công nghệ sản xuất nước mắm lên men từ đậu nành

Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Mục lục LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 2 1.1 Tổng quan về nguyên liệu 3 1.1.1 Nguyên liệu đậu nành 3 1.1.1.1 Nguồn gốc cây đậu nành và cấu tạo của hạt đậu nành 3 1.1.1.2 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và Việt Nam 4 1.1.1.3 Kỹ thuật canh tác cây đậu nành 6 1.1.1.4 Phƣơng pháp thu hoạch và bảo quản hạt đậu nành 8 1.1.1.5 Các hiện tƣợng hƣ hỏng của hạt đậu nành và các yếu tố ảnh hƣởng đến thời gian bảo quản. 9 1.1.1.6 Giá trị kinh tế của cây đậu nành 11 1.1.1.7 Giá trị dinh dƣỡng của hạt đậu nành 12 1.1.2 Nguyên liệu bột mì 20 1.2 Tổng quan về sinh vật 21 1.2.1 Yêu cầu chung về vi sinh vật trong sản xuất nƣớc mắm 21 1.2.2 Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 22 1.2.2.2 Đặc điểm 22 1.2.2.3 Sự phân bố trong tự nhiên 23 1.2.2.4 Tác hại 23 1.2.2.5 Lợi ích 23 1.3 Các thành phần khác trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 24 1.3.1 Giới thiệu về nguyên liệu muối 24 1.3.2 Nƣớc dùng để sản xuất 25 1.3.3 Phụ gia 26 1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men 27 1.4.1 Lƣợng nƣớc cho vào trong quá trình lên men 28 1.4.2 Nhiệt độ khi lên men 28 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc 1.4.3 Thời gian lên men 29 1.4.4 Ảnh hƣởng của pH 29 CHƢƠNG 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Các phƣơng pháp xác định hình thái vi khuẩn 31 2.1.1 Nhuộm Gram 31 2.1.2 Nhuộm bào tử 31 2.1.3 Nhuộm vỏ nhày 32 2.2 Các phản ứng sinh hóa xác định vi sinh vật 32 2.2.1 Thử nghiệm Catalase 32 2.2.2 Thử nghiệm khả năng sinh Indol 33 2.2.3 Thử nghiệm Metyl Red 33 2.2.4 Thử nghiệm Voges-Proskauer 34 2.2.5 Thử nghiệm Citrate 35 2.2.6 Thử nghiệm trên môi trƣờng KIA/TSI 36 2.2.7 Thử nghiệm tính di động trên môi trƣờng thạch mềm 37 2.2.8 Thử nghiệm Urease 37 2.3 Phƣơng pháp phân lập giống Bacillus subtilis và xác định hoạt tính enzyme của vi khuẩn Bacillus subtilis. 38 2.3.1 Phân lập giống 38 2.3.2 Xác định hoạt tính enzyme protease 38 2.3.3 Xác định hoạt tính enzyme amylase 40 2.4 Nhân giống 42 2.5 Giữ giống 42 2.3.1 Phƣơng pháp cấy chuyền 43 2.3.2 Bảo quản lạnh 43 2.6 Các phƣơng pháp xác định chỉ tiêu hóa sinh 43 2.6.1 Xác định độ ẩm 43 2.6.2 Phƣơng pháp xác định đạm tổng số 44 2.6.3 Định lƣợng nitơ acid amin bằng phƣơng pháp chuẩn độ formol 46 2.6.4 Xác định hàm lƣợng nitơ amoniac 47 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc 2.6.5 Xác định muối NaCl 48 2.6.6 Xác định độ acid 48 2.7 Phƣơng pháp phân tích vi sinh vật 49 2.7.1 Tổng vi sinh vật hiếu khí 49 2.7.2 Xác định tổng số Coliforms 50 2.7.3 Escherichia coli 51 2.7.4 Staphylococcus aureus 52 2.7.5 Xác định Salmonella 53 2.7.6 Shigella 54 CHƢƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƢỚC MẮM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH 56 3.1 Bản chất của quá trình lên men nƣớc mắm từ đậu nành 57 3.1.1Cơ sở sinh hóa của quá trình lên men 57 3.1.2 Cơ chế của quá trình hình thành nƣớc mắm khi lên men đậu nành 57 3.2 Các hệ enzyme tham gia vào quá trình thủy