Đồ án tốt nghiệp
Mở đầu
Đậu nành là loại cây trồng phổ biến trên toàn thế giới. Không thể phủ
nhận giá trị dinh dỡng và giá trị sinh học mà đậu nành và các sản phẩm từ đậu
nành làm thức ăn cung cấp cho con ngời cũng nh cho các loài động vật. Với
hàm lợng protein cao, giàu nguyên tố vô cơ, vitamin, ít axit béo bão hoà và
hàm lợng cholesterol thấp, đậu nành có thể đợc sử dụng dới dạng các sản
phẩm từ đậu nành nh đậu phụ, sữa đậu nành, bột đậu nành hay có thể bổ
sung vào các loại thực phẩm khác để làm tăng giá trị dinh dỡng.
Tuy nhiên, một nhợc điểm làm hạn chế việc sử dụng đậu nành trong
công nghiệp chế biến thực phẩm nói chung chính là những mùi không mong
muốn nh mùi đậu, mùi ngái... Cho đến nay, ở Việt Nam cha có một công trình
nghiên cứu nào tập trung vào việc giải quyết vấn đề này. Chính vì vậy, đề tài
đã nghiên cứu và đa ra những quy trình xử lý nhằm hạn chế tối đa những mùi
không mong muốn đó trong các sản phẩm đậu nành.
Việc nghiên cứu quy trình phân tích và đánh giá mùi của đậu nành
và các sản phẩm từ đậu nành trớc và sau khi xử lý là rất cần thiết để có thể
tìm ra đợc quy trình xử lý mùi hiệu quả nhất và đây cũng chính là nhiệm vụ
đặt ra cho đồ án này.
Phần I: Tổng quan
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
1
Đồ án tốt nghiệp
I.1. Giới thiệu về đậu nành:
I.1.1. Giới thiệu chung về đậu nành:
Đậu nành (tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill, thuộc cây họ đậu
(Fabaceae), phân họ Papilionoidae) bắt nguồn từ Đông á, có thể từ Trung và
Bắc Trung Quốc. Đậu nành đã đợc trồng nh một cây lơng thực trong hàng
ngàn năm nay ở Trung Quốc, các nớc vùng Đông và Đông Nam á và tiếp tục
cho đến ngày nay, đó là một thành phần quan trọng trong thức ăn bình dân
truyền thống ở những vùng này.
lysine, methionine, phenylalamine, threonine, trytophane và valine (bảng 2).
Đây là những loại axit amin mà cơ thể con ngời không thể tự tổng hợp đợc.
Một cách để đánh giá chất lợng của protein đậu nành là dùng tỉ số hoá học
của nó, thực hiện bằng cách so sánh các thành phần axit amin cần thiết của nó
với một protein chuẩn tham khảo (ví dụ nh protein tổng của trứng). Trong
protein đậu nành, tỉ lệ của chúng bằng khoảng 70% so với các axit amin loại
này trong protein tổng của trứng. Vì vậy, tỉ số hoá học của protein đậu nành sẽ
xấp xỉ 70%.
Bảng 2. Thành phần axit amin cần thiết của đậu nành
Axit amin A B
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionine
4,54
7,78
6,38
1,26
114
110
118
Meth. + Cyst. 2,59 74
Phenylalanine
Tyrosine
4,94
3,14
Ph.ala + Tyr 8,08 133
Threonine
Tryptophan
Valine
Linoleic
Linolenic
Dodecanoic
Tetradecanoic
Hexandecanoic
Octodecanoic
9-Octadecanoic
9,12-Octadecandienoic
9,12,15-Octadecantrienoic
12 : 0
14 : 0
16 : 0
18 : 0
18 : 1
18 : 2
18 : 3
4.5
4.5
11.6
2.5
21.1
52.4
7.1
Theo: Whahnon và các tác giả khác (1988)
I.1.2.3. Cacbonhydrat:
Đậu nành chứa khoảng 30% cacbonhydrat và có thể đợc chia thành 2 loại:
hoà tan và không hoà tan. Gluxit hoà tan chủ yếu là 3 loại oligosacharid:
sucroza, raffinoza và stachyoza. Các gluxit không tan trong đậu nành là
xenlulose, hemixenlulose, các pectin và tinh bột.
