Ảnh hưởng của các chất đông tụ đến tính chất khối đông protein trên dịch sữa đậu nành hàm lượng 7%

Kỷ yếu kỷ niệm 35 năm thành lập Trường ĐH<br /> <br /> ng nghiệp Th c ph m T<br /> <br /> h<br /> <br /> inh<br /> <br /> -2017)<br /> <br /> ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC CHẤT ĐÔNG TỤ ĐẾN TÍNH CHẤT KHỐI<br /> ĐÔNG PROTEIN TRÊN DỊCH SỮA ĐẬU NÀNH HÀM LƢỢNG 7%<br /> Đỗ Mai Nguyên Phƣơng<br /> Trường Đại học<br /> <br /> ng nghiệp Th c ph m Thành phố H<br /> <br /> h<br /> <br /> inh<br /> <br /> Email: phuongdmn@cntp.edu.vn<br /> Ngày nhận bài: 09/05/2017; Ngày chấp nhận đăng: 30/08/2017<br /> TÓM TẮT<br /> Quá trình đông tụ protein đậu nành đã được tiến hành nghiên cứu nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của<br /> các chất đông tụ và chất hỗ trợ đông tụ đến tính chất khối đông protein đậu nành theo 2 cơ chế khác nhau<br /> là sử dụng cầu nối tĩnh điện và pH đẳng điện. Quá trình khảo sát thực hiện hàm lượng protein là 7%<br /> (w/w) với 4 loại chất đông tụ khác nhau là CaSO4, GDL, CaCl2, MgCl2. Và chất hỗ trợ đông tụ<br /> carrageean. Kết quả nghiên cứu cho thấy, gia tăng nồng độ các chất đông tụ sẽ ảnh hưởng chính lên tính<br /> chất cơ lý của cấu trúc khối đông: độ cứng, độ dẻo, độ đàn hồi, độ cố kết. Khi bổ sung các chất hổ trợ cho<br /> quá trình đông tụ như carrageenan sẽ tác động chính lên khả năng giữ nước của sản phẩm.<br /> Từ khóa: đông tụ, đậu hủ, carrageenan, khối đông.<br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Đậu nành có tên khoa học là Glycine max.L thuộc cây họ đậu, được xem là “cây thần diệu” vì có<br /> chứa đầy đủ các acid amin thiết yếu với hàm lượng cân đối. Khoa học cũng đã chứng minh protein đậu<br /> nành có thể thay thế một phần protein động vật trong khẩu phần ăn hằng ngày của con người [1]. Vì vậy,<br /> đậu nành trở thành nguồn nguyên liệu quen thuộc để chế biến thành nhiều sản phẩm thực phẩm khác<br /> nhau, đặc biệt là các sản phẩm phục vụ cho đối tượng ăn chay.<br /> Đậu hũ là món ăn truyền thống của một số quốc gia ở Đông Nam Á như Trung Quốc, Việt Nam,<br /> Hàn Quốc, Nhật Bản… Ăn đậu hũ thường xuyên có tác dụng bồi bổ cơ thể, ích khí, thanh nhiệt, giải khát,<br /> làm sạch ruột và dạ dày. Có lợi cho người thể chất nhiệt nóng hoặc dành cho những người vừa mắc phải<br /> chứng bệnh nhiệt nóng. Y học hiện đại cũng chứng minh, đậu hũ còn rất có lợi cho việc phát triển răng và<br /> xương, tăng hàm lượng sắt trong quá trình tạo máu. Với hàm lượng estrogen thực vật phong phú, đậu hũ<br /> có tác dụng ngăn ngừa bệnh loãng xương. Ngoài ra, đậu hũ không chứa cholesterol cho nên nó là một loại<br /> thực phẩm có lợi cho những người mắc bệnh huyết áp và tim mạch [1-3]. Do đó, chất lượng đậu hũ luôn<br /> được quan tâm để có thể đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.