Xemtailieu Tải về Protein đậu nành và giá trị dinh dưỡng
Protein đậu nành – giá trị sinh học Mục Lục I. Tổng quan về Protein đậu nành:..............................................................................3 1. 2. II. Cây đậu nành:.....................................................................................................3 Thành phần hóa học của đậu nành:...................................................................6 Protein đậu nành:.....................................................................................................7 1. Thành phần Protein đậu nành:...........................................................................7 a. b. c. 2. Tính chất của Protein đậu nành:......................................................................11 a. b. c. 3. III. Sự phân li và sự tập hợp của protein đậu nành:...........................................11 Sự tạo gel của protein đậu nành:..................................................................12 Một vài tính chất khác:.................................................................................13 Giá trị dinh dưỡng:...........................................................................................13 Protein đậu nành trong sản xuất:.........................................................................14 1. Các phương pháp xác định giá trị Protein:......................................................14 a. b. 2. Các phương pháp chính:...............................................................................14 Các phương pháp khác:................................................................................15 Các phương pháp tách Protein:........................................................................16 a. b. c. IV. Globulin 11S:..................................................................................................8 Globulin 7S:....................................................................................................9 Chuỗi 2S:.......................................................................................................11 Soy Protein Concentrates.............................................................................16 Soy Protein isolate:.......................................................................................17 Protein cấu trúc ( Textured Protein).............................................................18 Giá trị sinh học:...................................................................................................18 1. Vai trò của Protein đậu nành đối với sức khỏe:...............................................18 a. b. c. d. e. f. g. Protease inhibitors:.......................................................................................18 Phytates:........................................................................................................19 Phytosterols :................................................................................................19 Saponins:.......................................................................................................19 Phenolic acids...............................................................................................19 Lecithin.........................................................................................................19 omega-3 fatty acids:......................................................................................20 Tiểu luận Hóa Sinh Trang 1 Protein đậu nành – giá trị sinh học h. Isoflavones (phytoestrogens):.......................................................................20 i. Đậu nành có khả năng chữa được bệnh tim mạch:.........................................22 l. Đậu nành chữa được bệnh xương:...................................................................22 m. Đậu nành có thể phòng chống được bệnh ung thư:.....................................23 n. Đậu nành và bệnh thận:................................................................................23 o. Đậu nành và ảnh hưởng sinh lý của phụ nữ:................................................24 p. Đậu nành