I.1.2.4. Khoáng chất:
Nguồn: Tổng cục thống kê Việt Nam 2004
I.1.4. Giá trị dinh dỡng và giá trị y học của đậu nành:
I.1.4.1. Giá trị dinh dỡng :
Giá trị dinh dỡng của đậu nành đợc quyết định bởi các thành phần chứa
trong hạt. Protein và lipit là hai thành phần quan trọng, chiếm khoảng 60%
trọng lợng hạt. Protein đậu nành có giá trị cao không chỉ do có số lợng lớn mà
còn vì chất lợng dinh dỡng của nó.
Protein đậu nành chứa đầy đủ các axit amin cần thiết ở tỉ lệ cân đối hài hoà
(bảng 2). Ngoài ra nó còn là nguồn bổ sung lysin có giá trị vào thực phẩm ngũ
cốc.
Qua nghiên cứu lâm sàng, nhiều tác giả khẳng định công thức protein chiết
xuất từ đậu nành tơng đơng với công thức sữa bò về mức tăng trọng và nồng
độ albumin trong huyết thanh, mặt khác nếu so sánh về khối lợng giữa protein
đậu nành với thành phần dinh dỡng sữa mẹ thì đậu nành là nguồn cung cấp
protein và năng lợng rất dồi dào (bảng 5). Vì vậy protein đậu nành đã đợc đề
nghị thay thế cho sữa bò trong các công thức nuôi trẻ em.
Bảng 5. Thành phần dinh dỡng của sữa mẹ, sữa bò và bột đậu nành
(tính theo tổng lợng chất khô)
Thành phần Protein Chất béo Hydratcacbon
Sữa mẹ 8 27 64
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
6
Đồ án tốt nghiệp
Sữa bò
Bột đậu nành
28
44
28
22
39
Sữa đậu nành sản xuất theo phơng pháp này thờng có nhiều mùi ngái. Hiện
nay ngời ta đã đa ra quy trình sản xuất sữa đậu nành hiện đại, trong đó có các
công đoạn nh tách vỏ,
khử mùi và xử lý UHT
(tiệt trùng ở nhiệt độ siêu
cao) giúp cải thiện đợc
mùi vị rõ rệt [11].
I.2.1.2. Đậu phụ:
Đậu phụ là sản phẩm
rất quen thuộc đối với
nhân dân các nớc Trung
Quốc, Nhật Bản và Việt
Nam.
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
8
Vo đãi sạch
Đun sôi
Lọc
Ngâm nước Xay ướt
Đậu nành
Sữa đậu
nành
Quy trình sản xuất sữa đậu nành
Nước chua
Lọc, đun sôi
Ngâm, xay
Kết tủa
Đậu nành
Chắt
Nước
tơng có thể đợc chia thành
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
9
Quy trình sản xuất nước tương
Nấu Rang, ngiền
Đậu nành Bột mỳ
Trộn, ủ
Koji
Nấm mốc
Dịch ngâm
Nước muối
Lên men
Vi khuẩn lactic
ép
Nấm men
Nước tương thô
Thanh trùng
Nước tư
ơng
Bánh
Đồ án tốt nghiệp
3 giai đoạn chính: chuẩn bị koji, lên men trong nớc muối, và tinh chế sản
phẩm.
I.2.1.4. Chao:
Chao là sản phẩm lên men từ đậu phụ, có giá trị dinh dỡng cũng nh hệ số
tiêu hoá cao hơn đậu phụ vì trải qua quá trình lên men.
