Tổng quan về cây đậu nành

Chương 1: Tổng quan Tổng quan về nguyên liệu Hình 1.1: Cây và hạt đậu nành Đặc điểm của cây đậu nành: Cây đậu nành (cây đậu tương) có tên khoa học là Glycine max (L) Merrill, thuộc họ Leguminosae, chủng Papilionoidae, là cây bụi nhỏ, cao trung bình dưới 1m, có lông toàn thân. Là có 3 chét hình bầu dục. Chùm lông mọc ở nách lá, bông có màu trắng hoặc tím. Trái có nhiều lông vàng, dài 3 – 4 cm, rộng 0.8 cm, mỗi trái có từ 3 – 5 hạt. Cây đậu nành là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn. Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt : pH của đất trồng: 6.0 – 6.5. Nhiệt độ: 25 – 30oC. Lượng mưa: 500 – 700 mm. Đất trồng có nhiều mùn hữu cơ với độ ẩm trung bình. Thời kỳ trồng: cuối mùa xuân, đầu mùa hè. Hạt đậu nành: Hình dạng: Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau từ tròn tới thon dài và dẹt (tròn, bầu dục, tròn dài, tròn dẹt, chùy dài). Màu sắc: vàng xanh, xám, nâu hoặc đen và các màu trung gian. Phần lớn màu vàng, loại đậu nành màu vàng là loại tốt nên thường được ưa chuộng. Kích thước: có 3 loại to, trung bình và nhỏ. To là loại 1000 hạt nặng 300 g trở lên. Trung bình là loại 1000 hạt nặng 100 – 300 g. Nhỏ là loại 1000 hạt nặng dưới 150 g. Loại to thường tỷ lệ vỏ thấp, chỉ khoảng 6%, nhỏ có khi tới 9.5%. Cấu trúc hạt đậu nành gồm 3 thành phần: vỏ hạt, phôi, nhân. Vỏ là lớp ngoài cùng, có nhiều màu khác nhau đặc trưng cho từng loại giống thường có màu vàng hay màu trắng, hàm lượng anthocyane quyết định màu vỏ của hạt. Vỏ có tác dụng bảo vệ phôi mầm chống lại sự xâm nhập của nấm và vi khuẩn. Phôi là rễ mầm, là phần sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm. Nhân gồm hai lá mầm tích trữ dưỡng liệu của hạt, chiếm phần lớn khối lượng hạt, chứa hầu hết chất đạm và chất béo của hạt. Thành phần hóa học và dinh dưỡng của hạt đậu nành: Cây đậu nành là loại cây trồng đã có từ lâu đời, được xem là một loại "cây kì lạ", "vàng mọc từ đất", "cây đỗ thần", "cây thay thịt". Sở dĩ đậu nành được người ta đánh giá cao như vậy chủ yếu là do giá trị kinh tế của nó. Hạt đậu nành có thành phần dinh dưỡng rất cao, giàu protein, lipid, vitamin và muối khoáng. Đậu nành là loại hạt mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời cả protid và lipid. Protein đậu nành có phẩm chất tốt nhất trong số các protein thực vật bởi vì nó có đầy đủ các acid amine không thay thế. Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong hạt đậu nành Thành phần Tỷ lệ Protein (%) Lipid (%) Carbohydrate (%) Tro (%) Nguyên hạt 100,0 40,0 20,0 35,0 5 Nhân 90,3 43,0 23,3 29,0 5,0 Vỏ hạt 7,3 8,8 1,0 86,0 4,3 Phôi 2,4 41,0 11,0 43,0 4,4 Protein đậu nành: Hàm lượng protein của đậu nành cao hơn của cá và thịt, cao gấp 2 lần lượng protein trong các loại đậu khác. Hàm lượng các acid aminee có chứa lư huỳnh như methionine, cysteine, cystine…của của đậu nành rất gần với hàm lượng các chất này trong trứng. Hàm lượng các acid amine rất cao đặc biệt là lysine cao gấp rưỡi của trứng. Protein của đậu nành dễ tiêu hóa hơn thịt và không có các thành phần tạo thành cholesterol, không có các dạng acid uric… Ngày nay người ta mới biết thêm nó chứa chất Leucithine có tác dụng làm cơ thể trẻ lâu, sung sức, làm tăng thêm trí nhớ, tái sinh các mô, làm cứng xương và tăng sức đề kháng cho cơ thể. Tuy nhiên protein đậu nành còn chứa hai thành phần không mong muốn: Chất ức chế trypsine (trypsine inhibitor): ức chế enzyme trypsine tiêu hóa protein của động vật nên cần được loại bỏ trong quá trình chế biến. Hemagglutinines là protein có khả năng kết hợp với hemoglobine nên làm giảm hoạt tính của hemoglobine. Một số tính chất của protein đậu nành: Khả năng hấp thụ và giữ nước Khả năng hấp thụ và giữ nước của protein dựa trên tương tác giữa protein – protein và protein – nước. Khi nồng độ protein tăng, khả năng hấp thụ nước tăng. Khi pH thay đổi thì sự tích điện của protein cũng thay đổi. Do đó ở pH đẳng điện, sự hút nước là thấp nhất vì tương tác giữa protein – protein rất chặt chẽ. Ở pH cao, sự hấp thụ và giữ nước càng tăng. Khi nhiệt độ tăng, khả năng hấp thụ nước giảm vì làm giảm liên kết hydro. Khi nồng độ muối thấp, khả năng hấp thụ nước cao hơn và ngược lại. Khả năng tạo gel Khi protein bị biến tính, các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, các mạch polypeptide duỗi ra, tiến lại gần nhau, tiếp xúc và tạo nên mạng lưới không gian tương đối chặt và pha phân tán chứa trong nó. Các yếu tố gây tạo gel: Sử dụng nhiệt: Khi dịch sữa protein đậu nành có nồng độ cao được đun nóng ở pH trung tính, thì sẽ tạo gel. Sử dụng pH đẳng điện: Ở pH đẳng điện protein có khả năng tạo gel. Sử dụng các muối của ion kim loại hóa trị hai: Do liên kết giữa Ca2+ và nhóm carboxyl. Khả năng tạo kết cấu Protein đậu nành có khả năng tạo sợi tốt. Khi protein bị phân ly, chuỗi polypeptide duỗi mạch, vì vậy khi cho qua khuôn đúc, sẽ định hướng được các phân tử protein và các sợi hình thành. Khả năng tạo độ nhớt Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch gồm: pH, nhiệt độ, ion Ca2+… và nồng độ protein. Khả năng tạo nhũ Trong phân tử protein đậu nành có hai đầu ưa nước và ưa béo, nên có khả năng nhũ hóa với chất béo. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo nhũ: pH: Ở vùng pH đẳng điện, khả năng hòa tan là thấp nhất nên khả năng tạo nhũ giảm Nhiệt độ: Gia nhiệt làm giảm độ nhớt của dung dịch vì vậy làm giảm độ bền của nhũ tương, tuy nhiên tại đây do khả năng tạo gel của lớp màng protein và có khả năng giữ nước tốt, nên làm tăng độ nhớt, vì vậy làm bền nhũ tương. Khả năng tạo bọt Sự hình thành tạo bọt là do sự khuếch tán protein đến bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo bọt: pH: Ở pH đẳng điện bọt bền tốt. Nồng độ protein: Khi tăng nồng độ protein độ bền bọt tăng. Muối: tùy loại muối sử dụng sẽ làm tăng hay giảm độ bền bọt. NaCl làm giảm độ bền bọt, trong khi Ca2+ làm tăng độ bền bọt. Các loại đường: làm tăng độ bền bọt vì chúng có độ nhớt khá cao. Khi gia nhiệt sẽ làm tăng thể tích bọt nhưng làm giảm độ bền bọt. Bảng 1.2: Thành phần các protein có trong hạt đậu nành Phân đoạn (S) Hàm lượng (%) Thành phần Phân tử lượng (Da) 2 15 Chất ức chế trypsine 7 860 – 21 500 7 35 Cytochrome C ß – amylase Lipoxygenase Hemagglutinines Globulin 7S ß – conglicinine 12 000 62 000 102 000 110 000 140 000 175 000 11 40 Globulines 11S (Glycinine) 320 000 – 350 000 15 10 600 000 Bảng 1.3: Thành phần các acid amine không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng (g/100g protein) Loại acid amine Đậu nành Trứng Thịt bò Sữa bò Gạo Giá trị được đề nghị bởi FAO - OMS Leusine 7,84 8,32 8,00 10,24 8,26 4,8 Isoleusine 4,48 5,60 5,12 5,60 3,84 6,4 Lysine 6,40 6,24 2,12 8,16 3,68 4,2 Phenylalanine 4,96 5,12 4,48 5,44 4,80 2,8 Threonine 3,84 5,12 4,64 4,96 3,36 2,8 Trytophane 1,28 1,76 1,21 1,44 1,28 1,4 Valine 4,80 7,52 5,28 7,36 5,76 4,2 Methionine 1,28 3,20 2,72 2,88 2,08 2,2 Chất béo đậu nành: Chất béo chiếm khoảng 20% trọng lượng khô của hạt đậu nành, nằm chủ yếu trong phần tử điệp của hạt. Chất béo chứa hai thành phần chủ yếu là triglyceride (chiếm 96% lượng chất béo thô), lecithine (chiếm 2% chất béo thô), các chất chống oxy hóa – tocopherol và sterol (1.6%). Ngoài ra còn có khoảng 0,5% acid béo tự do và một lượng nhỏ carotenoid. Acid béo không no chiếm gần 80% gồm nhiều acid béo không thay thế như linolic, linoleic, oleic, các acid béo no như acid palmitic, acid stearic, acid arachidonic… Bảng 1.4: Thành phần acid béo trong đậu nành Acid béo Ký hiệu % Khối lượng LauricMyristicPalmiticStearicOleicLinoleicLinolenic 12:014:016:018:018:118:218:3 4.54.511.62.521.152.47.1 Glucid: gồm 2 nhóm Đường tan (10%): sucrose 5%, stachyose 4%, raffinose 1%. Raffinose và stachyose không được tiêu hóa bởi enzyme tiêu hóa nhưng lại bị lên men bởi vi sinh vật ở ruột tạo ra khí gây hiện tượng sôi bụng. Đậu nành không chứa đường lactose nên sữa đậu nành dễ tiêu hóa với người bị dị ứng vơi sữa bò. Chất xơ không tan (20%): hỗn hợp polysaccharide và dẫn xuất của chúng, chủ yếu là cellulose, hemicellulose và các hợp chất của acid pectic. Các thành phần khác của đậu nành: Enzyme: urease, lipoxygenase, b-amylase. Đậu nành cũng như tất cả các hạt khác đều chứa enzyme cần thiết cho quá trình nảy mầm. Về mặt công nghệ thì enzyme quan trọng của đậu nành là lipoxygenase , được biết đến là lipoxydase. Enzyme này xúc tác cho phản ứng oxy hoá acid béo không bão hoà đa bởi O2, gây mùi hôi cho đậu nành. Enzyme urease cũng thường được đề cập tới trong sản xuất protein đậu nành nhưng về mặt công nghệ thì nó không đóng vai trò quan trọng. Độ ẩm: Hàm lượng ẩm của hạt đậu nành quyết định rất nhiều đến điều kiện bảo quản. Để giữ được tính chất ổn định và chất lượng của hạt đậu nành trong thời gian bảo quản thì hạt đậu nành nên có hàm lượng ẩm khoảng 12% - 13%. Khoáng: chiếm tỷ lệ rất thấp (5%) gồm K, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu… Bảng 1.5: Thành phần khoáng trong hạt đậu nành Calcium Photpho Mangan Kẽm Sắt 0,16¸0,47% 0,41¸0,82% 0,22¸0,24% 37 mg/kg 90¸150 mg/kg Vitamin: Bảng 1.6: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành Vitamin Hàm lượng (mg/g) Thiamine (B1) 11,0 ¸ 17,5 Riboflavin (B2) 3,4 ¸ 3,6 Niacin (B5) 21,4 ¸ 23,0 Pyridoxine (B6) 7,1 ¸ 12,0 Biotin (H) 0,8 Acid panthothenic (B15) 13,0 ¸ 21,5 Acid folic (B9) 1,9 Inositol 2300 Carotene 0,18 ¸ 3,42 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 Sắc tố: Sắc tố màu vàng bao gồm những carotenoid và dẫn xuất flavon. Sắc tố anthocyane có trong những loại đậu có màu tím và đen. Ứng dụng của hạt đậu nành: Từ nguyên liệu đậu nành có thể trích ly chất béo và protein tan để chế biến thành nhiều sản phẩm… Sản phẩm từ đậu nành rất đa dạng. Từ hạt đậu nành người ta có thể chế biến được trên 600 sản phẩm khác nhau. Trong đó hơn 300 loại thức ăn được chế biến bằng phương pháp cổ truyền, thủ công và hiện đại, dưới dạng các sản phẩm tươi, khô và lên men…như làm giá đỗ, bột tương đậu phụ, đậu phụ, chao, tào phở, sữa đậu nành, xì dầu…đến các sản phẩm cao cấp như cà phê đậu tương, chocolate đậu tương, bánh kẹo, paté, thịt nhân tạo. Đậu nành có thể chế biến thành giò chả cho người ăn chay. Ngoài những ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, chúng còn được dùng trong y dược (dùng làm thức ăn cho người bị bệnh đái đường, thấp khớp, suy nhược thần kinh …), trong công nghiệp dược phẩm (bột đậu nành được thủy phân axit để điều chế acid glutamic), trong nông nghiệp (làm thức ăn gia súc), dầu đậu nành còn được dùng làm nhiên liệu để chạy các động cơ diesel … Sau đây là một vài sản phẩm thực phẩm phổ biến được chế biến từ đậu nành: Dầu đậu nành Đậu nành được chế biến chủ yếu để lấy dầu và các sản phẩm giàu protein: Người ta trộn dầu đậu nành với các dầu khác như dầu bông để giảm lượng acid linolenic, dùng để làm nước xốt. Trong magarine, ngoài 80% chất béo còn có các chất loãng như: sữa bò, nước tinh khiết hoặc protein đậu nành. Dầu đậu nành chiếm 64% trong shortenings. Dầu đậu nành xử lý với ozone tạo chất nhựa cứng để làm lớp vỏ bọc ngoài kim loại. Hỗn hợp CO2 và H2 cùng với dầu đậu nành để sản xuất dầu nhờn dùng ở nhiệt độ thấp -700C. Dầu đậu nành còn có thể dùng làm nhiên liệu cho động cơ diesel… Protein đậu nành Sau khi tách dầu, phần còn lại có thể chuyển hóa thành các sản phẩm: Bột thô mịn: nghiền khô bã đậu nành thành bột thô (grits) và mịn (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 thịt chế biến, thức ăn cho trẻ em. Isolate protein: chứa 90% protein trên trọng lượng khô. 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 vật 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 dịch 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 dị ứng với sữa bò. 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 calcium, dùng để nấu, nướng, chiên; dạng mềm và dạng mịn dùng để trộn làm thức ăn, như ở Nhật, người ta dùng dạng mềm và mịn để làm nước xốt đậu nành. Yoghurt: 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, isoflavones (100 g tempeh có 53 mg isoflavones). Miso: là sản phẩm của sự kết hợp đậu nành với muối, mốc và sau đó ủ trong thùng gỗ 1 – 3 năm. Shoyu: là chất lỏng màu nâu sậm, được làm từ đậu nành qua quá trình lên men. Hình 1.2: Sữa đậu nành Hình 1.3: Tofu Hình 1.4: Tempeh Tổng quan về sản phẩm đậu hủ: Lịch sử của đậu hủ: Theo lịch sử Trung Hoa, đậu hủ rất được ưa chuộng ở các nước phương Đông ngày nay nhưng đậu hủ lần đầu tiên được sử dụng ở Trung Hoa cách đây 2000 năm. Dấu tích cổ xưa nhất cho thấy sự ra đời của đậu hủ ở đất nước này là những hình vẽ được khắc chạm trên đá. Nó mô tả một cảnh nhà bếp chứng tỏ sữa đậu nành và đậu hủ được tạo ra ở Trung Hoa trong thời kì 25-220 sau công nguyên. Tài liệu viết xưa nhất về đậu hủ cũng xuất hiện ở Trung Hoa vào năm 1500 sau công nguyên trong một bài thơ "Ode to Tofu" của Su Ping. Theo lịch sử Nhật Bản, các phật sĩ Kento đã đi tới Trung Hoa để học phật giáo đã mang đậu hủ về Nhật trong kỷ nguyên Nara (710-794). Đậu hủ được sử dụng như là món ăn chay dành cho các phật sĩ để cung cấp protein. Đậu hủ được dùng làm vật thờ cúng. Vào năm 1489, từ đậu hủ được ghi chép lần đầu tiên bằng tiếng Nhật. Đậu hủ dần dần trở nên phổ biến trong tầng lớp quí tộc và samurai. Trong suốt kỷ nguyên Edo (1630-1867), đậu hủ bắt đầu thịnh hành trong quần chúng. Quyển sách nấu ăn "Tofu Hyakuchin" đã được xuất bản vào năm 1782 và rất đắt khách. Theo lịch sử phương Tây, vào năm 1603, cuốn từ điển Tây Ban Nha "Vocabulario da lingoa de Iapam" là tài liệu Châu Âu đầu tiên có nhắc tới từ "đâu hủ". Domingo Fernandez de Navarrete đã miêu tả trong quyển sách "A Collection of Voyages and Travles" của ông ta cách làm đậu hủ. Tài liệu tiếng Anh đầu tiên về đậu hủ là vào năm 1704 trong quyển sách của Navarrete. Đậu hủ lần đầu tiên được sản xuất (không có tính công nghiệp) ở Pháp bởi Paillieux năm 1880. Hirata & Co bắt đầu làm đậu hủ tại San Francisco năm 1895. Người phương Tây đầu tiên sản xuất đậu hủ trên qui mô công nghiệp T.A. Van Gundy năm 1929 khi ông điều hành công ty La Sierra Industries ở California. Đậu hủ là gì? Theo một tài liệu đã 2000 năm ở Châu Á, đậu hủ được biết tới như là nguồn dinh dưỡng lớn hay thực phẩm đa chức năng. Nó cũng được biết tới như là khối đông đậu nành, giống phô mai mềm bằng cách đông tụ sữa đậu nành với một tác nhân đông tụ. Đậu hủ là thực phẩm có vị khá nhạt nên dễ dàng hấp phụ mùi của các thành phần khác. Đậu hủ được bán thành miếng ngâm trong nước hoặc trong hộp chứa vô trùng. Đậu hủ tươi thường được bao gói trong nước, bảo quản lạnh và giữ trong nước cho tới khi sử dụng. Nếu thay nước hằng ngày có thể kéo dài thời gian sử dụng khoảng 1 tuần. Đậu hủ có thể làm lạnh đông và sử dụng tới 3 tháng. Lạnh đông đậu hủ sẽ làm thay đổi cấu trúc tuy nhiên nó sẽ làm đậu hủ dai hơn. Lợi ích của đậu hủ: Giàu chất dinh dưỡng vì đậu hủ giàu giàu protein chất lượng cao và vitamin nhóm B. Do đó, nó là thực phẩm thay thế cho thịt trong nhiều món ăn chay. Khác với sữa đậu nành, đậu hủ chứa nhiều calcium. Nguồn calcium này là do tác nhân đông tụ mang lại. Khi làm đậu hủ, protein đậu nành được kết tủa với calcium tạo ra đậu hủ giàu calcium. Calcium trong đậu hủ còn góp phần ngăn ngừa bệnh loãng xương. Dễ tiêu hóa vì chất xơ đậu nành đã được loại bỏ trong quá trình chế biến. Không có cholesterol do đó giảm bệnh tim mạch thông qua việc giảm hàm lượng LDL cholesterol và duy trì hàm lượng HDL cholesterol. Giàu isoflavones vì trong quá trình làm đậu hủ, isoflavones đậu nành gồm genistein và daidzein vẫn liên kết với protein đậu nành. Đậu hủ cứng chứa khoảng 35 mg isoflavones trong 100g đậu hủ. Isoflavones (3-phenyl-4H-1-benzopyr-4-one) là một hợp chất polyphenol được tạo ra bởi các loài cây họ đậu Fabaceae/Leguminosae hoặc cỏ 3 lá đỏ. Nó cũng là một phytoestrogen vì có cấu trúc hóa học giống estrogen của cơ thể người. Sự giống nhau này có thể ngăn cản sự hoạt động của chính estrogen. Tùy thuộc vào vùng tiếp nhận trên tế bào, isoflavones có thể ức chế hoặc tăng cường hoạt tính của estrogen. Isoflavones có thể cạnh tranh với estrogen trên cùng một vùng tiếp nhận do đó giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe do dư thừa estrogen. Trong suốt thời kỳ mãn kinh, hàm lượng estrogen tự nhiên trong cơ thể giảm, isoflavones sẽ bù đắp cho lượng thiếu hụt này do đó làm giảm các triêu chứng xảy ra trong thời kỳ này như chóng mặt, tăng xông, mất ngủ, sự thay đổi tính khí, đau đầu…. Ngoài ra isoflavones có tác dụng làm giảm nguy cơ loãng xương, một bệnh liên quan tới sự giảm mật độ xương và sự tăng các vết nứt trong xương, giảm tỷ lệ ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt, giảm nguy cơ các bệnh về tim mạch… Hình 1.5: Công thức cấu tạo của genistein Giá trị dinh dưỡng của đậu hủ: Bảng 1.7: Giá trị dinh dưỡng của 100