và sức khỏe của trẻ con:...............................................................24 2. Thực phẩm chức năng:.....................................................................................25 a. b. Hạt Ðậu Nành Tươi Và Khô.........................................................................25 Những sản phẩm Ðậu Nành Phương Tây....................................................27 Tài liệu tham khảo.........................................................................................................29 Tiểu luận Hóa Sinh Trang 2 Protein đậu nành – giá trị sinh học I. Tổng quan về Protein đậu nành: 1. Cây đậu nành: Giới Ngành Lớp Bộ Họ Phân họ Giống Loài Tên thứ hai : Plantae : Magnoliophyta : Magnoliopsida : Fabales : Fabaceae : Faboideae : Glycine : max : Glycine max Năm 2838 trước công nguyên, hoàng đế Trung Quốc Sheng Nung viết Materia Medica. Trong tài liệu này, cây đậu nành được ghi chú là có giá trị vì khả năng làm thuốc. Đậu nành được trồng đầu tiên ở Bắc Trung Quốc, từ đây đã truyền sang Nhật, Hàn Quốc và Nam Á. Đậu nành đã được biết đến như là một thứ thuốc ở các tài liệu từ Trung Quốc, Ai Cập và Mesopotamia ở những năm 1500 trước công nguyên hay sớm hơn. Ở thời ấy, những hợp chất đã lên mốc, lên men từ đậu nành đã được sử dụng như là những chất kháng sinh để trị vết thương và giảm sưng. Năm 1712, đậu nành được giới thiệu vào Châu Âu bởi Englebert Kaempfer, nhà thực vật học người Đức đã được học ở Nhật. Một nhà thực vật học người Thụy Điển Carl von Linne đã hoàn tất nghiên cứu đậu nành và đặt tên cho nó là Glycine max bởi những nốt sần ở rễ. Không may là đất và khí hậu không thích hợp ở Châu Âu đã làm cho sự thử nghiệm sản xuất đậu nành bị ngưng. Cây đậu nành đến Mỹ những năm 1800. Thời đó đậu nành được sử dụng như một ballast (vật nặng để giữ cho tàu thuyền thăng bằng khi không có hàng) cho những thuyền có hành trình xa từ Trung Quốc và được dỡ hàng nhường chỗ cho 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 10000 giống đậu nành khác phục vụ cho mục đích nghiên cứu ở Mỹ. Năm 1920, tiến sĩ 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 Tiểu luận Hóa Sinh Trang 3 Protein đậu nành – giá trị sinh học thời cơ cho tới khi những cánh đồng đậu nành ở Trung Quốc bị tàn phá trong thế chiến thứ II và cuộc nội chiến ở Trung Quốc năm 1940. 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 định 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 mà không được bọc một màng thì nó sẽ tạo thành nốt sần không có tác dụng. Ở trong túi, vi khuẩn nhân nhanh cho tới khi một vài vi khuẩn hoặc dạng vi khuẩn được hình thành. Nốt sần có tập tính sinh trưởng hữu hạn và bám vào rễ, phần giữa nốt sần là tế bào nhu mô đầy túi Bacteroids. Túi Bacteroids chiếm 80% thể tích tế bào, còn lại 20% là nguyên sinh chất và các thành phần khác. Phần giữa của Bacteroids là những tế bào không bị nhiễm vi khuẩn và phân chia mạnh tạo thành ống dẫn (nơi trao đổi giữa tế bào chủ và Bacteroids cố định đạm. Nốt sần có thể tăng trưởng đến 60 ngày thì bắt đầu giảm tuổi thọ từ giữa và tiến dần ra ngoài, cuối cùng bị thối. Đạm được cố định ở Bacteroids. Enzyme nitrogenase nằm ở Bacteroids chứa từ 2-5% tổng số đạm của nốt sần, nó có 2 ngăn : ngăn 1 chứa Mo-Fe-protein gọi là dinitrogenase và ngăn 2 là Fe-protein gọi là dinitrogenase reductase. Trong quá trình cố định đạm sinh ra H2 . Leghaemoglobin có ở trong nguyên sinh bao quanh Bacteroids và ở vỏ của Bacteroids, có vai trò đưa oxy vào mô nốt sần. Sản phẩm đầu tiên của cố định đạm là NH 3 do vi khuẩn Brady Rhizobium japonicum tiết ra hầu hết. NH3 sau đó chuyển hóa vào glutamin và glutamate ở cylosol tế bào chủ, các nhà khoa học cũng cho rằng NH 3 oxi hóa thành NO3- ở trong Bacteroids. Đậu nành thuộc nhóm vận chuyển ureide, allatoin và allansoic acid là dạng đạm chính được chuyển hóa từ nốt sần vào cây. Ureide thủy phân thành urê và glyoxylate dưới sự xúc tác của allantoinase và allantoicase cho thấy trong quá trình chuyển hóa của allantoase dưới xúc tác của allantoicase. Allantoicase được hình thành được hình thành dưới xúc tác của ureidoglycolase, nó chuyển thành glyoxylate và hai phân tử urê tiếp theo lại được chuyển hóa do men urease thành amin acid. Urease có mặt trong các bộ phận của cây. Hoạt tính urease bị ức chế do thiếu nitơ nhưng Ni kích thích hoạt tính của urease, khi thiếu Ni dù đậu trồng ở điều kiện có nitơ, NO 3- hay NH4 thì hiện tượng bị độc do urê có thể xảy ra, do đó urê là sản phẩm của quá trình chuyển hóa nitơ trong điều kiện cố định hay không cố định đạm. Cây đậu nành cho nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành quả chiếm 20-80%. 