Phần lớn protein đợc chuyển hoá thành các axit amin. Chao có thể sử dụng
ngay hoặc cho vào các thực phẩm khác nh mỳ ăn liền, bột canh, bánh lơng
khô
nghiệp phát triển nh Mỹ, Nhật Bản, ở Việt Nam chủ yếu phổ biến các sản
phẩm đậu nành truyền thống nh sữa đậu nành, đậu phụ, tào hũ, chao
II.2.2.1. Các sản phẩm đậu nành tách béo dạng bột và dạng tấm:
Các sản phẩm này đều đợc sản xuất từ đậu nành đã loại béo và có thành
phần hoá học giống nhau. Sự khác nhau chính là ở kích thớc phần tử. Sau khi
xay thô và rây đậu nành đã tách béo, ngời ta thu đợc sản phẩm dạng tấm. Để
thu đợc bột thô thì phải xay kỹ hơn.
Đậu nành sau khi ra khỏi hệ thống chiết chất béo chứa khoảng 30% dung
môi nên cần đợc tách dung môi. Quá trình này gồm 2 giai đoạn. Đầu tiên
mảnh đậu nành sau khi chiết dầu đợc đi qua dòng hexan nóng để lấy ra phần
lớn dung môi có trong đó, sau đó lợng dung môi còn lại đợc tách bằng cách
cho đi qua hơi nớc.
Bảng 6. Thành phần hoá học của bột và tấm đậu nành tách béo
(Protein, chất béo, chất xơ và chất tro tính theo tổng lợng chất khô)
Protein
(Nx6,25)%
Độ ẩm
%
Chất béo
%
Chất xơ
%
Chất tro
%
Đậu nành nguyên hạt 42,6 11,0 20,0 5,3 5,0
Bột ĐN tách béo 59,0 7,0 0,9 2,6 6,4
Bột ĐN nguyên béo 46,6 5,0 22,1 2,1 5,2
Theo: Circle và Smith (1972)
II.2.2.2. Protein đậu nành cô đặc (protein concentrate):
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
Quy trình sản xuất protein đậu nành cô đặc
Đồ án tốt nghiệp
II.2.2.3. Protein đậu nành phân tách (protein isolate):
Protein đậu nành phân tách là phần chính chứa protein của đậu nành đợc
làm từ đậu nành đã bóc vỏ bằng cách loại bỏ phần lớn các cấu tử không
protein và phải chứa ít nhất 90% protein tính theo tổng lợng chất khô. (theo
90 Soya Bluebook).
Nguyên liệu ban đầu là bột đậu nành tách béo chứa protein có khả năng
hoà tan cao. Tiến hành chiết protein bằng dung dịch kiềm loãng pH từ 7,5 đến
9,0. Axit hoá dịch chiết đến vùng đẳng điện pH = 4,5 thì protein sẽ kết tủa.
Thu kết tủa protein bằng cách lọc hoặc ly tâm, rồi rửa kết tủa bằng nớc. Sấy
luôn kết tủa ta đợc protein đậu nành phân tách đẳng điện. Nếu trung hoà rồi
mới sấy ta thu đợc protein đậu nành phân tách dạng dẫn xuất kiềm. Phơng
pháp sấy đợc dùng phổ biến là phơng pháp sấy phun.
Bảng 8. Thành phần của protein đậu nành phân tách
(tính theo tổng lợng chất khô)
Cấu tử Phần trăm khối lợng
Protein 90
Chất béo 0,5
Chất tro 4,5
Tổng lợng cacbonhydrat 0,3
Theo: Kolar và các tác giả khác (1985)
II.2.2.4. Các sản phẩm bổ sung đậu nành:
Để nâng cao giá trị dinh dỡng, ngời ta còn bổ sung đậu nành vào nhiều loại
thực phẩm khác nh cà phê, sôcôla, bánh kẹo, margarin, pho mát, patê, kem,
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
13
Đồ án tốt nghiệp
I.3. Các hợp chất tạo mùi cho đậu nành:
Nh đã trình bày, giá trị dinh dỡng và tác dụng sinh học của đậu nành đã đ-
ngỡng phát hiện là 0,02ppm, đây có thể là chất gây ra mùi ngái của đậu ngâm
nớc. 2 pentyl-furan đợc phát hiện đầu tiên bởi Chang và đồng sự (1966) và là
nguyên nhân gây ra mùi đậu cho sữa đậu nành.
Trong số 9 axit phenollic tìm thấy trong bột đậu nành, axit syringgic có
nông độ cao nhất, sau đó là p-coumaric và ferulic. Chúng đợc coi là nguyên
nhân gây ra mùi khó chịu cho bột đậu nành.
Chỉ có một lợng nhỏ các axit béo bay hơi đợc tìm thấy trong bột đậu nành
mà chủ yếu là axit iso caproic, n-caproic và n-caprilic.
Amoniac methylamin, dimethylamin, piperidin và cadaverin là các amin
bay hơi. Vai trò của chúng trong việc tạo nên mùi khó chịu cho đậu nành còn
cha đợc xác định rõ.
Các loại rợu nh 3-methyl-1-butanol, n-hexanol, n-heptanol cũng góp phần
tạo nên mùi đậu.
Các hợp chất tạo mùi có sẵn trong hạt đậu nằm chủ yếu ở vỏ. Đây chính là
một trong những cơ sở để xây dựng quy trình xử lý mùi cho đậu nành và các
sản phẩm đậu nành.
I.3.2. Các hợp chất tạo mùi sinh ra trong quá trình chế biến:
Trong quá trình chế biến, lipit trong hạt đậu có thể bị oxy hoá dới tác dụng
của enzym lipoxygenaza để tạo thành những sản phẩm khác nhau.
Lipoxygenaza hay lipoxydaza là enzym oxy hoá khử, xúc tác sự oxy hoá các
axit béo không no chứa 2-3 nối đôi (hoặc nhiều hơn) nh axit linoleic, linolenic.
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
15
Đồ án tốt nghiệp
Điểm đặc biệt là lipoxygenaza chỉ oxy hoá dạng cis-cis còn dạng cis-trans và
trans-trans thì hoàn toàn không tác dụng.
Cơ chế tác dụng của lipoxygenaza nh sau: Đầu tiên tạo thành phức hợp
giữa enzym, oxy và cơ chất (axit béo). Tiếp đó gốc kép đợc tạo thành do kết
quả của sự chuyển hydro từ cơ chất tới oxy. Một nối đôi bị chuyển chỗ để
tạo nên hệ thống nối đôi liên hợp. Phức hợp bị phân ly giải phóng ra enzym và
Có hai nhóm phơng pháp chính để phân tích và đánh giá mùi là phơng pháp
phân tích hoá lý và phơng pháp phân tích cảm quan. Đối với phơng pháp phân
tích hoá lý, ta có thể định tính, định lợng đợc thành phần các hợp chất bay hơi.
Nhờ đó mà ta xác định đợc bản chất của những sự thay đổi mùi trong các sản
phẩm thực phẩm sau khi đợc xử lý. Tuy nhiên, phơng pháp này lại không có đ-
ợc u điểm nh của phơng pháp phân tích cảm quan, đó là tìm hiểu đợc cảm
nhận của con ngời đối với mùi của sản phẩm. Đây là một u điểm rất lớn của
phơng pháp phân tích cảm quan vì các sản phẩm thực phẩm làm ra cuối cùng
đều đợc con ngời tiêu thụ bằng cách ăn hay uống. Nhờ phơng pháp phân tích
cảm quan, ta có thể xác định đợc cảm giác nhận đợc của con ngời do các hợp
chất bay hơi gây ra (con ngời gọi đó là những mùi gì), và liệu con ngời có
nhận ra sự thay đổi của các tính chất mùi đó hay không.
Nếu kết hợp cả hai phơng pháp phân tích trên để phân tích và đánh giá mùi
của một sản phẩm thực phẩm, ta sẽ ứng dụng đợc u điểm của cả hai phơng
pháp.
I.4.1. Phơng pháp phân tích hoá lý:
Để có thể phân tích thành phần tạo mùi của một sản phẩm thực phẩm,
trớc hết ta phải tách chiết các hợp chất mùi ra khỏi các thành phần khác,
thu chúng vào dung môi thích hợp, rồi sau đó mới phân tích dịch chiết.
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
17
Đồ án tốt nghiệp
I.4.1.1. Tách chiết các hợp chất tạo mùi:
Các hợp chất tạo mùi nằm trong một sản phẩm thực phẩm có mối liên kết
vật lý hay hoá học với các thành phần khác trong sản phẩm nh lipit, protêin,
gluxit, Tuỳ thuộc vào cấu trúc của sản phẩm mà các mối liên kết đó mạnh
hay yếu, và sẽ có những phơng pháp tách chiết tơng ứng. Do vậy khi tách chiết
các hợp chất mùi cần chú ý đến cấu trúc của sản phẩm đó. Sau đây là một số
phơng pháp tách chiết thờng sử dụng.
I.4.1.1.1. Phơng pháp cơ học :
Đồ án tốt nghiệp
- Chúng không bị phá huỷ ở nhiệt độ cao.
Tiến hành: Cắt hoặc nghiền nguyên liệu đến kích thớc phù hợp rồi cho vào
bình chng cất. Tuỳ thuộc vào khối lợng riêng của hợp chất mùi ta cần thu mà
chọn loại bình chng cất tơng ứng. Các hợp chất phân cực dễ bay hơi bị cuốn
theo hơi nớc trong bình chng, sau đó ngng tụ tại ống ngng và bị lu giữ ở đó.
Phần hồi lu quay lại bình chng bằng ống hồi lu và tiếp tục đợc chng cất. Quá
trình diễn ra nh vậy cho đến khi đạt yêu cầu.
3a 3b
Hình 3. Sơ đồ thiết bị chng cất
3a: Thu chất bay hơi có d < 1 3b: Thu chất bay hơi có d > 1
I.4.1.1.3. Phơng pháp trích ly:
Phơng pháp trích ly là phơng pháp tách một số chất tan ra khỏi chất lỏng
hoặc chất rắn bằng một dung môi dựa trên tính hoà tan có chọn lọc của dung
môi đó.
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
19
Đồ án tốt nghiệp
Phơng pháp này thờng áp dụng cho nguyên liệu có hàm lợng chất tạo mùi
dao động rộng, có mối liên kết khá chặt với các thành phần khác trong nguyên
liệu.
Tiến hành: cắt hoặc nghiền nguyên liệu đến kích thớc phù hợp, cho vào
bình trích ly. Tại đây nguyên liệu đợc tiếp xúc với dung môi và bằng việc chọn
dung môi thích hợp, các hợp chất mùi sẽ hoà tan vào dung môi. Dung
môi tiếp xúc với nguyên liệu có thể ở trạng thái động hoặc tĩnh. Sau đây là hai
phơng pháp trích ly ứng với hai trạng thái dung môi thờng đợc sử dụng.
a) Ph ơng pháp chiết Soxhlet:
Nguyên liệu sau khi giã, nghiền
nhỏ đến kích thớc phù hợp đợc gói vào
ống giấy rồi cho vào trụ chiết.
và hiệu quả tách sẽ không cao. Nhợc
điểm này có thể khắc phục bằng cách
tăng lợng dung môi chiết.
c) Ph ơng pháp chiết lỏng lỏng:
Chiết lỏng lỏng là kỹ thuật dựa
trên sự phân bố khác nhau của chất tan vào hai pha không trộn lẫn, từ đó tách
chiết chất phân tích ra khỏi nền hoặc tách các tạp chất ra khỏi chất phân tích.
Nguyên tắc của kỹ thuật chiết này là hai pha lỏng không trộn lẫn đợc vào
nhau, trong đó một dung môi chứa chất phân tích, đợc để trong một dụng cụ
chiết nh phễu chiết, bình chiết. Khi lắc chiết, chất phân tích sẽ đợc phân bố
vào hai dung môi, và ở trạng thái cân bằng, tỷ lệ dung môi của chất phân tích
ở hai pha là một hằng số (hệ số phân bố).
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
21
Hình 5. Phễu chiết quả lê
Đồ án tốt nghiệp
Đối với chất phân tích, hệ số phân bố càng lớn thì chiết càng triệt để.
Phơng pháp này áp dụng cho nguyên liệu ở dạng lỏng.
d) Ph ơng pháp chiết pha rắn:
Chiết pha rắn sử dụng pha động là dung môi để di chuyển hỗn hợp các chất
gây mùi đi qua pha tĩnh. Các thành phần khác nhau của dịch chiết sẽ có ái lực
khác nhau đối với pha động và pha tĩnh và xuất hiện từ pha tĩnh tại những thời
điểm khác nhau. Pha tĩnh và pha động đợc lựa chọn dựa vào bản chất của các
hợp chất gây mùi để đạt đợc hiệu quả phân tách tốt nhất.
Trong đa số các trờng hợp, pha tĩnh thờng là silica (SiO
2
) hay alumina
(Al
2
O
ra khỏi hệ thống sắc ký muộn hơn. Ngợc lại những cấu tử nào có ái lực ít với
pha tĩnh sẽ bị loại ra khỏi hệ thống nhanh hơn. Các cấu tử này đợc tách ra là
do chúng khác nhau về ái lực đối với 2 pha động và tĩnh.
Dựa theo các loại pha động, ta có thể phân loại phơng pháp phân tích sắc
ký thành sắc ký lỏng (pha động là chất lỏng) và sắc ký khí (pha động là chất
khí). Trong đó, phơng pháp sắc ký khí đợc ứng dụng nhiều trong phân tích các
hợp chất bay hơi.
I.4.1.2.2. Phơng pháp sắc ký khí:
Phơng pháp sắc ký khí có khă năng tách đợc hoàn toàn những chất hữu cơ
kích thớc giống nhau, nó cũng có thể tách những hỗn hợp rất phức tạp chứa
nhiều hợp phần. Vì vậy mà phơng pháp này đợc ứng dụng rộng rãi. Hơn nữa,
thờng các chất tạo mùi là những chất dễ bay hơi nên áp dụng phơng pháp phân
tích sắc ký khí là rất thích hợp.
Nguyễn Thị Ngọc Hợi_ TPNĐ K46
23
Đồ án tốt nghiệp
Hình 6. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí.
Nhờ có khí mang chứa trong bom khí (hoặc máy phát khí), mẫu từ buồng
bay hơi đợc dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình sắc ký
xảy ra tại đây. Sau khi rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau, các cấu tử
lần lợt đi vào detectơ, tại đó chúng đợc chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu
này đợc khuếch đại rồi chuyển sang bộ ghi, tích phân kế hoặc máy tính. Các
tín hiệu đợc xử lý ở đó rồi chuyển sang bộ phận in và lu kết quả.
Vào những năm đầu của thập kỷ 70, kỹ thuật liên hợp kín giữa phơng pháp
sắc ký khí và phổ khối lợng đợc ra đời. Các cấu tử đợc tách khỏi cột sắc ký sẽ
lần lợt đợc đa vào nguồn ion của máy khối phổ. Tại đó chúng đợc phân mảnh
và đợc tách khối nhờ một từ trờng rồi đi vào bộ nhân quang để chuyển hoá
thành tín hiệu điện. ứng với mỗi một pic trên sắc ký đồ sẽ nhận đợc một khối
phổ đồ riêng biệt và hoàn chỉnh.
Hình 7. Sơ đồ liên hợp sắc ký khí khối phổ
25
Copyright: Tài liệu đại học ©