu cho quá trình thủy phân sữa đậu tương bằng chế phẩm
enzyme Sumizyme FP
Hình 3.2. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone trong sữa đậu tƣơng thủy phân bởi enzyme
Sumizyme FP theo thời gian
Kết quả trong hình 3.2 cho thấy hiệu suất chuyển hóa isoflavone đều tăng lên theo tỷ
lệ thuận với thời gian thủy phân từ 1 đến 8 h. Tuy nhiên, khi kéo dài thủy phân kéo dài thời
49.63
65.78
88.25
89.26
92.61
20
30

chuyển hóa của cả daidzin và genistin đều rất thấp, chỉ đạt 32,5%, mặc dù số lượng tế bào
trong quá trình lên men không có sự khác biệt nhiều so với các mẫu có nồng độ cơ chất ban
đầu là 4,6, 8 và 10
0
Bx Từ những kết quả trên, lựa chọn nồng độ cơ chất 8
0
Bx cho những
nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống vi khuẩn đến khả năng chuyển hóa isoflavone

Hình 3.5. Hàm lƣợng isoflavone glucoside và isoflavone aglucone sau khi lên men với
các tỷ lệ giống khác nhau
Căn cứ vào kết quả minh họa ở hình 3.5 cho thấy rõ ràng là trong các mẫu lên men với
tỷ lệ giống khác nhau, hàm lượng isoflavon dạng aglucone thấp nhất ở mẫu cấy giống 0,5%
(7,20mg/100g). Khi tăng tỷ lệ giống cấy lên 1%, hàm lượng aglucone tăng lên 11,31mg/100g.
Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng tỷ lệ cấy giống lên 1,5% thì hàm lượng aglucone không tăng lên
lên nhiều (11,45mg/100g) và khi tăng tỷ lệ tiếp giống lên 2% thì hàm lượng aglucone không
những không tăng lên mà còn giảm đi, xuống còn 10,50mg/100g. Điều này chứng tỏ rằng tỷ
lệ cấy giống thấp hoặc cao hơn giá trị 1,0-1,5% đều ảnh hưởng không tốt đến khả năng
chuyển hóa glycoside sang aglucone của vi khuẩn Bacillus subtilis LH10 trong quá trình lên
men dịch sữa đậu tương.
3.2.3. Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến khả năng chuyển hóa isoflavone
51.34
60.01

0.5 1.0 1.5 2.0
Tỷ lệ giống (%)
Hàm lƣợng isoflavon (mg/100g)
Glycoside Aglucone

6
Kết quả minh họa trong hình 3.6 cho thấy khả năng chuyển hóa isoflavone từ
glycoside sang aglycone của vi khuẩn B.subtilis LH10 đạt hiệu quả cao trong khoảng pH dịch
lên men ban đầu từ 6,0-7,0, tuy nhiên, hàm lượng aglucone đạt được cao nhất tại pH 6,5, là
11,92mg/100g. Tại giá trị pH bằng 7,0, mặc dù số lượng tế bào đạt được cao nhất (18,5 x
10
8
CFU/ml) nhưng hàm lượng isoflavone aglucone lại thấp hơn so với hàm lượng aglucone
tại pH bằng 6,5 (chỉ đạt 10,73mg/100g). Do vậy, pH bằng 6,5 là giá trị tối ưu cho quá trình
lên men sữa đậu tương để nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone. Ghi chú:
*
giá trị pH của mẫu đối chứng, không điều chỉnh pH
Hình 3.6. Hàm lƣợng isoflavone glycoside, aglucone và số lƣợng tế bào sau khi lên men ở

14
37 40 42 45
Nhiệt độ lên men (oC)
Hàm lƣợng isoflavone (mg/100g)
Glycoside
Aglucone
0
2
4
6
8
10
12
14
6.0* 6.5 7.0 7.5 8.0
pH dịch lên men
Hàm lƣợng isoflavone
(mg/100g)
9.10
9.15
9.20
9.25
9.30
Log (tế bào/ml)
Glycoside Aglucone Log (tế bào/ml)

7
Theo dõi sự chuyển hóa của isoflavone thông qua hàm lượng aglucone tạo thành và
hàm lượng glycoside giảm xuống trong suốt quá trình lên men ở các điều kiện đã xác định
như nồng độ cơ chất 8

Hiệu suất chuyển hóa
isoflavone (%)
0
8 x10
5

37,2
0,5
16 x 10
7

56,4
1,0
19,1 x 10
7

69,8
1,5
14,5 x 10
8

80,5
2,0
16,9 x 10
8

74,9
Kết quả ở bảng 3.9 cho thấy hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang
dạng aglucone của tất cả các mẫu có sục khí vô trùng trong quá trình lên men đều cao hơn
nhiều so với mẫu đối chứng không sục khí. Hiệu suất chuyển hóa đạt được cao nhất ở mẫu có

11.54
12.45
12.58
0
5
10
15
20
25
0 4 8 12 16 20 24 28 32
Thời gian (h)
Hàm lƣợng isoflavon (mg/100g)
Glycoside Aglucone

8
phun tạo thành Bột đậu tương lên men giàu isoflavone dạng aglucone phục vụ cho công
nghiệp chế biến thực phẩm hoặc công nghiệp dược phẩm như sản xuất thực phẩm chức năng
giàu isoflavone có hoạt tính sinh học cao với tác dụng chống loãng xương, giảm cholesterol
trong máu,…
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Từ những kết quả nghiên cứu thu được, đề tài đã đưa ra được 2 giải pháp nâng cao
hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglucone như sau:
1. Thủy phân sữa đậu tương với chế phẩm enzyme Sumizyme FP.
Điều kiện tối ưu của quá trình thủy phân được xác định là pH của sữa đậu tương: 5,0;
Nhiệt độ thủy phân: 50
0
C; Nồng độ enzyme: 1,0% và thời gian thuỷ phân: 4 h. Hiệu suất
chuyển hóa isoflavone sau qúa trình thủy phân đạt 88,25%. Dịch sữa đậu tương thủy phân thu
được có hàm lượng protein cao (7,84%) và hàm lượng isoflavone dạng aglucone là 17,67

9
4. Adlercreutz H., Fotsis T., Heikkinen R., et al. (1982), “Excretion of the lignans
enterolactone, enterodiol and equol in omnivorous and vegetarian women and in
women with breast cancer”, Lancet, 2, pp. 1295-9.
5. Adlercreutz H., Van der Wildt J., Attalla H., Wahala K., Makela J., Hase T., & Fotsis T.
(1995), ”Lignan and isoflavonoid conjugates in human urine”, J. Steroid Biochem.
Mol. Biol., 52, pp. 97 – 103.
6. AOAC (1990), Official Methods of Analysis, Arling ton, VA.
7. Arijmandi B.H., Alekel L., Hollis B.W., et al. (1996), “Dietary soybean protein prevents
bone loss in an ovariectomized rat model of osteoporosis”, J. Nutr., 126, pp.161-167.
8. Axelson M., Kirk D.N., Fairant R.D., Cooley G., Lawsin A.M., & Setchell K.D.R. (1982),
“The identification of the weak oestrogen equol 7-hydroxyl-3-(4’-hydroxyphenyl)
chroman in human urine”, Biochem. J., 201, pp. 353-357.
9. Bannwart C., Adlercreutz H., Fotsis T., Wahala K., Hase T., Brunow G. (1984),
“Identification of O-desmethylangolensin, a metabolite of daidzein, and of
matairesinol, one likely plant precursor of the animal lglycosidnan enterolactone, in
human urine”, Finn. Chem. Lett., 4-5, pp. 120-5.
10. Bayer T.A., Wirths O., Majtenyi K., Hartmann T., Multhaup G., Beyreuther K., Crech C.
(2001), “Key factors in Alzheimer’s disease:  – amyloid presursor protein processing
metabolism and intaneuronal transport”, Brain Pathol., 11, pp. 1-11.
11. Bhathena S.J., Valasquez M.T. (2002), “Beneficial role of dietary phytoestrogens in
obesity and diabetes”, Am. J. Clin. Nutr., 76, pp. 1191 – 1201.
12. Buchanan R.E., et al. (1974), Bergey’ manual of determinative bacteriology (Eighth
edition), Waverly press, USA, pp. 529 – 551.
13. Cassidy A. (1996), “Physiological effects of phytoestrogens in relation to cancer and other
human health risks”, Proc. Nutr. Soc., 55, pp. 399 – 417.
14. Carmignani L.O., Pedro A.O., Costa-Paiva L.H., Pinto-Neto A.M. (2010), “The effect of
dietary soy supplementation compared to estrogen and placebo on menopausal
symptoms: a randomized controlled trial”, Maturitas, 67(3), pp.262-269.
15. Chien H.L., Huang H.Y., & Chou C.C. (2006), “Transformation of isoflavone

26. Han Y., C.M. Parsons, and T. Hymowitz (1991), “Nutrional Evaluation of Soybeans
Varying in Trypsine Inhibitor Content”, Poultry Sci., 70, pp. 896-906.
27. Hemion S.M., et al. (2002), “Metabolism of isoflavones in human subjects”, Phytochem.
Rev., 1, pp.175-182.
28. Howes J.B., Sullivan D., Lai N., Nestel P., Pomeroy S., West L., Eden J.A., & Howes
L.G. (2000), “The effects of dietary supplementation with isoflavones from

11
menopausal women with mild to moderate hypercholesterolaemia”, Atheroaclerosis,
152, pp. 143 – 147.
29. Ibe S., Kumada K., Yoshiba M., Onga T. (2001), “Production of natto which contains a
hglycosidh level of isoflavone aglucones”, Nipp. Shok. Kag. Kog. Kai., 48, pp. 27 –
34.
30. Izumi T., Piskula M.K., Osawa S., Obata A., Tobe K., Saito M., Kataoka S., Kubota Y.,
Kikuchi M. (2000), “Soy isoflavone aglucones are absorbed faster and in higher
amounts than theirs glycosides in humans”, J. Nutr., 130, pp. 1695-1699.
31. Katekan D., Enkachai C., Arunee A. and Richard A. (2009), “Enhanced aglucone
production of fermented soybean products by Bacillus species”, Acta Biol. Szeged.,
53(2), 93 – 98.
32. King R. A., & Bignell C. M. (2000), “Concentrations of isoflavone phytoestrogens and
their glucosides in Australian soya beans and soya foods”, Aust. J. Nutr. Diet., 57, pp.
70 – 78.
33. Klump S. P., Allred M. C, MacDonald J. L., Ballam J. M (2001), “Determination of
isoflavones in soy and selected foods containing soy by extraction, saponification, and
liquid chromatography: Collaborative study”, J. AOAC Int., 84, pp. 1865 – 1883.
34. Kudou S., Flueury Y., Welti D., et. al. (1991), “Malonyl isoflavone glycosides in soybean
seeds (Glycine max MERILL)”, Agric. Biol. Chem., 55, pp. 2227-33.
35. Kumar S., Rekha and Sinha L.K. (2010), “Evaluation of quality characteristics of soy
based millet biscuits”, Adv. Appl. Sci. Res., 1(3), pp. 187-196.
36. Kuo L.C., Cheng W.Y., Wu R.Y., Huang C.J. and Lee K.T. (2006), “Hydrolysis of black

flushes and other menopausal symptoms in relation to soy product intake in Japanese
women”, Climateric, 6, pp. 6 – 12.
48. Nestel P. (2003), “Isoflavones: their effects on cardiovasculas risk and functions”, Cur.
Opinion Lipodol, 14, pp. 3 – 8.
49. Obata A, et al. (2001), Process for production isoflavone aglycone – containing
composition, United States Patent No. 0010930, Aug.2, 2001.
50. Orf J.H. (1988), Modifying Soybean Composition by Plant Breeding, in Proceeding:
Soybean Utilization Alternatives, edited by L. McCann, University of Minnesota, St.
Paul, pp. 131.
51. Otieno D.O., Ashton J.F., and Shah N.P. (2006), “Evaluation of enzymic potential for
biotransformation of isoflavone phytoestrogen in soymilk by Bifidobacterium
animalis, Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei”, Food Res. Int., 39, pp.
394-407.

13
52. Otien D.O., Ashton J.F. & Shah N.P. (2007), “Isoflavone phytoestrogen degradation in
fermented soymilk with selected beta-glucosidase producing L.acidophilus strains
during storage at different temperatures”, Int. J. Food Microbiol., 115, pp. 79 -88.
53. Pham T.T., & Shah N.P. (2009), “Hydrolysis of isoflavone glycosides in soymilk by -
galactosidase and -glucosidase”, J. Food Biochem., 33, pp.38-60.
54. Piskula M.K., Yamakoshi J., & Iwai Y. (1999), “Daidzein and genistein but not their
glucosides are absorbed from the rat stomach”, FEBS Lett., 447, pp. 287 – 291.
55. Potter S. M., Baumm J. A., Teng H., Stillman R. J., Shay N.F., and Erdman J. W. Jr.
(1998), “Soy protein and isoflavones: their effects on blood lipids and bone density in
postmenopausal women”, Am. J. Clin. Nutr., 68, pp. 1375 – 1379.
56. Shelef L. A., Bahnmiller K. R., Zemel M.B., & Monte L.M. (1998), “Fermentation of
soymilk with commericial free – dried starter lactic cultures”, J. Food Process.
Preservation, 12, pp. 187-195.
57. Setchell K. D. R., Brown N. M, Desai P., Zimmer – Nechemias L., Wolfe B. E., Brasheas
W. T., Kirschner A. S., Cassidy A., & Heubi J. E. (2001), “Bioavailability of pure

67. Wang H.J., Murphy P.A. (1994), “Isoflavone content in commercial soybean foods”, J.
Agric. Food Chem., 42, pp. 1666 – 1673.
68. Wang H.J. and Murphy P.A. (1996). “Mass balance study of isoflavones during soybean
processing”, J. Agric. Food Chem., 44, pp. 2377-2383.
69. Wang G., Kuan S.S., Francis O.J., Ware G.M., & Carman A.S. (1990), “A simplified
HPLC method for the determination of phytoestrogens in soybean and its processed
products”, J. Agric. Food Chem., 38, pp.185-190.
70. Wei Q.K., Chen T.R., & Chen J.T. (2007), “Using of Lactobacillus and Bifidobacterium
to product the isoflavone aglucones in fermented soymilk”, Int. J. Food Microbiol.,
117, pp. 120-124.
71. Wei Q.K,, Chen T.R. and Chen J.T. (2008), “Use of Bacillus subtilis to enrich isoflavone
aglucones in fermented natto”, J. Science Food Agric., 88, pp. 1007 – 1011.
72. Wu A.H., Yu M.C., Tseng C.C., Pike M.C. (2008), “Epidemiology of soy exposures and
breast cancer risk”, Br. J. Cancer, 98, 9-14.
73. Xu X., Wang H.J., Murphy P.A., Cook L., Hendrich S. (1994), “Daidzein is more
bioavailable soymilk isoflavone than is genistein in adult women”, J. Nutr., 124, pp.
825 – 823.
74. Xu D. H., J. Abe J. Y., Gai and Y. Shimamoto (2002), “Diversity of chloroplast DNA
SSRx in wild and cultivated soybeans. Evidence for multiple origins of cultivated
soybean”, Theor. Appl. Genet, 105, pp. 645 – 653.

15
75. Yamabe S., Kazuo kobayashi-Hattori K., Kaneko K., Endo H., Takita T. (2007). “Effect
of soybean varieties on the content and composition of isoflavone in ria-koji miso”,
Food Chem., 100, pp. 369-374.
76. Yin, L. J., Li, L. T., Li, Z. G., Tatsumi, E., & Saito, M. (2004). “Changes in isoflavone
contents and composition of sufu (fermented tofu) during manufacturing”, Food
Chem., 87(4), pp. 587-592.
77. Zhang Y., Wang G., et al. (1999), “Urinary disposition of the soybean isoflavones
daidzein, genistein and glycitein differs among humans with moderate facel isoflavone