<br /> Chất lượng đậu hũ không chỉ được đánh giá qua các tính chất cơ lý mà còn đánh giá qua khả năng<br /> giữ nước của khối đông protein để tăng hiệu suất thu hồi. Khả năng đông tụ của protein được sử dụng để<br /> tạo độ cứng, độ đàn hồi cho một số thực phẩm mà còn để cải biến khả năng giữ nước, tạo độ dầy, tạo lực<br /> liên kết giữa các tiểu phần cũng như làm bền khối đông [4,5].<br /> Các tương tác giữa các tiểu phần protein quyết định đến việc hình thành mạng protein ba chiều đặc<br /> trưng cho hệ, hình thành nên hệ thống nút mạng bên trong khối đông protein và tạo nên những tính chất<br /> cơ lý khác nhau cho sản phẩm đậu hũ [5]. Các tương tác này không chỉ tác động lên tính chất cơ lý mà<br /> còn ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của khối đông. Ngoài các phân tử nước liên kết chặt chẽ với các<br /> nhóm có cực của chuỗi protein, còn có nước tồn tại ở dạng dung môi tự do. Người ta nhận thấy, mặc dù<br /> nước bị nhốt này có tính chất giống như nước của một dung dịch muối loãng được giữ bằng lực vật lý,<br /> vẫn không thể bị đẩy ra một cách dễ dàng. Có thể là khi tạo khối đông, các liên kết bên trong hệ protein<br /> đã tạo ra một cái bẫy để nhốt nước, hoặc cũng có thể các lỗ của mạng lưới protein giữ được nước dạng<br /> 143<br /> <br /> Đ<br /> <br /> ai gu n hư ng<br /> <br /> mao quản [5,6].<br /> Dù được xem là một sản phẩm có tiềm năng nhưng trên thị trường Việt Nam, việc sản xuất đậu hũ<br /> vẫn chỉ dựa trên kinh nghiệm và sản xuất ở quy mô nhỏ lẻ. Một trong những nguyên nhân là do các thông<br /> tin về quá trình đông tụ chưa được nghiên cứu đầy đủ để có thể làm cơ sở lựa chọn các thông số công<br /> nghệ thích hợp cho quá trình sản xuất đậu hũ. Mục đích của nghiên cứu này nhằm cung cấp những dữ liệu<br /> về sự ảnh hưởng của các loại chất phụ gia tạo đông và các chất hỗ trợ đông tụ đến quá trình đông tụ<br /> protein đậu nành, từ đó hỗ trợ cho các nhà sản xuất có thêm cơ sở khoa học để thực hiện quá trình đông tụ<br /> trong sản xuất đậu hũ.<br /> 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 2.1. Vật liệu nghiên cứu<br /> Nguồn nguyên liệu đậu nành được cung cấp bởi công ty TNHH TM- Dịch vụ Xuân Hồng (Việt<br /> Nam).<br /> Chỉ tiêu chất lượng: theo QĐ 46/2007/QĐ-BYT.<br /> Các chất đông tụ sử dụng nghiên cứu:<br /> CaSO4.2H2O; CaCl2. 2H2O; MgCl2.6H2O: Các hoá chất này được cung cấp bởi công ty Guangdong<br /> Guanghua Chemical Factory Co. Ltd. China<br /> GDL (Glucono Delta Lactone): được cung cấp bởi công ty Qingdao Century Longlive Int’l Trade<br /> Co. Ltd. China.<br /> Chất hỗ trợ đông tụ cho nghiên cứu là Carrageenan được cung cấp bởi HiMedia Laboratories Pvt.<br /> Ltd. India.<br /> 2.2. Nội dung nghiên cứu<br /> 2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng các chất tạo đ ng đến t nh chất c lý sản ph m<br /> Dịch sữa đậu nành sau khi lọc, hiệu chuẩn về nồng độ protein 7% (w/w) bằng soy protein [4] và pH<br /> ở khoảng 6,5 bằng dung dịch HCl. Tiến hành gia nhiệt đến 75 ºC / 5 phút, tiếp tục gia nhiệt đến 90 ºC/10<br /> phút để biến tính protein trong dịch sữa [7, 8]. Sau đó, các chất đông tụ được bổ sung với nồng độ phù<br /> hợp và dịch sữa sẽ được để yên trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 85 ºC/40 phút để tạo thành khối đông [6,8].<br /> Khảo sát ảnh hưởng của các chất tạo đông theo cơ chế sử dụng cầu nối nhờ các cation hoá trị II và<br /> các chất được khảo sát bao gồm: Calcium sulphate (CaSO4.2H2O); Calcium Chloride (CaCl2.2H2O);<br /> Magnesium Chloride (MgCl2.6H2O) với nồng độ 0,1-0,4% (w/w).<br /> Khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông theo cơ chế đông tụ đẳng điện và quá trình khảo sát này được<br /> thực hiện trên chất tạo đông là GDL (Glucono Delta Lactone) với nồng độ 0,1÷0,4% (w/w).<br /> Các chỉ tiêu cơ lý theo dõi: độ cứng, độ đàn hồi, độ dẻo và độ cố kết của khối đông.<br /> 2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng các chất tạo đ ng đến khả năng giữ nước của sản ph m<br /> Khảo sát ảnh hưởng của các chất tạo đông theo cơ chế sử dụng cầu nối nhờ các cation hoá trị II và<br /> các chất được khảo sát bao gồm: Calcium sulphate (CaSO4.2H2O); Calcium Chloride (CaCl2.2H2O);<br /> Magnesium Chloride (MgCl2.6H2O) với nồng độ 0,1-0,4% (w/w).<br /> Khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông theo cơ chế đông tụ đẳng điện và quá trình khảo sát này được<br /> thực hiện trên chất tạo đông là GDL (Glucono Delta Lactone) với nồng độ 0,1-0,4% (w/w).<br /> Các chỉ tiêu cơ lý theo dõi: khả năng giữ nước của khối đông trong 24 giờ; trong điều kiện bảo<br /> quản 4 ºC.<br /> 2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng chất h trợ đ ng tụ carrageenan) đến khả năng giữ của nước sản ph m<br /> Khảo sát ảnh hưởng của chất hỗ trợ đông tụ carrageenan ở nồng độ 0,5 và 1% (w/w).<br /> Sự tương tác giữa chất hỗ trợ đông tụ với các chất đông tụ theo những cơ chế khác nhau đến khả<br /> năng giữ nước sản phẩm.<br /> 144<br /> <br /> Ảnh hưởng của các chất đ ng tụ đến t nh chất khối đ ng protein tr n dịch sữa đậu nành hàm lượng 7%<br /> Các chỉ tiêu cơ lý theo dõi: khả năng giữ nước của khối đông trong 24 giờ; trong điều kiện bảo<br /> quản 4 ºC.<br /> 2.3. Phƣơng pháp phân tích<br /> Độ cứng (hardness), độ đàn hồi (springiness), độ dẻo (gumminess), độ cố kết (cohension): Các thông<br /> số này được đo bằng phép thử TPA (texture profile analysis) và thiết bị Instron TA.TX2. TPA là phép thử<br /> mô phỏng theo những điều kiện mà thực phẩm trải qua trong suốt quá trình ăn.<br /> Xác định hàm lượng protein: bằng phương pháp Kjeldahl (AOAC 984.13, 2000) nhân với hệ<br /> số 5,47.<br /> Xác định khả năng giữ nước: thông qua hàm lượng nước tách ra trong 24 giờ bằng phương pháp<br /> Amstrong, Hill, Schrooyen, và Mitchell (1994) [9].<br /> Phương pháp xử lý số liệu: phân tích dữ liệu đa biến bằng thuật toán MFA nhằm đánh giá ảnh hưởng<br /> của các yếu tố đến quá trình đông tụ. Số liệu phân tích đa biến trên phần mềm R phiên bản 3.0.2.<br /> 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 3.1. Kết quả ảnh hƣởng các chất tạo đông đến tính chất cơ lý sản phẩm<br /> 3.1.1. Ảnh hưởng của các chất đ ng tụ đến độ cứng của sản ph m<br /> 5,0<br /> <br /> Độ cứng (N)<br /> <br /> 4,0<br /> 3,0<br /> 2,0<br /> 1,0<br /> <br /> a)<br /> <br /> 0,0<br /> 0,1<br /> <br /> 0,2<br /> <br /> 0,3<br /> <br /> 0,4<br /> <br /> Nồng độ chất đông tụ (%w/w)<br /> <br /> ình a. Kết quả khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông đến độ cứng sản phẩm.<br /> (♦) CaSO4. (■) GDL. (●) MgCl2 (▲) CaCl2<br /> <br /> Khi đông tụ bằng các cation độ cứng tăng đều từ nồng độ chất đông tụ 0,1-0,3% (w/w) và giảm ở<br /> 0,4% (w/w). Đối với Cation Ca2+ (CaSO4 và CaCl2) và Mg2+ (MgCl2): thì cation Mg2+ cho sản phẩm có<br /> độ cứng lớn hơn cation Ca2+. Điều này cho thấy loại chất đông tụ ảnh hưởng đến tính chất tạo khối đông<br /> của sản phẩm (Hình 1a).<br /> Nghiên cứu cho thấy, khi tiến hành đông tụ bằng phương pháp pH đẳng điện thì khối đông có độ<br /> cứng lớn hơn phương pháp sử dụng cation. Một số nghiên cứu đã công bố cho thấy, khối đông có độ cứng<br /> cao hơn các cation do trong khối đông hình thành nhiều các liên kết gốc kỵ nước và S-S [10,11].<br /> Khi cùng là các anion hoá trị 1 như Clˉ (MgCl2, CaCl2) độ cứng của sản phẩm có xu hướng giảm từ<br /> nồng độ 0,4% (w/w) trong khi đó anion SO42ˉ (CaSO4) vẫn có xu hướng tăng lên, điều này cho thấy khi<br /> độ âm điện của hợp chất đông tụ càng lớn thì sẽ cho sản phẩm có độ cứng cao hơn độ âm điện nhỏ và<br /> không phụ thuộc vào các cation đi kèm theo chúng.<br /> 3.1.2. Ảnh hưởng của các chất đ ng tụ đến độ dẻo của sản ph m<br /> Khi tăng nồng độ chất đông tụ CaSO4 và MgCl2 ở hàm lượng protein 7% (w/w) thì độ dẻo của sản<br /> phẩm ngày càng tăng. Khi tăng nồng độ CaCl2 hầu như không ảnh hưởng đến độ dẻo của sản phẩm (Hình<br /> 1b). Điều này cho thấy, dù là các cation hóa trị II nhưng khi kết hợp với các ion âm khác nhau sẽ làm ảnh<br /> hưởng đến tính chất của khối đông tụ [11].<br /> Độ dẻo của sản phẩm không phụ thuộc vào độ âm điện Clˉ(MgCl2; CaCl2) hay SO42ˉ (CaSO4). Hầu<br /> hết ảnh hưởng của các ion âm này sẽ không được biểu hiện và bị chi phối bởi các cation kết hợp với<br /> chúng.<br /> 145<br /> <br /> Đ<br /> <br /> ai gu n hư ng<br /> <br /> 2,5<br /> <br /> Độ dẻo (N)<br /> <br /> 2,0<br /> 1,5<br /> 1,0<br /> 0,5<br /> <br /> b)<br /> <br /> 0,0<br /> 0,1<br /> <br /> 0,2<br /> <br /> 0,3<br /> <br /> 0,4<br /> <br /> Nồng độ chất đông tụ (%w/w)<br /> <br /> ình b. Kết quả khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông đến độ dẻo sản phẩm.<br /> (♦) CaSO4. (■) GDL. (●) MgCl2 (▲) CaCl2<br /> <br /> 3.1.3 Ảnh hưởng của các chất đ ng tụ đến độ đàn h i của sản ph m<br /> <br /> Độ đàn hổi (mm)<br /> <br /> Đông tụ theo cơ chế cation sử dụng Ca2+ (CaSO4) và Mg2+ (MgCl2), độ đàn hồi tăng đều từ nồng độ<br /> chất đông tụ 0,1- 0,3% (w/w), sau đó có xu hướng giảm từ nồng độ 0,4% (w/w). Sự thay đổi về nồng độ<br /> CaCl2 không ảnh hưởng đến độ đàn hồi tương tự như việc không ảnh hưởng đến độ dẻo của sản phẩm<br /> (Hình 1c).<br /> 15<br /> 10<br /> 5<br /> <br /> c)<br /> <br /> 0<br /> 0,1<br /> <br /> 0,2<br /> <br /> 0,3<br /> <br /> 0,4<br /> <br /> Nồng độ chất đông tụ (%w/w)<br /> ình c. Kết quả khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông đến đàn hồi cứng sản phẩm.<br /> (♦) CaSO4. (■) GDL. (●) MgCl2 (▲) CaCl2<br /> <br /> Đông tụ bằng GDL cho độ đàn hồi cao hơn so với cation Ca2+ (CaSO4), Mg2+ (MgCl2). Trong trường<br /> hợp sử dụng pH đẳng điện, các liên kết hydro trong GDL- Protein đóng vai trò quan trọng trong việc hình<br /> thành mạng lưới, tạo nên độ đàn hồi cho cấu trúc.<br /> Các ion âm không ảnh hưởng rõ rệt lên độ đàn hồi của sản phẩm, chúng được biểu hiện và ảnh<br /> hưởng dựa trên sự kết hợp với các cation và hàm lượng protein khác nhau. Độ đàn hồi SO42- (CaSO4) và<br /> Cl- (MgCl2) tăng theo sự gia tăng nồng độ chất đông tụ. Clˉ (CaCl2) không ảnh hưởng đến độ đàn hồi khi<br /> gia tăng nồng độ chất đông tụ [11].<br /> 3.1.4. Ảnh hưởng của các chất đ ng tụ đến độ cố kết của sản ph m<br /> Độ cố kết ở mức 0,1% (w/w) là cao nhất đối với các chất đông tụ vì khi đó mẫu chưa đông tụ hoàn<br /> toàn, hàm lượng nước thoát ra nhiều dẫn đến lực cản của nước lên đầu dò máy cấu trúc tăng (Hình 1d).<br /> Khi gia tăng nồng độ các chất đông tụ Ca2+ hay Mg2+ không ảnh hưởng nhiều đến độ có kết của sản phẩm.<br /> Đông tụ theo cơ chế pH có độ cố kết không khác nhiều so với đông tụ nhờ cation hoá trị II.<br /> Ion Clˉ (CaCl2, MgCl2) không ảnh hưởng nhiều đến độ cố kết cấu trúc sản phẩm như SO42- (CaSO4).<br /> Ion SO42- khi phối hợp với các cation hoá trị II sẽ cho sự ảnh hưởng đến độ cố kết hơn là ion Cl -, Nguyên<br /> nhấn chính là do tốc độ hình thành khối đông của ion SO42- (CaSO4) chậm hơn ion Cl- (CaCl2, MgCl2), vì<br /> vậy làm cho cấu trúc mạng có độ bền cao hơn.<br /> <br /> 146<br /> <br /> Độ cố kết (N)<br /> <br /> Ảnh hưởng của các chất đ ng tụ đến t nh chất khối đ ng protein tr n dịch sữa đậu nành hàm lượng 7%<br /> 1,4<br /> 1,2<br /> 1,0<br /> 0,8<br /> 0,6<br /> 0,4<br /> 0,2<br /> 0,0<br /> <br /> d)<br /> 0,1<br /> <br /> 0,2<br /> <br /> 0,3<br /> <br /> 0,4<br /> <br /> Nồng độ chất đông tụ (%w/w)<br /> <br /> ình d. Kết quả khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông đến độ cố kết sản phẩm.<br /> (♦) CaSO4. (■) GDL. (●) MgCl2 (▲) CaCl2<br /> <br /> Khả năng giữ nước (%<br /> w/w)<br /> <br /> 3.2. Kết quả ảnh hƣởng các chất tạo đông đến khả năng giữ nƣớc của sản phẩm<br /> 80<br /> 60<br /> 40<br /> 0,1<br /> <br /> 0,2<br /> <br /> 0,3<br /> <br /> 0,4<br /> <br /> Nồng độ chất đông tụ (%w/w)<br /> <br /> ình<br /> <br /> Kết quả khảo sát ảnh hưởng chất tạo đông đến khả năng giữ nước của sản phẩm.<br /> (♦) CaSO4. (■) GDL. (●) MgCl2 (▲) CaCl2<br /> <br /> Khả năng giữ nước này một phần phản ánh được độ bền của cấu trúc mạng sau khi đã đông tụ. Khả<br /> năng giữ nước càng cao thì độ bền cấu trúc càng tốt. Kết quả cho, khả năng giữ nước của khối đông sử<br /> dụng chất đông tụ là cation Mg2+ (MgCl2) cao hơn so với Ca2+ (CaSO4; CaCl2) (Hình 2). Theo<br /> Prabhakaran và cộng sự, 2006, cation Mg2+ có cơ chế đông tụ khác với với các chất đông tụ khác, do quá<br /> trình hình thành nút mạng khác nhau giữa các cation Mg2+ và Ca2+ [12,13].<br /> Khả năng giữ nước trong quá trình đông tụ theo cơ chế pH đẳng điện cho kết quả cao hơn so đông tụ<br /> theo cơ chế cation hoá trị II. Theo Kamel và L.deMan, 1986 ; Lu và cộng sự, 1980, tốc độ giảm pH có<br /> ảnh hưởng đáng kể đến quá trình đông tụ protein. Khi tốc độ giảm pH càng nhanh thì cấu trúc càng không<br /> chặt chẽ, hàm lượng nước thoát ra nhiều. Khi bổ sung GDL vào dịch sữa thì cần có khoảng thời gian để<br /> GDL chuyển sang dạng acid gluconic, ở thời gian đầu, tốc độ giảm pH chậm làm cho mạng lưới cấu trúc<br /> hình thành chậm hơn nên làm cho cấu trúc tăng khả năng giữ nước [10,12].<br /> Các ion âm Clˉ (CaCl2) và SO42- (CaSO4) ảnh hưởng khác nhau đến khả năng giữ nước của cấu trúc.<br /> Kết quả cho thấy khả năng giữ nước của các ion âm SO42- luôn cao hơn các ion âm Clˉ, Theo Prabhakaran<br /> và cộng sự, 2006, kết quả này là do thời gian hình thành cấu trúc mạng không gian bên trong khối đông.<br /> Quá trình hình thành mạng lưới của ion âm SO42- là rất chậm so với ion âm Clˉ, thời gian hình thành<br /> mạng lưới càng chậm thì khả năng giữ nước bên trong mạng cấu trúc càng tốt [12].<br /> 3.3. Kết quả ảnh hƣởng chất hỗ trợ đông tụ (carrageenan) đến khả năng giữ nƣớc của sản phẩm<br /> Kết quả cho thấy, sự góp mặt của chất hỗ trợ đông tụ carrageenan tác động chủ yếu lên khả năng giữ<br /> nước của sản phẩm (Hình 3b, 3c, 3d). Khi nồng độ carrageenan bổ sung càng nhiều thì khả năng giữ nước<br /> của sản phẩm càng cao. Theo KaRim và cộng sự, 1999, do sự xuất hiện của chất hỗ trợ đông tụ<br /> carrageenan bổ sung điện tích âm vào dịch sữa, hình thành các liên kết đồng tạo gel giữa proteincarrageenan và các liên kết hydro làm tăng khả năng giữ nước của sản phẩm [13].<br /> Khi bổ sung carrageenan vào dịch sữa đông tụ bằng pH đẳng điện cũng làm tăng khả năng giữ nước<br /> của sản phẩm. Khi bổ sung carrageenan ở hàm lượng 0,5% (w/w) làm tăng khả năng giữ nước tốt hơn ở<br /> nồng độ 1% (w/w), kết quả này có sự khác biệt so với cơ chế đông tụ bằng các cation (Hình 2a). Điều này<br /> được lý giải là do khi đông tụ bằng GDL sẽ cho nhiều liên kết hydro hơn phương pháp sử dụng các<br /> 147<br /> <br />