phân 58 3.3 Ƣu và nhƣợc điểm của quá trình lên men 58 3.4 Sơ đồ quy trình sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 59 3.5 Thuyết minh quy trình 60 3.6 Các sự cố xảy ra trong quá trình lên men và phƣơng pháp xử lý 63 3.7 Phƣơng pháp thí nghiệm 65 3.7.1Mục đích thí nghiệm 65 3.7.2 Phƣơng pháp thí nghiệm 65 3.8 Thiết bị dùng trong sản xuất 66 3.9 Đánh giá chất lƣợng sản phẩm nƣớc mắm chay 67 3.9.1Chỉ tiêu cảm quan về sản phẩm nƣớc mắm lên men từ đậu nành 67 3.9.2 Chỉ tiêu vi sinh vât 67 3.9.3 Giá trị dinh dƣỡng 68 3.9.4Chỉ tiêu hóa học của sản phẩm nƣớc mắm lên men từ đậu nành 68 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ 69 4.1 Kết quả nhuộm Gram của Bacillus subtilis 70 4.2 Kết quả nhuộm bào tử của Bacillus subtilis 70 4.3 Xác định hoạt tính enzyme protease của vi khuẩn bacillus subtilis 71 4.4 Xác định hoạt tính amylase của vi khuẩn bacillus subtilis 71 4.5 Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hoạt động enzyme của vi khuẩn bacillus subtilis 72 4.6 Hàm lƣợng acid amin (g/l) trong từng mẫu thí nghiệm 73 4.7 Hàm lƣợng ammoniac (g/l) trong từng mẫu thí nghiệm 74 4.8 Hàm lƣợng muối có trong nƣớc mắm 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 76 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 1 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc LỜI MỞ ĐẦU Nƣớc mắm có vai trò khá quan trọng trong nền văn hóa ẩm thực của Việt Nam. Nƣớc mắm hấp dẫn mọi ngƣời nhờ hƣơng vị thơm ngon đặc biệt của nó và có giá trị dinh dƣỡng cao. Thông thƣờng ngƣời ta quan niệm nƣớc mắm là một gia vị tạo cho bữa ăn hàng ngày đƣợc thơm ngon hơn, ngoài nó còn là một thực phẩm có chứa đầy đủ các acid amin không thay thế cần thiết cho cơ thể. Đậu nành là một loại thực phẩm tự nhiên có giá trị dinh dƣỡng cao. Đậu nành chứa hầu hết các chất dinh dƣỡng cần thiết cho cơ thể nhƣ là: protein, glucid, một số chất khoáng và vitamin cần thiết cho cơ thể. So với các loại thuộc họ đậu khác, đậu nành là loại có chứa hàm lƣợng protein cao nhất, hàm lƣợng protein trong một hạt đậu chiếm tới 38% trọng lƣợng của hạt đậu. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và cho biết rằng protein của đậu nành có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thƣ, bệnh tim mạch và phòng tránh đƣợc bệnh loãng xƣơng. Các nghiên cứu khoa học cũng chứng minh rằng các sản phẩm lên men từ đậu nành ta còn có rất nhiều vitamin B12 mà vitamin này có khả năng tổng hợp các chất cần thiết cho cơ thể, hạn chế đƣợc bệnh thiếu máu. Từ đậu nành ta có thể làm ra nhiều sản phẩm bổ dƣỡng nhƣ: sữa đậu nành, chao, tƣơng, đậu phụng, nƣớc tƣơng …. Ngoài ra, từ đậu nành ta cũng có thể tạo ra sản phẩm nƣớc mắm chứa đầy đủ các chất dinh dƣỡng và thơm ngon. Nƣớc mắm lên men từ đậu nành là một sản phẩm rất tốt cho ngƣời tiêu dùng, đặt biệt phù hợp với ngƣời ăn chay, nhất là khi xu hƣớng ăn chay trong cộng đồng ngƣời Việt chúng ta hiện nay ngày càng tăng. Chúng tôi chọn đề tài này với mong muốn mở rộng thêm vốn kiến thức của mình về loại nƣớc mắm đặt biệt này, hy vọng rằng có thể tạo ra một sản phẩm nƣớc mắm có chất lƣợng nhƣ nƣớc mắm lên men từ cá nhƣng có hƣơng vị đặc trƣng của sản phẩm để phục vụ cho ngƣời tiêu dùng, mà quan trọng là ngƣời ăn chay. Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 2 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 3 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc 1.1 Tổng quan về nguyên liệu 1.1.1 Nguyên liệu đậu nành 1.1.1.1 Nguồn gốc cây đậu nành và cấu tạo của hạt đậu nành Cây đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merril. Tên tiếng Anh là soyabeans. Tên tiếng Việt là đậu nành (miền Nam), đậu tƣơng (miền Bắc). Đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc (miền đông bắc) khoảng hơn ngàn năm trƣớc công nguyên. Ngày nay, đậu nành đã trở thành một loại thực phẩm thiết yếu cho các dân tộc Châu Á và trên thế giới. Cây đậu nành ở Việt Nam cũng nhƣ các nƣớc khác ở Đông Nam Á và Nam Á đều có nguồn gốc từ Đông Bắc Á, cây đậu nành đƣợc trồng ở Việt Nam vào khoảng thế kỉ thứ VI. Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau: Hình tròn, bầu dục, tròn dẹt. Hạt đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau, trong đó đậu nành màu vàng là loại tốt nhất, đƣợc trồng và sử dụng nhiều, giá trị thƣơng phẩm cao. Hình 1.1 Một số loại hạt đậu nành Hình 1.2 Hạt đậu nành màu vàng Hạt đậu nành gồm 3 bộ phận: - Vỏ hạt chiếm 8% trọng lƣợng hạt. Vỏ hạt có chức năng bảo vệ phôi, nếu lớp vỏ bị vỡ thì hạt sẽ có rất ít cơ hội nảy mầm. Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 4 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc - Phôi chiếm 2% trọng lƣợng hạt, chứa hai lá mầm và có chức năng nhƣ cơ cấu dự trữ thức ăn. Ngoài ra, phôi còn có ba bộ phận khác: Rể mầm, trụ dƣới lá mầm và trụ trên lá mầm. - Tử diệp chiếm 90% trọng lƣợng hạt, chứa lƣợng protein và dầu cao nhất trong toàn hạt. Hình 1.3 Cấu trúc của hạt đậu nành Tùy theo kích thƣớc của hạt, ta có thề chia làm 3 loại: to (1000 hạt nặng từ 300g), trung bình (loại 1000 hạt nặng từ 150g-300g), nhỏ (1000 hạt nặng dƣới 150g). 1.1.1.2 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và Việt Nam - Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới Do hạt đậu nành có giá trị dinh dƣỡng cao và thời gian trồng ngắn, nên đậu nành trở thành cây trồng kinh tế quan trọng trên thế giới. Hạt đậu nành cũng có khả năng dễ thích nghi nên nó đã đƣợc trồng ở khắp năm châu lục, nhƣng tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ (trên 70%), tiếp đến là châu Á. Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 5 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Bảng 1.1 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới từ năm 2001 đến 2005 Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) 2001 76,077 23,20 176,761 2002 79,167 22,73 108,907 2003 83,600 23,40 188,929 2004 91,440 22,34 204,266 2005 91,386 23,00 209,532 Nguồn: FAOSTAT Database, 2006 Bảng 1.2 Tình hình sản xuất đậu nành của 4 nƣớc đứng đầu trên thế giới trong những năm gần đây Nƣớc Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Mỹ 29,33 22,77 66,77 29,93 28,6 85,740 28,84 28,72 82,82 Braxin 18,52 28,08 52,02 21,52 23,14 49,793 