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 Tiểu luận Hóa Sinh Trang 4 Protein đậu nành – giá trị sinh học nhau nhưng không dính vào nhau. Bộ nhị gồm 10 nhị chia làm hai nhóm, nhóm 1 gồm 9 nhị 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 nhị. Hình: Cây đậu nành 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 bị ép chặt vào vỏ hạt. Lớp ngoài nội nhũ gọi là lớp aleuron gồm những tế bào hình lập phương nhỏ chứa đầy đạm. 2. Thành phần hóa học của đậu nành: Thành phần hóa học của đậu nành Tiểu luận Hóa Sinh Trang 5 Protein đậu nành – giá trị sinh học Thành phần Giá trị hóa học Độ ẩm 8-10% Protein 35-45% Lipid 15-20% Hydratecarbon 15-16% Cellulose 4-6% Vitamin A 710 UI Vitamin B1 300 UI Vitamin B2 90 UI Vitamin C 11 UI Muối khoáng 4,6% Hàm lượng acid amin không thay thế trong protein đậu nành Các acid amin Giá trị không thay thế Tiểu luận Hóa Sinh Tryptophan 1,1% Leucine 8,4% Isoleucine 5,8% Valine 5,8% Threonine 4,8% Lysine 6,0% Methionine 1,4% Phenylalanine 3,8% Trang 6 Protein đậu nành – giá trị sinh học Các acid béo không thay thế có giá trị dinh dưỡng cao Dạng Các acid béo Giá trị Acid linoleic 52-65% Không Acid linolenoic 2-3% no Acid oleic 25-36% Acid panmitic 6-8% Acid stearic 3-5% Acid arachidoic 0,1-1,0% No Carbohydrates trong đậu nành thường có : các polysaccharide không hòa tan như hemicellulose, các peptin, cellulose và các oligosaccharide như hexose, rafinose, stachiose, verbascose. Tro của đậu nành rất giàu sắt và kẽm. II. Protein đậu nành: 1. Thành phần Protein đậu nành: Sau khi hoà tan trong nước hoặc ở PH kiềm nhẹ, các protein của đậu nành có thể tách ra nhiều đoạn bằng các sắc kí thấm gel, bằng điện di, bằng siên li tâm…..Với phương pháp siên li tâm người ta tách ra được 4 đoạn với ứng với các hệ số sa lắng S20,W là 2, 7, 11, 15 Đọan Tỷ lệ (% trọng lượng) Các hợp phần prôtêin 2S 7S 11S 15S ~15 ~35 ~40 ~10 Các Xitocrom chất C amilaz kìm a hãm tripxin Khối 7860- 12000 lượng 21500 Tiểu luận Hóa Sinh 62000 Lipoxi genaza Hema- Globulin Globuli glutinin 7S n 11S 10200 0 110000 140000 320000- 600000 350000 Trang 7 Protein đậu nành – giá trị sinh học phân tử 175000 Tỷ lệ và đặc trưng của các đọan protêin hòa tan trong nước của đậu tương Các globulin 7S và 11 S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt. Tỷ lệ nằm giữa 0,5 và 3 a. Globulin 11S: được cấu tạo từ 12 “tiểu phần” tương đối ưa béo : +6 tiểu phần có tính axit (A) +6 tiểu phần có tính kiềm (B) Người ta đã biết “tiểu phần” khởi đầu AB là đơn chuỗi được tách ra do sự thủy phân ở gian đọan cuối “ribosom”. Polipeptit A luôn luôn gắn liền với B qua cầu đisunfua. Do đó người ta cũng có thể coi glixinin được cấu tạo từ 6 “tiểu phần” AB. Mô hình cấu trúc của Globulin 11 S hay glixinin: các đơn vị được sắp xếp thành hai hình sáu cạnh chồng lên nhau tạo cho phân tử có 1 hình thể cầu rắn chắc. Mỗi tiểu phần A sẽ nằm gần 3 tiểu phần B và ngược lại. Trong phân tử có từ 42 đến 46 nguyên tử S ở dưới dạng các cầu disunfua nối các dưới đơn vị hoặc trong nội bộ một dưới đơn vị. Sự có mặt một nhóm tiol sẽ làm dễ dàng cho sự trao đổi cầu disunfua H1.Glixini gồm H2. Sơ đồ cấu trúc của phân tử Glixinin 6 “tiểu phần” AB n A- tiểu phần có tính axít B- tiểu phần có tính kiềm Tiểu luận Hóa Sinh Trang 8 Protein đậu nành – giá trị sinh học H3. Phân tử glixinin Glixinin dễ dàng phân li thành các “tiểu phần” của mình khi gia nhiệt đến 80 C, ở lực ion thấp(0,01), ở PH axit hay kiềm hoặc khi có mặt urea, chất tẩy rửa hoặc là tác nhân khử. Khi lực ion cao hơn thì cấu trúc bậc bốn lại bền vững. Ở pH trung tính và có lực ion bằng 0.1 glixinin tự liên hợp lại nhưng mức độ trùng hợp còn bé. 0 b. Globulin 7S: là -conglixinin, thường chiếm gần 35% trọng lượng protein của hạt, là một glucoprotein chứa gần 5% gluxit. Phân tử cấu tạo nên từ 3 tiểu phần , ’, và , có tính axit. + Các tiểu phần , ’(M~ 54000) có thành phần axit amin rất giống nhau, thiếu xistein và xistin. + tiểu phần (M~42000) không chứa xistein và metionin. Ơ PH giửa 5 và 10, khi lực ion yếu (M~0,1), -conglixinin tạo thành 1 dime gồm 6 tiểu phần (M~370000).Khi ở môi trường axit hoặc bazơ hay khi thẩm tích ở lực ion 0,5 thì phân tử sẽ tự phân li thành các tiểu phần. Sơ đồ các tiểu phần của 7S Trong các thực phẩm có PH trung tính và không được gia nhiệt thì các globulin 7S và 11S nói chung đều ở trạng thái hoạt động, không bị biến tính, phân tử ở dạng dime (7S) và oligome (11S) vì lực ion yếu.Các xử lí nhiệt và thay đổi PH sẽ làm biến tính cấu trúc bậc 2, bậc 3 và bậc 4. Trong đọan 7S còn có: Tiểu luận Hóa Sinh Trang 9 Protein đậu nành – giá trị sinh học + Các hemaglutinin(lectin) mà phân tử của chúng có thể tạo phức khá bền vững với các hợp chất gluxit.Tương tác giữa các lectin với các glucoprotein có mặt trên bề mặt các hồng cầu sẽ làm ngưng kết các tế bào này. Loại carbonhydrat này chứa prôtêin được cho là thành phần tạo nên 4 subunits không đồng nhất, mỗi loại có phân tử lượng dao động từ 30.000 đến 120.000. Trong vài loại thực phẩm hemaglutinin được chỉ ra là làm giảm sự tiêu thụ của prôtêin nhưng chúng không làm ảnh hưởng đến chất lượng của prôtêin đậu nành. +Các chất kìm hãm proteaza như antitripxin Kunitz, antitripxin Bowman- Birk + Có thể bị khử hoạt nếu sản phẩm được gia nhiệt đầy đủ trong điều kiện môi trường ấm. + Lipoxygenase là 1 lọai prôtêin có phân tử lượng khỏang 105.000. Enzym này tạo nên cấu trúc của hydroperoxides bằng cách thêm oxygen vào nối đôi của axit linoleic và linolinic. Sự đứt gãy của hydroperoxides có thể dẫn đến sự ôxi hóa lipit và sự tạo thành flavor trong prôtêin đậu nành. 10 loại hương đậu có liên quan tới prôtêin đậu nành được cho là đến từ sự biến tính do ôxi hóa của lipid có liên kết chặt chẽ với phân tử prôtêin. Phân tử -conglixinin c. Chuỗi 2S: Chứa từ 8-22% prôtêin đậu nành và bao gồm 1 số enzym. Phân tử lượng trung bình 26.000. Tiểu luận Hóa Sinh Trang 10 Protein đậu nành – giá trị sinh học Chứa chất ức chế trypsin. Phần nhỏ hơn của những chất ức chế này là chất ức chế Bowman-Birk, gồm 71 amino axit không tan có phân tử lượng 7861. Mặc dù phân tử lượng nhỏ nhưng prôtêin này có thể tạo dime, trime hoặc liên kết với các prôtêin khác. 1 lọai chất ức chế trypsin khác là Kunitz. Nó lớn hơn nhiều, gồm 181 axit amin và có phân tử lượng 21.500. Prôtêin này có 2 cầu disunfua và không được chắc như Bowman-Birk Là 1 loại prôtêin có tính đối xứng cao bao gồm nhiều vòng liên kết chặt chẽ. Những vòng này được giữ chặt bởi 7 liên kết disunfit. Trong khi tổng lượng prôtêin đậu nành có rất ít lưu hùynh thì chất ức chế này có nhiều systein. Tác dụng ức chế trypsin là do liên kết giữa lysin-16 và serine-17, thường thì trypsin có thể tách liên kết Lys-Ser, nhưng cấu trúc vòng ngăn quá trình tách xảy ra. Vì vậy, trypsin bám vào phân tử , nhưng không tách được liên kết, từ đó không được giải phóng để tách liên kết khác. Ơ 1 đầu khác của phân tử Leucine-43 và serine-44 gây ra tác dụng tương tự với chymotrypsin. Do có nhiều liên kết disunfit nên phân tử prôtêin nhỏ này có cấu trúc vững chắc, bền ới nhiệt, khó bị biến tính. Liên kết giữa Arginine-63 và isoleucine-64 tạo cơ chế ức chế động. Trypsin có thể tách liên kết này nhưng nó không thể được giải phóng khi tiếp xúc với liên kết đó. Chuỗi 3 chỉ ra liên kết phức tạp giữa Kunitz và porcine trypsin. Liên kết Arg-Ile tiếp xúc với phần hoạt động của phân tử trypsin. Phổ tia X cho thấy có đến 300 nguyên tử ở chỗ tiếp xúc 2 prôtêin này nên chất ức chế đủ mạnh để vô hoạt trypsin. 2. Tính chất của Protein đậu nành: a. Sự phân li và sự tập hợp của protein đậu nành: Khi đun nóng dung dịch -conglixinin loãng ở PH=7-8 và lực ion yếu, đến 100 C thì các phân tử của chúng sẽ phân li thành các tiểu phần mà không kèm theo các hiện tượng tập hợp phân tử. 0 Khi gia nhiệt đến 1000C dung dịch glixinin có nồng độ loãng(