Luận văn tốt nghiệp

MỤC LỤC BÁO CÁO
Các acid béo......................................................................................................................15

MỤC LỤC HÌNH

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 1


Luận văn tốt nghiệp

MỤC LỤC BẢNG

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đậu nành ngày nay đã trở nên quen thuộc và là một thực phẩm được chế
biến nhiều nhất ở nước ta. Xuất xứ từ Trung Quốc nhưng hiện nay đậu nành đã lan
rộng khắp thế giới. Từ việc dùng đậu nành như một thức ăn kiêng đến khâu chế
biến thành những thực phẩm giàu đạm, đậu nành còn dùng để chế biến sữa và tàu
hủ.
Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 2


Luận văn tốt nghiệp
Hiện nay các nhà khoa học đã nghiên cứu, tìm tòi, tạo đột biến gen để cho
ra rất nhiều giống mới phục vụ cho sản xuất, chế biến thực phẩm và chế biến thức
ăn gia súc. Ở Châu Phi, đậu nành còn giúp giải quyết các vấn đề đói protein.

hóa sinh cho thấy : protein trong đậu nành chiếm 38-40% và chứa những axit amin
cần thiết như cystine, methionine, lysine và các vitamin B1, B2, C, A, D, E, K…
Cây đậu nành thường được trồng luân canh với cây lúa hoặc ngô để tăng
năng suất của cây đậu nành, giảm lượng phân đạm cần thiết cho cây trồng, phá vỡ
vòng đời của sâu bệnh, giảm được cỏ dại hại cây và điều hòa nhu cầu lao động
trong thời gian dài. Một số nước trồng xen với cây ăn quả dài ngày. Ở nước ta, cây
đậu nành được trồng khắp cả nước, tập trung nhiều nhất là đồng bằng sông Hồng
và đồng bằng sông Cửu Long.
“Đậu tương cần được phát triển mạnh mẽ để tăng nguồn đạm cho con người,
cho gia súc, cho đất đai và trở thành một loại hàng xuất khẩu chủ lực ngày càng
quan trọng” (Văn kiện Đại hội V Đảng Cộng Sản Việt Nam). Vì thế, nghiên cứu
xác đònh thành phần protein trong đậu nành và các phương pháp tách chiết protein
đậu nành là một công việc cần thiết và bổ ích.

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CÂY ĐẬU NÀNH :

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Giới
Ngành

: Plantae
: Magnoliophyta
Trang 4


Luận văn tốt nghiệp
Lớp

hàng hóa trong chuyến đi kế tiếp. Vì tò mò, một vài nông dân đã trồng hạt đậu
nành. Cây đậu nành đầu tiên trồng ở Mỹ là cây đậu đã lớn lên ở Pennsylvania.
Năm 1829, những nông dân Mỹ đã trồng đậu nành theo vụ và đến năm 1898
Bộ Nông Nghiệp Mỹ đã đem về một số giống khác từ Châu Á.
Năm 1904, George Washington Carver đã khám phá ra rằng đậu nành giàu
protein và dầu. Người tiên phong về đậu nành William. J .Morse đã trải qua hai
năm ở Trung Quốc và đã thu được 10 000 giống đậu nành khác phục vụ cho mục
đích nghiên cứu ở Mỹ.
Năm 1920, tiến só John Harvey Kellogg đã đề ra sự thay thế đậu nành vào
bữa ăn và sữa đậu nành cho người tiêu dùng. Tuy nhiên nông dân Mỹ đã không
nắm bắt thời cơ cho tới khi những cánh đồng đậu nành ở Trung Quốc bò tàn phá
trong thế chiến thứ II và cuộc nội chiến ở Trung Quốc năm 1940.

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 5


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.1 : Cây đậu nành
Ngày nay đậu nành đã trở nên phổ biến và được trồng ở rất nhiều nước trên
thế giới.
Cây đậu nành có 4 loại lá : hai lá mầm, hai lá đơn, lá có ba lá chét và lá
gốc. Nốt sần là phần vỏ rễ phình ra và trong đó có vi khuẩn Rhizobium japonicum
sinh sống. Vi khuẩn này hình gậy, sống trong đất, có khả năng đi vào rễ và cố đònh
đạm từ khí trời. Một cây đậu có khoảng vài trăm nốt sần phân bố trên các rễ ở độ
sâu 1m. Vi khuẩn thường xuyên xâm nhập vào rễ, ở phần giữa đỉnh rễ và lông hút
nhỏ nhất, tạo thành một chuỗi nhiễm là một ống có lỗ hở. Mỗi vi khuẩn được bao
bọc một màng tạo thành túi, nếu vi khuẩn đi vào chất nguyên sinh của tế bào rễ

điều kiện có nitơ, NO3- hay NH4 thì hiện tượng bò độc do urê có thể xảy ra, do đó
urê là sản phẩm của quá trình chuyển hóa nitơ trong điều kiện cố đònh hay không
cố đònh đạm.
Cây đậu nành cho nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành quả chiếm 2080%. Đậu nành có hoa dạng cánh bướm đặc trưng, ống đài năm cánh không bằng
nhau. Tràng hoa gồm cánh hoa cờ phía sau, hai cánh bên và hai cánh thìa phía
trước tiếp xúc nhau nhưng không dính vào nhau. Bộ nhò gồm 10 nhò chia làm hai
nhóm, nhóm 1 gồm 9 nhò và cuống dính với nhau thành một khối, nhóm 2 chỉ có
một nhụy hoa, nhụy hoa có một là noãn. Vòi nhụy cong về phía nhò.
Hạt đậu nành cũng như hạt của nhiều loại họ đậu khác là không có nội nhũ
mà chỉ có một lớp vỏ bao quanh một phôi lớn. Hình dạng hạt có hình cầu, dẹt, dài
và oval. Ở hạt trưởng thành, đầu của rốn là lỗ noãn, lỗ này được bao phủ bởi một
lớp màng. Ở đầu kia của rốn là rãnh nhỏ.
Vỏ đậu nành có 3 lớp : biểu bì, hạ bì và lớp nhu mô bên trong. Do vỏ của lớp
tế bào mô đậu có lớp cutin che phủ nên sự trao đổi khí không xảy ra, sự trao đổi
khí giữa phôi và mội trường qua rốn hạt. Những mảnh của nội nhũ bò ép chặt vào
vỏ hạt. Lớp ngoài nội nhũ gọi là lớp aleuron gồm những tế bào hình lập phương
nhỏ chứa đầy đạm.
Hạt đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau : vàng, xanh, nâu, đen, có thể
một màu, hai màu hay nhiều màu. Một cây có thể có tới 400 quả đậu nành. Một
quả chứa từ 1-5 hạt (các giống thường từ 2-3 hạt), quả hơi cong có chiều dài từ 2-7
cm. Màu sắc của quả phụ thuộc vào sắc tố caroten, xanthophyll, antocyanin.
1.2 ĐẬU NÀNH TRÊN THẾ GIỚI :
Các dữ liệu được trích từ “Thống kê trên thế giới” (nguồn USDA)
Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Hình 1b : Các loại đậu nành

Trang 7



6982
190

Hình 1.3 : Sản lượng đậu nành của Brazil và Argentina

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 8


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.4 : Xuất khẩu đậu nành trên thế giới năm 2003
Bảng 1.2 : Xuất khẩu đậu nành của một số quốc gia
Quốc gia
Xuất khẩu
Đơn vò : triệu
Đơn vò : triệu tấn
giạ
Mỹ
900
24,5
Brazil
845
23,0
Argentina
358
9,8
Paraguay
94

3,5
3,2
EU
3,3
3,0
Các nước khác
0,4
0,3
Tổng cộng
50,9
46,2

Hình 1.6 : Sự tiêu thụ bột thô protein trên thế giới năm 2003

Bảng 1.4 : Sự tiêu thụ một số loại bột thô protein
Loại
Đơn vò : triệu tấn (Mỹ)
Đơn vò : triệu tấn
Đậu nành
150,6
136,6
Cải dầu
23,9
21,7
Bông
13,1
11,8
Hướng dương
11,3
10,2

Cải dầu
15,4
14,0
Hướng dương
9,9
9,0
Đậu phộng
5,4
4,9
Bông
4,0
3,7
Nhân cọ
3,9
3,5
Dừa
3,7
3,4
Ô liu
2,9
2,6

Hình 1.8: Diện tích cây trồng ở Mỹ từ 1978-2003
Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 11


Luận văn tốt nghiệp


24,9
1995
25,3
1996
26,0
1997
28,3
1998
29,1
1999
29,8
2000
30,1
2001
30,0
Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 12


Luận văn tốt nghiệp

2002
2003

29,9
29,7

Hình 1.10 : Sản lượng đậu nành ở Mỹ năm 1978-2003
Ở Mỹ, do nhu cầu về dầu để nấu nướng, làm salad và thòt đỏ đã tăng trong và

Đồng bằng sông Hồng (17,5%)
Đồng bằng sông Cửu Long (12,4%)
Đồng bằng ven biền miền Trung
Tây Nguyên.
Trong 10 năm trở lại đây, có hàng loạt giống đậu nành được nhập từ nước
ngoài, thích nghi tốt trong điều kiện Việt Nam. Một số được chon từ các tổ hợp lai
hữu tính và sử dụng đột biến. Có thể phân chia thành các nhóm giống chính như
sau
o
o
o
o
o

Bảng 1.8 : Một số giống đậu nành ở Việt Nam
Thời gian
Giống
sinh
Đặc điểm
Khối lượng
trưởng
(100 hạt )
(ngày)
VX92
90-95
Hoa trắng, hạt vàng
14-16g
sáng
VỤ
TL57

vàng
ĐT12
71
Hoa trắng, là hình tim
17-19
nhọn
VX93
85-90
Hoa trắng, quả nâu,
15-16
hạt vàng
VỤ
AK05
90-95
Hoa trắng, cây cao 4013-15
THU
45cm
ĐÔNG
DT95
90-97
Hạt vàng, rốn nâu đen
15-16
D96-02
95-110
Hoa tím, hạt vàng nhạt
15-18
ĐT21
95-100
Hoa tím, hạt vàng
20-22

20-28
12-15
11-15
18-20

Trang 14


Luận văn tốt nghiệp

PHÍA
NAM

HL-2

80

*

12-14

18-20

1.4 PROTEIN ĐẬU NÀNH VÀ CÁC ỨNG DỤNG :

1.4.1. Thành phần hóa học của đậu nành :

Bảng 1.9 : Thành phần hóa học của đậu nành
Thành phần
Giá trò

5,8%
Valine
5,8%
Threonine
4,8%
Lysine
6,0%
Methionine
1,4%
Phenylalanine
3,8%
Bảng 1.11 : Các acid béo không thay thế có giá trò dinh dưỡng cao
Dạng
Các acid béo
Giá trò
Không
no

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Acid linoleic
Acid linolenoic
Acid oleic
Acid panmitic
Acid stearic

52-65%
2-3%
25-36%
6-8%

dưới đơn vò hay trong nội bộ một tiểu phần. Glycinin dễ dàng bò phân ly
thành các dưới đơn vò của mình khi gia nhiệt tới 800C ở lực ion thấp.
 Globulin 7S là β conglycinin thường chiếm 35% trọng lượng protein của hạt,
là một glucoprotein. Phân tử cấu tạo nên từ 3 tiểu phần có tính acid : α, α’ và
β. Các tiểu phần α, α’ có thành phần acid amin rất giống nhau, thiếu cystein
và cystine. Dưới đơn vò β không chứa cystein và methionine. Trong đoạn 7S
còn có các hemaglutinin (lectin) mà phân tử của chúng có thể tạo thành
phức bền với các hợp chất glucid, nó còn có các chất kiềm hãm protease như
antitrypsin Kunitz…
Ngoài phương pháp trên, người ta còn sử dụng phương pháp Sodium Dodecyl
Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), thuốc nhuộm CBB G250
để tách được các globulin 7S và 11S ở một số cây đậu ở Mỹ và Nhật.
Khi đun nóng dung dòch β conglycinin loãng, pH = 7-8, lực ion yếu, đến 100 0C
thì các phân tử của chúng sẽ phân ly thành các tiểu phần không có hiện tượng tập
hợp phân tử.
Ở pH = 7-7,6 và lực ion 0,2-0,4 thì các phân tử cũng phân ly thành các dưới đơn
vò nhưng sau đó tập hợp lại.
Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 16


Luận văn tốt nghiệp
Khi đun dung dòch protein đậu nành 1% đến 95 0C, pH = 7, không có các chất
khử và các lực ion khác nhau thì quá trình tập hợp sẽ thuận lợi khi lực ion tăng từ 0
đến 2. Tốc độ tập hợp sẽ tăng trong pH = 4-6 nhưng sẽ gần bằng 0 nếu pH acid
hoặc kiềm.
Dung dòch protein đậu nành đậm đặc được đun nóng ở pH gần trung tính sẽ tạo
gel. Khi lực ion yếu thì trạng thái này sẽ xảy ra từ 70 0C, thời điểm mà β
conglycinin giãn mạch. Độ cứng của gel sẽ giảm cùng với nồng độ NaCl, các gel

• Bột thô mòn : nghiền khô bã đậu nành thành bột thô (grits) và mòn (flours),
thường làm thức ăn cho gia súc, có thể dùng làm bánh, thức ăn trẻ em, sữa
khô…
• Concentrates protein : chứa 70% protein trên trọng lượng, ứng dụng làm thòt
chế biến, thức ăn trẻ em.
• Isolate protein : chứa 90% protein trên trọng lượng khô.
1.4.3.3. Hạt đậu nành :
Vỏ đậu nành (chiếm 7-8% lượng hạt đậu bao gồm chủ yếu là các chất xơ) được
dùng làm thức ăn cho động vất nhai lại.
Một số chất được chiết ra cùng với Ethanol chủ yếu là các đường sucrose, raffinose
và stachyose (gây đầy hơi) có thể cô lại thành rỉ đường giống như sirô, dùng như
chất bổ sung cho thức ăn gia súc.
Đậu nành có nhiều ứng dụng như :
• Sữa đậu nành : đậu nành tươi được ngâm với nước, sau đó lấy dòch lọc đun
20 phút ở nhiệt độ 900C sẽ được sữa đậu nành đơn giản. Sữa đậu nành rất
giàu protein, isoflavones và vitamin B, có thể là thức uống thay thế cho
những người dò ứng với sữa bò.

Hình 1.12 : Sữa đậu nành
Hình 1.13 : Tofu
Hình 1.14 : Tempeh
• Tofu : trông như một miếng phô mai, được tạo thành bởi sự đông tụ sữa đậu
nành bằng chất làm đông. Tofu có ba dạng : dạng rắn rất giàu protein, chất
béo và canxi, dùng để nấu, nướng, chiên; dạng mềm và dạng mòn dùng để
trộn làm thức ăn, như ở Nhật, người ta dùng dạng mềm và mòn để làm nước
sốt đậu nành.
• Yogurt : là sản phẩm của sự lên men sữa đậu nành bằng vi khuẩn, chủ yếu
là Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus.
• Tempeh : là dạng bánh được tạo thành bởi sự nấu đậu và trộn với vi khuẩn,
lão hóa (ageing) một hay hai ngày. Tempeh rất giàu protein và khoáng chất,


Folin – Ciocalteau
Dye blinding

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Protein phản ứng với Cu2+ cho phức
xanh ở pH cao, điều kiện kiềm. Màu
của dung dòch phụ thuộc vào lượng
protein có trong mẫu. Những phương
pháp cải tiến bao gồm đưa thêm vào
ethylen glycol hay glycerine để ổn
đònh.
Khi đốt nóng thực phẩm kiểm
nghiệm với H2SO4 đậm đặc, các hợp
chất hữu cơ bò oxy hóa : Carbon và
hydro tạo thành CO2 và H2O, nitơ sau
khi được giải phóng dưới dạng NH3 sẽ
kết hợp với H2SO4 tạo thành
2NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4 tan trong
dung dòch
Đuổi NH3 ra khỏi dung dòch bằng
NaOH đồng thời cất và thu NH3 bằng
một lượng dư H2SO4 0.1N. Đònh phân
H2SO4 còn lại bằng NaOH 0.1N.
(NH4)2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O
+ 2NH3
2NH4OH + H2SO4dư  (NH4)2SO4 +
2H2O
+


Bicinchoninic acid

Giống với phương pháp Lowry
nhưng thay BCA cho thuốc Folin. BCA
là 2,2’ diquinolyl – 4,4’ dicarboxylic
acid.

1.5.2. Các phương pháp khác :
 Phương pháp sàng lọc phân tử (lọc gel) : vận tốc khác nhau của sự chuyển
dòch các phân tử protein theo trọng lượng phân tử và kích thước phân tử qua
cột chứa đầy một hợp chất có khả năng sàng lọc các phân tử protein đi qua
(Sephadex). Các hạt sephadex bò trương mạnh trong các dung môi tạo thành
gel. Do đó phương pháp này còn gọi là phương pháp lọc gel.
 Phương pháp thẩm tích : dùng túi thẩm tích (màng bán thấm cellophan). Do
có kích thước phân tử lớn nên protein khuếch tán chậm trong dung dòch so
với chất có phân tử lượng nhỏ.
 Phương pháp phổ điện di (electrophoresis) : Ở một số điều kiện nhất đònh,
protein ở dạng ion có mức độ ion hóa khác nhau nên có thể tách riêng biệt
chúng theo khả năng di động trong điện trường về hai cực âm dương. Kết
quả nhận được phổ các vạch protein khác nhau. Từ đây người ta cải tiến
thành phương pháp điện di theo điểm đẳng điện (isoelectric focusing) bằng
cách thay đổi đệm pH từ cực này sang cực kia.
 Phương pháp sắc ký kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody
chromatography) : khi hệ tuần hoàn và một số mô cơ thể động vật có xương
sống bò xâm nhiễm bởi protein hay một polymer ngoại lai thì lập tức xuất
hiện phản ứng miễn dòch, xuất hiện nhóm protein immunoglobin hay kháng
thể. Kháng thể đơn dòng được tạo bởi tập hợp các tế bào giống nhau. Sử
Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn


Những thành phần có khối lượng phân tử nhẹ được chiết với nước nóng.
Phương pháp này cho sản lượng protein là 70%, 20% là carbohydrates, 6% là tro
và 1% là dầu.

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 21


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.16 : Phương pháp sản xuất concentrates protein.
1.6.2. Soy Protein Isolate :

Bột thô đã khử béo (Defatted Meal) được chiết với kiềm loãng ở pH = 7-9, nhiệt
độ 50-550C, được dòch chiết và phần còn lại không tan. Dòch chiết đưa về pH = 4,24,5, protein sẽ đông tụ và thu được dòch sữa (whey). Protein đông tụ có thể rửa và
sấy khô để thành protein đẳng điện (Isoelectric Protein) hoặc rửa, trung hòa sau đó
sấy khô để thành sản phẩm proteinate. Proteinate (dưới dạng với Na +, K+) thường
được sử dụng nhiều hơn vì tính dễ đưa vào các sản phẩm khác.

Sinh viên : Nguyễn Thái Sơn

Trang 22


Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.17 : Phương pháp sản xuất isolates protein.
1.6.3. Protein tái cấu trúc ( Textured Protein ) :



Luận văn tốt nghiệp

2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU :

1.
2.
3.
4.
5.
6.

1.
2.
3.
4.
5.
6.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Lòch sử cây đậu nành.
Cây đậu nành.
Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và
Việt Nam.
Protein đậu nành và các ứng dụng.
Các phương pháp xác đònh hàm lượng protein.
Các phương pháp tách protein từ đậu nành.

NGHIÊN CỨU NGUYÊN LIỆU (A và B)
Xuất xứ.