Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế biến thực phẩm chức năng từ đậu nành nảy mầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO T Ờ ĐẠ C CẦ T T C C C C Ả Ẩ T ẠT ĐẬ À Ẩ Ầ Ậ T T T À C T ỰC Ẩ Cần Thơ, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO T Ờ ĐẠ C CẦ T T C C C C Ả Ẩ T ẠT ĐẬ À Ẩ Ầ ẬN ÁN T T T À C T ỰC Ẩ C Ộ Ớ Ẫ s Ts ÀT TOÀ Ts T C T Cần Thơ, 2018 LỜI CẢ Luận án hoàn thành ngoài sự nổ lực của bản thân còn nhờ sự hỗ trợ rất lớn lao từ các đơn vị và cá nhân trong và ngoài Trường. Xin trân trọng gửi lời tri ân sâu sắc đến những tấm lòng của quý Thầy, Cô, gia đình, người thân cùng bạn bè! Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Bộ môn Sinh lý Sinh hóa – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, Khoa Khoa học Tự nhiên, Phòng Đào tạo, Khoa Sau Đại học, Phòng Quản lý Khoa học và Phòng Tài vụ Trường Đại học Cần Thơ đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi được thực hiện chương trình Nghiên cứu sinh trong những năm qua. Tôi xin trân trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn chính Gs. Hà Thanh Toàn và Cô hướng dẫn phụ Ts.

Phan Thị Bích Trâm, trong thời gian qua đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu, chăm bồi kiến thức và hoàn thành luận án. Xin cảm ơn sâu sắc đến PGs. Nguyễn Minh Thủy đã hướng dẫn giúp tôi hoàn thành chuyên đề chuyên môn. Đặc biệt, trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình cả về điều kiện vật chất và kinh nghiệm quí báu về kiến thức chuyên môn y dược từ các Thầy, Cô thuộc bộ môn Dược lý, Khoa Dược, Trường Đại học Y–Dược Cần Thơ, đặc biệt là Ths.

Cao Thị Kim Hoàng, PGs. Dương Xuân Chữ và Ths. Nguyễn Thị Hạnh trong phần thí nghiệm in-vivo tại phòng thí nghiệm bộ môn Dược lý. Bên cạnh đó còn có sự giúp đỡ của Ts.

Nguyễn Phước Đằng, bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, đã hỗ trợ cung cấp nguồn giống đậu nành cũng như thông tin liên quan. Xin chân thành cảm ơn Ts. Dương Minh Viễn, bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, đã hỗ trợ phương pháp phân tích isoflavone bằng HPLC. Đề tài hoàn thành còn nhờ công sức quý báu của Ths.

Văn Minh Nhựt, Khoa Công nghệ, đã thiết kế tủ nẩy mầm đậu nành điều khiển được nhiều thông số và là thiết bị chính trong phần nghiên cứu. Xin được bày tỏ lòng biết ơn đến PGs.Ts Lý Nguyễn Bình, điều phối dự án VLIR – NETWORK đã hỗ trợ 2 suất kinh phí dành cho NCS trong 2 năm cho tôi thực hiện phần nghiên cứu của mình. i Chân thành cảm ơn tập thể quí Thầy/Cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ và động viên tôi hoàn thành luận án này. Kết quả của luận án cũng nhờ vào sự đóng góp không nhỏ của Ths.

Nguyễn Thị Xuân Dung, nguyên cán bộ Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ sinh học, các em học viên cao học ngành Công nghệ thực phẩm và Công nghệ sau thu hoạch, các em sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, Hóa dược, Hóa học và Sinh học, trường Đại học Cần Thơ và các em sinh viên ngành Dược, trường Đại học Y–Dược Cần Thơ. Xin gửi đến gia đình, chồng và các con, anh, chị, bạn bè và những người thân lòng biết ơn và những tình cảm yêu thương nhất về sự giúp đỡ, động viên, chia sẻ để tôi có thêm nghị lực hoàn thành luận án. Cuối cùng, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc và sự kính yêu vô bờ bến đến Ba, Mẹ tôi, người đã cho tôi hình hài, trái tim và khối óc. Người đã nuôi dưỡng và giáo dục tôi bằng tất cả lòng yêu thương cho tôi có được cuộc sống ngày hôm nay và luôn là điểm tựa tinh thần cho tôi phấn đấu để vượt qua mọi thử thách! Trân trọng, Dương Thị Phượng Liên ii TÓM TẮT Luận án nghiên cứu chế biến sản phẩm sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và tàu hũ lụa với giá trị dinh dưỡng và chức năng được cải thiện do sử dụng đậu nành nẩy mầm.

Điều kiện trích ly polyphenol trong đậu nành tối ưu được thiết lập để xác định hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) và hoạt tính chống oxy hóa thông qua khả năng loại gốc tự do 1,1–diphenyl–2–picrylhydrazyl (DPPH) của các giống đậu nành ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Với điều kiện trích ly trong dung môi acetone 69%, tỷ lệ dung môi và đậu nành 8:1, quá trình được lặp lại 3 lần ở nhiệt độ 42oC trong thời gian 184 phút, giống đậu nành MTĐ 760 thể hiện hoạt tính chống oxy hóa cao nhất và được chọn làm nguyên liệu cho nghiên cứu. Các thông số của quá trình nẩy mầm đậu nành như nhiệt độ, điều kiện ánh sáng và nồng độ acid gibberellic (GA3) trong nước ngâm được khảo sát. Giá trị TPC, flavonoid tổng số (TFC), vitamin C và α-tocopherol cũng như IC50 của đậu nành đạt tối ưu khi quá trình nẩy mầm được thực hiện ở 25oC, trong điều kiện tối và ngâm đậu nành trong dung dịch GA3 có nồng độ 1 mg/L.

Quá trình nẩy mầm làm tăng hàm lượng protein và hoạt tính chống oxy hoá của đậu nành do sự gia tăng TPC, TFC, vitamin C, α-tocopherol, đặt biệt là sự gia tăng hàm lượng isoflavone và sự biến đổi từ dạng glucoside thành aglycone dưới tác dụng của enzyme β–glucosidase được hoạt hóa trong quá trình nẩy mầm. Bên cạnh đó, nẩy mầm làm giảm hàm lượng lipid, chất ức chế trypsin và acid phytic cùng với sự thủy phân các oligosaccharide do tác dụng của α–galactosidase được hoạt hóa trong quá trình nẩy mầm. Các biến đổi này cải thiện đáng kể giá trị dinh dưỡng và chức năng của hạt đậu nành. Thời gian nẩy mầm ảnh hưởng rất lớn đến giá trị dinh dưỡng, chức năng và chất lượng cảm quan của sản phẩm chế biến từ đậu nành nẩy mầm.

Thời gian nẩy mầm 42 giờ được kết luận là thích hợp nhất để chế biến sữa đậu nành và đậu hũ lụa. Để hiệu suất thu hồi chất khô và các hợp chất chống oxy hoá từ đậu nành cao, nhiệt độ nước nghiền đậu được khảo sát và 70oC được kết luận là nhiệt độ tối ưu. Chế độ tiệt trùng sữa đậu nành đóng chai được nghiên cứu nhằm đảm bảo duy trì chất lượng và an toàn thực phẩm. Tiệt trùng ở 121oC trong 3 phút là chế độ hiệu quả nhất cho sản phẩm.

Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) được sử dụng để xác định điều kiện tối ưu của nồng độ chất tạo gel glucono delta lacton, GDL (2,8–3,2g/L), nhiệt độ tạo gel (85–95oC) và thời gian tạo gel (40–50 phút) trong giai đoạn tạo gel tàu hũ lụa. TPC, vitamin C, hoạt tính chống oxy hoá, độ cứng gel và điểm cảm iii quan sản phẩm được sử dụng làm biến số. Sự tạo gel đậu hũ lụa với nồng độ GDL là 3 g/L ở nhiệt độ 90oC trong 44 phút cho chất lượng sản phẩm tốt nhất. Hiệu quả bảo vệ gan của sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và đậu hũ lụa từ đậu nành và đậu nành nẩy mầm đối với độc tính do CCl4 gây ra viêm gan mạn trên chuột được nghiên cứu.

Hiệu quả bảo vệ gan được đánh giá bởi tỷ lệ trọng lượng gan và trọng lượng cơ thể (L/B), nồng độ alanine aminotransferase (ALT) và cholesterol tổng số (TC) trong huyết thanh, malondialhydyde (MDA), protein carbonyl (PC) và vitamin C trong gan cũng như phân tích bệnh học mô gan. Sữa đậu nành đóng chai tiệt trùng và đậu hũ lụa được chế biến từ đậu nành nẩy mầm thể hiện khả năng bảo vệ gan cao hơn so với các sản phẩm tương ứng từ đậu nành chưa qua nẩy mầm. Từ khóa: Chống oxy hóa, đậu nành, nẩy mầm, sữa đậu nành, tàu hũ lụa. iv ABSTRACT The objectives of this study were to develop the processing procedure for sterilized bottled soymilk and silken tofu with improved nutritional and functional quality from germinated soybean seeds.

The optimum conditions for extraction phenolic compounds in soybeans were found to specify total phenolic content (TPC), and antioxidant activities assayed by 1,1–diphenyl–2– picrylhydrazyl (DPPH) radical-scavenging activity of various soybean varieties in Mekong Delta. By extraction with acetone concentration 69%, the ratio of solvent and soybean 8:1 (v/w), extraction for three cycles at the temperature 42°C during 184 minutes, MTD 760 expressed as the most active antioxidant soybean variety and was selected as the research material. The parameters of soybean germination process that effect on antioxidant capacity of seed such as temperature, light conditions and gibberellic acid concentration in soaking solution was investigated. The TPC, total flavonoid content (TFC), vitamin C and α-tocopherol contents as well as IC50 value of germinated soybean reached the optimum values when the germination was carried out at 25oC, in dark condition and using gibberellic acid 1mg/L solution for soaking soybean.

Germination process increased in protein and antioxidant activity of soybean due to the increase in TPC, TFC, vitamin C, α– tocopherol, especially, the increase in isoflavone content and the conversion isoflavone glucosides into aglycones under the action of the β–glucosidase which was activated during germination. Beside, this process decreased lipid content, oligosaccharides, trypsin inhibitor and phytic acid as well as the hydrolysis of the oligosaccharides by the action of α–galactosidase that was activated during germination. All these changes resulted in improving nutritional and functional quality of soybean seeds. Germination time affect to nutritional and functional quality as well as the sensory quality of the product.

Germination for 42 hours was confirmed as optimum time for processing soymilk and silken tofu. To achieve high recovery efficiency of the solid and antioxidant compounds from soybean, the temperature of extraction water was investigated and verified the optimum value at 70oC. The sterilization regime of bottled soymilk was studied to maintain quality and ensure food safety, and the best one was confirmed at 121oC for 3 minutes. Response surface methodology (RSM) was used for optimization of multifactor, such as concentration of glucono delta lacton, GDL (2.2 g/L), gelling temperature (85–95oC) and gelling time (40–50 minutes) for gelling v stage of silken tofu.

The yields of TPC, vitamin C, antioxidant activity, texture and sensory scores of the product was used as quality indicators. The best product quality were of obtained when concentration of GDL was 3 g/L, gelling at 90oC for 44 minutes. The hepatoprotective activities of sterilized bottled soymilk and silken tofu made from germinated and non germinated soybeans against CCl4 induced chronic hepatitis in mice was investigated.