22,89 21,92 50,1 Achentina 12,4 28,0 34,88 14,3 22,0 31,500 14,03 27,28 33,30 Trung 9,32 16,53 15,39 9,07 18,14 17,600 9,500 17,79 16,90 Nguồn: FAOSTAT Database, 2006 - Tình hình sản xuất đậu nành trong nƣớc Hiện nay, cả nƣớc đã hình thành 6 vùng sản xuất đậu nành: vùng Đông Nam Bộ có diện tích lớn nhất (26,2% diện tích trồng đậu nành cả nƣớc), miền núi Bắc Bộ 24,7%, đồng bằng sông Cửu Long 12,4%, đồng bằng sông Hồng 17,5%. Tổng diện tích 4 vùng này chiếm đến 80% diện tích trồng đậu nành cả nƣớc. Còn lại là đồng bằng ven biển miền Trung và Tây nguyên. Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 6 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Diện tích trồng đậu nành ở nƣớc ta trong năm 2005 tăng 24,16%, sản lƣợng tăng 19,1% so với năm 2001 nhƣng đáng chú ý nhất là năng suất đậu nành tăng không đáng kể do nhiều nguyên nhân: Hạn chế về giống, điều kiện canh tác, sự xuất hiện của những loại bệnh gây ảnh hƣởng đến tình hình sản xuất. Bảng 1.3 Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt Nam từ năm 2001-2005 Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (nghìn tấn) 2001 146,3 12,36 176,3 2002 140,3 12,56 176,3 2003 166,5 13,50 225,3 2004 190,0 12,63 240,0 2005 185,0 13,24 245,0 Nguồn: FAOSTAT Database, 2006 1.1.1.3 Kỹ thuật canh tác cây đậu nành - Thời vụ trồng Đậu nành đƣợc trồng quanh năm nhƣng với mỗi thời vụ canh tác khác nhau sẽ ảnh hƣởng rõ rệt đến sự sinh trƣởng của cây trồng, tình hình sâu bệnh, năng suất, phẩm chất hạt, chi phí sản xuất. Với đặc tính dễ thích nghi, là cây trồng ngắn ngày (thời gian sinh trƣởng từ 72 đến 90 ngày cho một vụ trồng), nên thích hợp cho việc bố trí vào các mô hình luân canh để nâng giá trị kinh tế, đồng thời hạn chế sâu bệnh. Đƣợc trồng bốn vụ trong năm: Vụ Đông xuân, Xuân hè, Hè thu, Thu đông. - Mô hình canh tác Có 2 mô hình canh tác cây đậu nành: Mô hình chuyên canh và mô hình luân canh. Mô hình chuyên canh: Chúng ta cày đất lúc có độ ẩm vừa phải, tránh cày đất lúc còn quá ƣớt. Trƣờng hợp đất quá khô, phải chủ động tƣới nƣớc và chờ đến khi đất có [...]... Có khả năng sử dụng đƣợc nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm nhƣ các phụ phẩm… 21 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 1.2.2 Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành là vi khuẩn Bacillus subtilis 1.2.2.1 Phân loại của vi khuẩn Bacillus subtilis - Giới: Bacteria -... trong việc lên men là: nhiệt độ lên men, thời gian lên men và lƣợng nƣớc cho vào nguyên liệu khi lên men 27 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 1.4.1 Lƣợng nƣớc cho vào trong quá trình lên men Lƣợng nƣớc cho vào trong quá trình thủy phân phải phù hợp thì quá trình thủy phân sẽ xảy ra nhanh hơn Theo kinh nghiệm của các xí nghiệp sản xuất nƣớc... xuất nƣớc chấm, ta phải tạo độ pH thích hợp cho enzyme đó ho ạt động Qua thực nghiệm cho thấy, pH = 4 – 5 thích hợp cho quá trình lên men Đồng thời, ở pH này còn có tác dụng ức chế vi khuẩn gây thối phát triển 29 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện CHƢƠNG 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ. .. Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện Bảng 1.11 Thành phần vitamin trong đậu nành Các vitamin Hàm lƣợng (mg/kg) Thiamin 11,0 – 17,5 Riboflavin 3,4 – 3,6 Niacine 21,4 – 23,0 Pyridoxin 7,1 – 12,0 Biotin 0,8 Pantothenic acid 13,0 – 21,5 Acid folic 1,9 Inositol 230 Vitamin A 0,18 – 2,43 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 19 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ. .. yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men Lên men là dùng enzyme của vi khuẩn để thủy phân protein trong đậu nành và tinh bột trong gạo nếp thành nƣớc mắm Điều khác biệt giữa sự lên men và thối rữa là sau khi lên men xong không sinh ra mùi thối Lên men cũng là một giai đoạn quan trọng, nếu xử lý nguyên liệu tốt, nuôi vi khuẩn đúng kỹ thuật mà lên men không đảm bảo thì nƣớc mắm vẫn không đạt yêu cầu, hiệu... 24 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện là NaCl, ngo ài ra còn có các tạp chất nhƣ canxi, magie…, tỷ lệ của muối NaCl và các tạp chất tùy thuộc vào từng loại muối mà ngƣời ta muốn sản xuất Muối sử dụng trong sản xuất nƣớc chấm có chất lƣợng càng tốt sẽ giúp cho nƣớc chấm càng thơm ngon Yêu cầu của muối trong sản xuất nƣớc chấm phải là muối ăn... mốc, vi sinh vật gây hại làm cho hạt bị biến chất, giảm sút chất lƣợng hạt đậu nành 9 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện - Đậu nành lại là nguồn thức ăn rất tốt cho vi sinh vật và côn trùng phá hoại mạnh, rất dễ bị mốc, oxy hoá, lƣợng axit béo tăng lên, phẩm chất của đậu nành giảm xuống - Nếu thuỷ phần của hạt 15 - 16% và bảo quản trong điều kiện... của đậu nành Các nhà khoa học đã đƣa ra ý kiến và đồng ý rằng đậu nành có khả năng ngăn ngừa bệnh 12 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện ung thƣ, họ đã xác định đƣợc năm chất có đặc tính chống lại mầm ung thƣ có trong đậu nành: protease inhibitors, phytate, phytosterols, saponins, isoflavones Đ ặc biệt trong đó là hợp chất isoflavones có công. .. thành phần khác trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 1.3.1 Giới thiệu về nguyên liệu muối Muối trong tự nhiên gồm có mỏ, muối giếng, muối ở đáy hồ nƣớc mặn và muối biển Tùy theo phẩm chất và công dụng của mỗi loại muối ngƣời ta chia ra: muối ăn – muối công nghiệp – muối làm phân Muối dùng để sản xuất nƣớc mắm là muối ăn Muối là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất nƣớc chấm, thiếu... phần hóa học của hạt đậu nành (theo Kitrigin, 1981) Hợp phần của hạt Khối lƣợng hạt(%) Protein (%) lipid(%) Cacbohydrat (%) Tro (% ) Đậu hạt 100 40,0 21,0 34,0 4,9 Tử diệp 90,3 43,0 23,0 29,0 5,0 Vỏ đậu 8,0 8,8 1,0 86,0 4,3 Phôi 2,4 41,1 11,0 43,0 4,4 13 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện Thành phần hóa học của hạt đậu nành: - Protein và thành . TRÌNH SẢN XUẤT NƢỚC MẮM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH 56 3.1 Bản chất của quá trình lên men nƣớc mắm từ đậu nành 57 3.1.1Cơ sở sinh hóa của quá trình lên men 57. dinh dƣỡng 68 3.9.4Chỉ tiêu hóa học của sản phẩm nƣớc mắm lên men từ đậu nành 68 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện