Nghiên cứu công nghệ và thiết bị sản phẩm chế phẩm vi sinh vật ứng dụng trong sản xuất thực phẩm lên men truyền thống kiểu công nghiệp

Sản xuất các sản phẩm lên men cổ truyền như rượu gạo, tương đặc, tôm chua tại Việt Nam hiện nay đều được quản lý theo kinh nghiệm, sản xuất chủ yếu bởi các hộ gia đình theo phương pháp t

VIỆN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẢN PHẨM

CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM LÊN MEN TRUYỀN THỐNG KIỂU CÔNG NGHIỆP

CNĐT : NGUYỄN THỊ VIỆT ANH

8753

HÀ NỘI – 2010

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 LAB: Lactic acid bacteria

2 NADH: nicotinamide adenine

3 ARN: Acid ribonucleic

4 DMSO: Dimethyl sulf oxide

5 MSG: Mono Sodium Glutamat

6 GMP: Good Manufacturing Practices

7 GHP: Good Hygiene Practices

8 HACCP: Hazard Analyses Critical Control Point

9 HPMC: Hydroxy Propyl Methyl Cellulose

10 PEG: Poly (ethylene glycol)

11 Tane-koji: dạng chế phẩm nấm mốc có chứa nhiều bào tử làm giống

khởi động cho quá trình lên men rắn

12 Koji: dạng chế phẩm nấm mốc được nuôi cấy bề mặt có khả năng sinh

enzyme cao ứng dụng trong sản xuất rượu gạo, tương, nước tương

13 VSATTP: Vệ sinh an toàn thực phẩm

14 Cục ATVSTP: Cục An toàn vệ sinh thực phẩm

MỞ ĐẦU

Thực phẩm và đồ uống lên men có lịch sử lâu đời gắn liền với sự phát triển của xã hội loài người, do sử dụng phương pháp chế biến đơn giản, tạo ra các sản phẩm có giá trị về vật chất và tinh thần, là niềm tự hào của nhiều quốc gia như các sản phẩm: rượu osake, tương miso của Nhật Bản; shochu, kim chi của Hàn Quốc; rượu Mao đài của Trung Quốc, tempe của Indonesia…

Hiện nay, các sản phẩm cổ truyền của Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc đang có xu hướng ngày càng được ưa chuộng bởi chất lượng cao và vẫn giữ được hương vị đặc trưng của sản phẩm, do đã có những cải tiến có tính cách mạng trong công nghệ và hệ thống thiết bị Các chế phẩm vi sinh vật giống có lợi cho các quá trình lên men, phù hợp với đặc trưng của từng loại sản phẩm đã được sản xuất và ứng dụng trong công nghệ sản xuất sản phẩm lên men truyền thống Bên cạnh đó đã có những bước cải tiến đáng kể về công nghệ, thiết bị nhằm xây dựng ngành công nghiệp sản xuất rượu truyền thống hay tương đặc, hoặc các sản phẩm lên men từ thịt, cá, rau trên nền công nghệ cổ truyền Sản phẩm tạo ra từ các bước cải tiến kỹ thuật này vẫn mang đặc trưng, hương vị truyền thống, đồng thời có thể sản xuất công nghiệp, kiểm soát quá trình lên men cũng như kiểm soát được những tác nhân gây độc hại với sức khỏe người tiêu dùng, làm tăng chất lượng của sản phẩm cả về chất lượng dinh dưỡng và độ an toàn

Việt Nam là nước có nhiều sản phẩm lên men truyền thống nổi tiếng như: rượu làng Vân, rượu Mẫu Sơn, rượu San Lùng, tương Bần, Cự Đà, Nam Đàn, nước mắm Phú Quốc, Cát Hải, tôm chua Huế, nem chua Thanh Hóa… Các sản phẩm này đều mang đậm bản sắc văn hóa của địa phương, là sản phẩm cổ truyền cần được lưu giữ, nâng cấp chất lượng

và phát triển sản xuất quy mô lớn

Sản xuất các sản phẩm lên men cổ truyền như rượu gạo, tương đặc, tôm chua tại Việt Nam hiện nay đều được quản lý theo kinh nghiệm, sản xuất chủ yếu bởi các hộ gia đình theo phương pháp thủ công, trình độ công nghệ còn kém, thiết bị sản xuất thô sơ, lên men hầu hết bằng nguồn vi sinh vật từ tự nhiên nên nhiễm tạp nhiều, nguồn nguyên liệu cũng như công nghệ không được tiêu chuẩn hóa nên sản phẩm chứa nhiều độc tố, tạp chất, hiệu suất thu hồi thấp, lãng phí nguyên liệu, dẫn đến hiệu quả sản xuất đạt được chưa cao Có thể đánh giá với ba sản phẩm lên men truyền thống là rượu gạo, tương đặc, tôm chua hiện nay tại Việt Nam, mức độ sản xuất có tính thủ công, sản xuất nhỏ nên rất khó khăn khi muốn sản xuất đại trà với số lượng lớn do chất lượng sản phẩm không ổn định, tỷ lệ sản phẩm hỏng nhiều, thời gian bảo quản sản phẩm ngắn, có nhiều mối nguy trong quản lý sản xuất

Các sản phẩm rượu của Việt Nam đang sản xuất trên quy mô công nghiệp chủ yếu bằng phương pháp enzyme không sử dụng nấm mốc nên không giữ được hương thơm đặc trưng của rượu gạo truyền thống Thêm vào đó, cùng với việc loại bỏ các loại độc tố bằng quá trình chưng cất thành cồn, sau đó pha chế trở lại thành rượu, hương vị đặc trưng của sản phẩm cũng bị mất gần như hoàn toàn Một số mô hình sản xuất rượu gạo quy mô công nghiệp vẫn dựa vào sự phân giải của hệ vi sinh vật có trong các loại bánh men truyền thống do đó chất lượng rượu bị phụ thuộc chủ yếu ở loại bánh men Các loại bánh men chủ yếu sử dụng như bánh men thuốc bắc, bánh men lá dân tộc …dẫn tới hiệu suất thu hồi không cao

Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu về sản xuất chế phẩm dùng cho lên men các sản phẩm thực phẩm, tuy nhiên các nghiên cứu này hiện nay chưa đầy đủ, chuyên sâu, các sản phẩm tạo ra có hoạt lực chưa cao, thời gian bảo quản ngắn, nên việc triển khai ứng dụng vào sản xuất khó khăn Bên cạnh đó chưa có các nghiên cứu đồng bộ về cải tiến công nghệ và thiết bị nhằm cơ giới hóa quá trình sản xuất, do vậy chưa thay đổi về cơ bản phương cách sản xuất các sản phẩm rượu gạo, tương đặc, tôm chua hiện nay cho phù hợp với sự phát triển của xã hội

Với mục tiêu nâng cao chất lượng sản phẩm rượu gạo, tương đặc, tôm chua lên men truyền thống, quản lý tốt về vệ sinh an toàn thực phẩm đối với những sản phẩm này, đề tài

“Nghiên cứu công nghệ và thiết bị sản xuất chế phẩm vi sinh vật ứng dụng trong sản xuât thực phẩm lên men truyền thống kiểu công nghiệp” đã được triển khai thực hiện

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ SẢN PHẨM TRUYỀN THỐNG VỀ THỰC PHẨM

VÀ ĐỒ UỐNG LÊN MEN

Thực phẩm và đồ uống lên men có lịch sử lâu đời gắn bó với sự phát triển của xã hội loài người Trong cuộc sống hiện đại, sản phẩm lên men truyền thống có vị trí quan trọng,

do đặc tính có lợi của chúng bao phủ không chỉ về lợi ích về vật chất như: có lợi cho sức khỏe con người về dinh dưỡng, bảo quản an toàn, có nhiều hoạt tính sinh học tốt do nguồn gốc tự nhiên của sản phẩm, mà cả về giá trị tinh thần như: là sản phẩm đặc trưng của mỗi dân tộc, là quốc hồn quốc túy, là tinh hoa của mỗi vùng miền sản xuất cần phải lưu giữ và phát triển

1.1.1 Sản xuất rượu gạo truyền thống: [12], [14], [63], [67]

1.1.1.1 Tình hình sản xuất rượu trên thế giới

Đã từ lâu rượu gắn bó với cuộc sống tinh thần của con người Sản xuất và tiêu thụ rượu

ở mỗi vùng địa lý được thể hiện bằng cách riêng biệt, độc đáo Trên thế giới có rất nhiều loại rượu nổi tiếng khác nhau, có thể phân thành các loại rượu dựa theo nguyên liệu sản xuất như:

-Nguyên liệu từ trái cây: nho, mơ, táo, anh đào…trong đó chủ yếu nguyên liệu nho được biết đến nhiều nhất dùng để sản xuất chủ yếu các loại rượu vang, champagne và một

số loại rượu brandy nổi tiếng thế giới

-Nguyên liệu từ tinh bột: Gạo, ngô, sắn, đại mạch, lúa mỳ…chủ yếu để sản xuất các loại rượu cao độ như vodka, gin, whisky, shochu, rượu trắng Việt Nam và Trung Quốc… ngoài ra còn sản xuất ra các loại rượu vang gạo như rượu cẩm, sake

-Nguyên liệu rỉ đường hay sản phẩm từ mía dùng để sản xuất cồn dùng cho pha rượu hay làm ra loại rượu rhum nổi tiếng

-Một số loại nguyên liệu khác: các loại rễ cây, củ, lá, hoa, tinh dầu…như rượu Greenleaves của Anh cất từ brandy và hồ tiêu, bạc hà hay rượu mùi, rượu hồi

Rượu whisky bắt nguồn từ Scotland, Irland, sau được sản xuất thêm ở Mỹ, Úc, Nhật Bản, Hà Lan, Tây Ban Nha và Canada… Nguyên liệu chính để sản xuất whisky là malt đại mạch, lúa mỳ, ngô và yến mạch Nhiều nhãn rượu whisky nổi tiếng thế giới như Johny Walker, Ballantimes… nhờ có hương vị đặc trưng và công nghệ truyền thống của nó mang lại Việc chưng cất để thu rượu được tiến hành bởi quá trình chưng cất, từ một đến hai lần Sau đó, rượu được tàng trữ trong các thùng gỗ sồi dung tích nhỏ hơn 700 lit trong thời gian tối thiểu 3 năm Tiếp đó, rượu được phối trộn với nhiều chủng loại khác nhau (thường 30-40 loại) để đa dạng hóa các sản phẩm và tạo thêm nhiều loại rượu chất lượng cao

Brandy là tên chỉ chung các loại rượu mạnh được chưng cất từ rượu vang (nho) hay từ trái cây đã lên men Thường thì Brandy phải qua hai lần chưng cất để đạt được tỉ lệ cồn 70-80% rồi ủ cho rượu dịu bớt trong các thùng gỗ sồi nhờ quá trình oxy hóa, sau đó rượu được pha thêm nước cất để đạt được độ cồn khoảng 40% Brandy có hai dòng chính là Cognac và Armagnac Ngoài hai dòng chính trên, brandy còn vài dòng không thông dụng khác như Marc và Grappa Marc được chưng cất từ nước cốt của vỏ và hạt nho qua lần ép

thứ tư hoặc thứ năm Marc thường có màu xanh nhạt, vị gắt hơn Cognac và Armagnac Còn Grappa hoàn toàn không mùi, vị hơi chát

Các loại rượu mạnh trung tính như vodka, gin về bản chất là rượu etylic tinh khiết được lên men và chưng cất để tách các tạp chất, trở thành etylic chất lượng cao Nguyên liệu để sản xuất chúng thường chủ yếu là nước quả nho, ngũ cốc…

Vodka không màu, không nhất thiết phải qua khâu ủ, nhưng cần xử lý nhằm loại bỏ hương vị và màu sắc để trở thành trong suốt, không mùi

Còn gin được chưng cất từ các loại hạt trộn với hương liệu thảo mộc như hạnh nhân, quế, hạt coca, gừng, cỏ chanh…Độ cồn trong gin thường khoảng từ 34-37%

Tequila được lên men từ dịch cây Thùa( Avega) và đường mía hoặc siro ngô Độ cồn của rượu thường nằm trong khoảng 38-55(%V), được tàng trữ trong các thùng gỗ sồi từ 2-

12 tháng

Sản xuất rượu trên thế giới có tốc độ gia tăng mạnh trong vài năm trở lại đây, do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng chủ yếu do mức sống và nhu cầu tiêu dùng của người dân tăng lên, tốc độ tăng dân số, tiến bộ của khoa học công nghệ làm cho chất lượng cũng như sản lượng rượu tăng, giá thành hạ

Số liệu thống kê của Hiệp hội Rượu Quốc tế cho biết sản lượng rượu thế giới năm

2007 dẫn đầu là Vương quốc Anh chiếm 31%; Canada 24%; Nhật Bản 6,2%; Ý 5,7% và Đức 5,4% Dự báo trong những năm tiếp theo Ý sẽ là nước sản xuất ra khoảng 1/3 lượng rượu vang cho châu Âu và chiếm giữ 17% sản lượng rượu vang của thế giới Theo số liệu năm 2009 toàn thế giới đạt 45.000 triệu lit rượu

Tình hình tiêu thụ rượu mạnh ở các nước cũng rất khác nhau Mỗi nước cũng có tập quán uống riêng Ở châu Âu các nước như Pháp, Ý, Bồ Đào Nha… có khả năng tiêu thụ rượu vang nhiều hơn các loại đồ uống có cồn khác Rượu mạnh thường được tiêu thụ nhiều ở Nga, Tây Ban Nha…còn ở châu Mỹ, người Achentina, Chile thích uống rượu vang, người Mỹ, Brazil lại thích rượu mạnh Trong năm 2007 Mỹ là nước nhập khẩu rượu tăng 12,8% Châu Úc mọi người uống nhiều bia và rượu vang Ở châu Á mức tiêu thụ đồ uống có cồn là thấp, trong đó người ta uống nhiều bia, rượu mạnh chủ yếu là rượu trắng làm từ gạo Việt Nam so với các nước trên thế giới có mức tiêu dùng đồ uống có cồn vào loại thấp

Ở phương Đông rượu được sản xuất từ ngũ cốc như lúa, gạo, ngô đã trở thành nét văn hóa độc đáo và có truyền thống từ mấy nghìn năm với công nghệ và thiết bị khác hẳn so với công nghệ và thiết bị của châu Âu

Rượu Trung Quốc đã được định hình hơn 4.000 năm Rượu mạnh ở Trung Quốc xuất hiện từ đời Tống và nổi tiếng về độ trong, thuần, thơm dễ chịu với các loại rượu như: rượu Mao Đài, Ngũ Lương, Đổng Tửu, Nữ Nhi Hồng, Mai Quế Lộ, Thiệu Hưng… với mức tiêu thụ bình quân đầu người khá cao 5,2 lit/ năm( theo số liệu báo cáo của Tổ chức

Y tế thế giới năm 2008)

Các loại rượu sake, shochu của Nhật Bản đã trở thành đồ uống được ưa chuộng ở nhiều nơi trên thế giới Hiện nay, Nhật Bản có 2.700 cơ sở sản xuất rượu sake trên khắp đất nước với tổng sản lượng khoảng 1,2 tỷ lit/ năm Sake được coi như là quốc hồn, quốc túy của đất nước này Hiện nay, có khoảng 138 loại rượu sake ngon đúng tiêu chuẩn Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, ngành sản xuất rượu sake được coi là một trong những trọng tâm của hiện đại hóa, tự động hóa đưa việc sản xuất mặt hàng này trở thành quy mô

công nghiệp Bên cạnh sake, shochu là rượu cao độ truyền thống của Nhật Bản, độ rượu đạt 25-43% hoặc cao hơn Năm 2002, Nhật Bản đã sản xuất 1.307 triệu lít rượu sake và

868 triệu lít rượu shochu phục vụ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu

Nguyên liệu làm shochu rất phong phú bao gồm khoai lang, gạo, kiều mạch, lúa mạch, hạt kê Tuy nhiên điều đặc trưng nhất khi nhắc đến loại rượu này đó là công nghệ lên men nuôi cấy riêng rẽ nấm mốc và nấm men tạo điều kiện cho quá trình lên men xảy ra nhanh hơn, tăng hiệu suất thu hồi rượu, sản phẩm có khả năng kiểm soát được các nguồn vi sinh vật mà vẫn giữ được hương vị của nguyên liệu

1.1.1.2 Sản xuất rượu gạo truyền thống ở Việt Nam

Lịch sử nghề nấu rượu của Việt Nam có vào khoảng 100 năm trước Công nguyên Các loại rượu do người dân tự nấu theo tập quán cổ truyền, mang tính chất tự cung tự cấp Ở miền núi, đồng bào dân tộc thường dùng gạo, ngô, sắn nấu chín rồi cho men giống có nguồn gốc từ lá rừng (men lá) để lên men Nếu sau khi ủ men đem chưng cất rượu thì thu được sản phẩm là rượu trắng còn nếu không sẽ thu được rượu cần - một loại rượu nổi tiếng của người dân miền núi Còn ở đồng bằng, nhân dân làm men từ bột gạo trộn lẫn với các vị thuốc Bắc tạo bánh men thuốc Bắc, thu được rượu trắng với chất lượng khác nhau, trong đó có nhiều loại ngon nổi tiếng

Rượu làng Vân có từ thời Triệu Quang Phục (thế kỷ thứ VI) được nấu từ gạo nếp thơm, men gia truyền với các vị thuốc quý và kỹ thuật riêng của người Kinh Bắc Rượu

đã trở thành niềm tự hào của người dân nơi đây với cái tên “Vân hương mỹ tửu” Ngày nay rượu làng Vân vẫn được người dân nơi đây tiếp tục sản xuất với năng suất khá lớn, hàng ngày khoảng 15.000- 20.000 lít rượu được ra lò cung cấp cho các vùng lân cận Bầu Đá là địa danh của một làng ở xã Nhơn Lộc, huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định Sở

dĩ rượu Bầu Đá có chất lượng tuyệt hảo và hương vị độc đáo phân biệt được với các loại rượu khác là bởi rượu được nấu theo một công thức bí mật gia truyền, và đặc biệt nguồn nước để nấu được lấy ra từ khe nước ngầm ở thôn Bầu Đá- xã Nhơn Lộc Rượu uống vào

vị ấm, ngọt, có cảm giác thật êm dịu Theo thống kê, toàn xã Nhơn Lộc hiện có 1.600 hộ dân nấu rượu trong tổng số 2.149 hộ dân So với năm 2000, đã tăng thêm khoảng 800 hộ Trong đó riêng thôn Cù Lâm có đến 95% hộ dân nấu rượu

Khác hơn Bàu Đá của miền Trung và làng Vân của miền Bắc, rượu đế Bến Lức Gò Đen được sản xuất từ gạo nếp với men Cần Giuộc, Mỹ Tho và công nghệ riêng của người dân Long An đã trở thành nét ẩm thực riêng của người Nam Bộ Theo một điều tra, 173

hộ sản xuất rượu trong xã Mỹ Yên, huyện Bến Lức thì chưa đến 40 hộ mới sản xuất từ 30 năm trở lại đây, còn lại hơn 140 hộ là nghề truyền lại từ đời này qua đời khác

Rượu men lá Lạng Sơn được sản xuất với công nghệ lâu đời của người Dao sống trên vùng núi Mẫu Sơn- Lạng Sơn Bánh men lá được sản xuất từ các loại bột gạo và các loại

lá, củ, quả rừng cùng với điều kiện sản xuất riêng đã đem đến một loại rượu có chất lượng tốt, hương vị rất đặc trưng Ngày nay rượu men lá Lạng Sơn được nhiều người tiêu dùng biết đến với các thương hiệu như rượu Mẫu Sơn, Công Sơn Tửu…

Từ ngày hòa bình lập lại, năm 1955, Nhà nước ta mới bắt đầu khôi phục lại các ngành công nghiệp trong đó có ngành rượu Đến năm 1956, Nhà máy rượu Hà Nội bắt đầu sản xuất trở lại, sản lượng và chất lượng được dần dần nâng lên do thay đổi công nghệ sản xuất, nghiên cứu nhiều loại nguyên liệu thay gạo để sản xuất rượu, cồn Năm 1962-1963

nước ta bắt đầu xuất khẩu rượu, chủ yếu là sang các nước Đông Âu, nhất là Liên Xô cũ,

và sản xuất cũng tăng dần, lượng xuất khẩu mỗi năm cũng nhiều hơn

Vào những năm 1970, một số nhà máy mới được xây dựng với công suất nhỏ và trung bình từ 100-500.000 nghìn lit cồn/năm, ở hầu hết các tỉnh như Lục Ngạn, Việt Trì, Sông Lam…Năm 1975 khi đất nước thống nhất nhiều nhà máy ở phía Nam cũng đã được xây dựng và phát triển thêm Chất lượng rượu cũng được nâng lên nhờ được trang bị các tháp tinh chế cồn tốt hơn

Hiện nay, ở nước ta có hai doanh nghiệp quốc doanh Trung ương có công suất sản xuất cồn, rượu lớn nhất nước, đó là Công ty rượu Hà Nội có công suất thiết kế 10 triệu lit/năm

và nhà máy rượu Bình Tây-Tp Hồ Chí Minh công suất thiết kế 20 triệu lit/năm Nhưng năm 1997 cả hai nhà máy chỉ sản xuất được 3,28 triệu lít rượu Năm 1998 Công ty rượu

Hà Nội nâng sản lượng lên 4,2 triệu lít rượu và 1,7 triệu lít cồn Các sản phẩm của nhà máy có chất lượng cao, uy tín trên thị trường trong nước và đạt tiêu chuẩn xuất khẩu Nhà máy rượu Bình Tây cũng khôi phục lại sản xuất được khoảng 1 triệu lit/năm

Ngoài ra cả nước còn 26 doanh nghiệp quốc doanh địa phương với công suất thiết kế khoảng 25, 8 triệu lit/năm Tuy nhiên năm 1997 chỉ sản xuất được 13,53 triệu lit Trong

số 26 doanh nghiệp này chỉ có 3 doanh nghiệp có công suất 1,8 triệu lit/năm trở lên đó là Công ty rượu nước giải khát Thăng Long, Công ty rượu Đồng Xuân, Công ty đường rượu Việt Trì

Các cơ sở sản xuất tư nhân và cổ phần có tổng công suất thiết kế khoảng 4,55triệu lít/năm Vốn đầu tư khoảng 6,9 tỷ đồng Sản lượng rượu thực tế sản xuất năm 1995 khoảng 1,63 triệu lít; năm 1997 là 1,84 triệu lít; năm 2002 khoảng 2,53 triệu lít Các cơ sở này chủ yếu thành lập từ đầu năm 1990, thiết bị phần lớn chế tạo trong nước, thường có vốn đầu tư thấp, công suất nhỏ nên thiết bị thường chắp vá, không đồng bộ, lao động hoàn toàn thủ công, công nghệ sản xuất trong nước; sản phẩm chủ yếu tập trung vào sản xuất các loại rượu pha chế

Đối với các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài có sản lượng rượu trắng và rượu mùi tăng nhanh trong những năm từ 1995 -2000, riêng năm 2000 sản lượng đạt 1,6 triệu lit

Các sản phẩm sản xuất hiện nay ở quy mô công nghiệp chủ yếu là rượu pha chế từ cồn tinh luyện, đa số hương vị của sản phẩm phụ thuộc chủ yếu vào hương liệu và chất phụ gia bổ sung vào, chưa có sản phẩm nào đặc trưng cho Việt Nam

Từ năm 1990 trở lại đây cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế thị trường, rượu do nhân dân tự nấu có chất lượng tốt cũng được phát triển sản xuất như một ngành nghề, tạo nên những làng nghề về rượu Một số làng nghề có truyền thống nấu rượu với công nghệ độc đáo, lâu đời và những lợi thế về điều kiện khí hậu, nguồn nước, bánh men… đã sản xuất ra các sản phẩm rượu đặc sản có chất lượng cao, hương vị riêng rất đặc trưng cho sản phẩm của địa phương như rượu Mẫu Sơn( Lạng Sơn), rượu Sán Lùng( Lào Cai), rượu Ngô( Tuyên Quang)…

Tổng sản lượng rượu do nhân dân tự nấu rất lớn, theo báo cáo của các tỉnh và số liệu thống kê đạt khoảng 242,412 triệu lít/năm Trong đó loại rượu nấu ở các địa phương có truyền thống khoảng 82,412 triệu lít/năm Ngoài ra hàng năm nước ta còn nhập một lượng lớn các loại rượu nước ngoài để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng Theo số liệu thống kê năm

2007 cho biết sản lượng rượu nhập khẩu vào Việt Nam khoảng 1.890.434 lít, chủ yếu là

rượu nhập khẩu từ Pháp chiếm 1.012.889 lít Mục tiêu của Tổng công ty rượu-bia-nước giải khát là bằng một số biện pháp phải cân đối giữa sản xuất và tiêu thụ, đến năm 2010

có 75% rượu công nghiệp, thay thế phần lớn rượu do nhân dân tự nấu Cụ thể các mục tiêu sản xuất rượu, cồn công nghiệp năm 2010 là 70 triệu lit, trong đó cơ cấu gồm ba nhóm chính: rượu cao độ chiếm 65%, rượu nhẹ chiếm 30%, còn lại 5% rượu đặc sản dân tộc

Hệ vi sinh vật trong bánh men [6], [61]

Trong bánh men chứa một phức hệ các vi sinh vật bao gồm: nấm mốc, giả nấm men, nấm men

Các loại nấm mốc chủ yếu trong bánh men là Aspergillus, Mucor, Rhizopus, đó là các

loại nấm mốc phổ biến có trong không khí Các loại nấm mốc này thường có thành phần

và tỷ lệ rất khác nhau tùy thuộc vào từng loại bánh, từng vùng sản xuất, từng hộ Các loại

nấm mốc Aspergillus, Mucor, Rhizopus khi phát triển trên môi trường với cơ chất là tinh

bột có khả năng sinh tổng hợp enzim amylaza để thủy phân tinh bột thành đường Trong

đó đáng chú ý nhất là các chủng thuộc giống Aspergillus, các chủng này có khả năng sinh

tổng hợp enzim amylaza cao, đặc biệt là glucoamylaza

Các chủng giả nấm men thuộc loài Endomycopsis có vai trò quan trọng trong bánh men, đặc biệt là các chủng Endomycopsis fibulliger Khi phát triển trên môi trường cơ chất là tinh bột Endomycopsis fibulliger có khả năng sinh tổng hợp enzim glucoamylaza

cao để thủy phân tinh bột thành đường glucoza

Các loại nấm men để giúp quá trình lên men đường thành rượu Trong đó đáng chú ý

nhất là các loại nấm men thuộc chủng Saccharomyces cerevisiae, chủng này thường có

hoạt lực lên men mạnh

Công nghệ làm bánh men [6], [61]

Sản xuất bánh men chính là sản xuất hỗn hợp các hệ vi sinh vật cần thiết cho quá trình sản xuất rượu Bản chất của bánh men là nuôi cấy và bảo quản vi sinh vật trên môi trường tinh bột sống ở trạng thái khô Sau quá trình tạo bánh, ủ và sấy tới độ ẩm bảo quản, các vi sinh vật được chuyển từ trạng thái hoạt động sang trạng thái nghỉ Chúng sẽ hoạt động nhanh chóng trở lại trong điều kiện môi trường thích hợp (độ ẩm, chất dinh dưỡng, nhiệt độ), sinh sản, phát triển đồng thời sinh tổng hợp phức hệ enzim đường hóa

Nguyên liệu chính để sản xuất bánh men là gạo và các vị thuốc bắc, nam hoặc các loại

lá, củ, quả Gạo để sản xuất bánh men thuốc bắc thì được ngâm và nghiền ướt thành bột mịn Đối với bánh men lá gạo được nghiền khô thành bột Gạo để sản xuất bánh men được lựa chọn rất kỹ, thường là các loại gạo cũ không bị mốc, mọt

Thuốc bắc hoặc các loại lá, củ, quả được sử dụng với thành phần và tỷ lệ khác nhau, tùy thuộc vào kinh nghiệm gia truyền của từng làng nghề Mỗi bài thuốc khác nhau ảnh hưởng đến hương vị của từng loại rượu Các vị thuốc để sản xuất bánh men thường được nghiền nhỏ để dùng dần

Người ta thường sử dụng men giống gốc làm giống để gây men Men giống gốc là bánh men có chất lượng tốt của mẻ trước để lại, được nghiền nhỏ trước khi phối trộn làm men

Để sản xuất bánh men người ta phối trộn tỷ lệ hỗn hợp thuốc bắc (bánh men thuốc bắc) hoặc các loại lá, củ, quả (bánh men lá), gạo và men giống theo kinh nghiệm Sau đó bổ sung nước để nhào bột tới độ ẩm khoảng 50-55%, tạo bánh, xếp vào các khay đã đựng sẵn

trấu, ủ men đến khi các bánh men xốp phồng đều, bề mặt có hệ sợi mốc trắng, có mùi rượu thơm Sau đó lấy ra hong khô tự nhiên hoặc sấy khô thu được bánh men cho sản xuất rượu

Tuy có nhiều làng nghề nấu rượu, với các loại rượu đặc sản có nét riêng nhưng nhìn chung chất lượng chưa cao, chưa có loại nào vượt tầm ra khỏi địa phương mình để hòa nhập và thị trường cùng cạnh tranh mạnh mẽ với các dòng rượu ngoại Vấn đề nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ khoa học nhằm cải tiến công nghệ sản xuất, nâng cao và ổn định chất lượng các loại rượu đặc sản làng nghề truyền thống và có thể đưa vào sản xuất ở quy

mô công nghiệp là việc làm cần thiết và có ý nghĩa quan trọng trong chiến lược phát triển ngành rượu Việt Nam

1.2 2 Tổng quan về sản xuất tương truyền thống

1.2.2.1 Sản xuất sản phẩm tương trên thế giới [5], [32], [59], [62], [66]

Sản phẩm tương được làm từ đậu tương, gạo hoặc các hạt ngũ cốc khác là dạng gia vị truyền thống có nhiều ở các nước châu Á Phần này đề tài chỉ đề cập tới dạng tương đặc

trưng, nổi tiếng gần với tương đặc của Việt Nam Đó là miso của Nhật Bản

Miso là dạng tương đặc nổi tiếng của Nhật Bản Miso được làm từ đậu tương cùng hỗn hợp enzyme từ gạo, đại mạch, hoặc koji gạo, đậu tương và muối Hỗn hợp nguyên liệu được lên men và tàng trữ trở thành dạng tương nhuyễn, rắn Từ đặc tính của vật liệu tạo koji, miso có thể phân thành miso gạo, miso lúa mỳ, hoặc miso đậu tương Một cách phân loại khác dựa trên vị của sản phẩm: miso ngọt là loại miso có tỷ gạo nhiều hơn đậu tương

và ít muối, miso mặn là miso có tỷ lệ đậu tương cao hơn gạo, hàm lượng muối cao hơn Dựa vào màu sắc có thể chia thành miso đỏ (màu đỏ nâu), miso trắng (màu trắng của bơ), miso sáng màu (màu vàng)

Miso được làm như sau:

a Lựa chọn, xử lý nguyên liệu

- Đậu tương: Lựa chọn loại dễ dàng nấu chín, mức độ hấp thụ nước của đậu chỉ tăng 1,3 lần so với nguyên liệu thô Đậu phải có màu sáng sau quá trình hấp Thông thường chọn loại đậu mới, có vỏ màu vàng sáng, còn nguyên hạt, kích thước đồng đều, không vỡ Đậu tương được làm sạch, ngâm nước (khối lượng tăng 2,2-2,4 lần), hấp, làm nguội xay nhỏ

- Gạo: Gạo Japonica, không quá dính là loại gạo phù hợp cho làm miso Thành phần chủ yếu là tinh bột, các thành phần dextrin, đường khử, pentosan mỗi loại không cao hơn 1% Đặc tính quan trọng của gạo phải là loại có độ ẩm cao, có họat lực enzyme từ koji gạo cao, enzyme dễ tách ra và hòa tan trong nước trong quá trình lên men miso

Gạo được xát (tùy loại tương sản xuất), sau có được làm sạch, ngâm nước, để ráo, hấp chín, làm nguội nhanh sau đó chuyển vào công đoạn nuôi koji

- Muối: Muối sạch, có độ tinh khiết >92%

- Nước: đạt tiêu chuẩn nước uống của Nhật Bản

- Chế phẩm mốc giống: Dạng bào tử khô của Asperillus oryzae, tùy loại miso để lựa

chọn loại mốc giống phù hợp

b Nuôi koji

Quá trình nuôi koji nhằm mục đích:

- Nuôi sinh khối mốc tạo khối mốc có chứa các enzyme proteaza và amylaza họat động trong quá trình lên men miso

- Để tạo ra cơ chất kích thích sự phát triển cho hệ vi sinh vật chịu muối được nhân lên, họat động tạo hương cho sản phẩm

- Tạo cho các sợi nấm có thể mọc sâu vào cấu trúc lên trong của hạt nguyên liệu, bẻ gãy một số liên kết trong nguyên liệu tạo điều kiện cho hệ enzyme thủy phân dễ dàng hoạt động

- Khử mùi không mong muốn của nguyên liệu thô sống

Điều kiện nuôi tùy loại miso, với nhiệt độ nuôi nằm trong ngưỡng 30-350C, độ ẩm

>95%

Chế phẩm nấm mốc giống (tane-koji): bố sung theo ngưỡng của từng loại miso Sau

3-5 giờ các bào tử nấm bắt đầu phát triển thành sợi mixen Quá trình nuôi từ 24-48 giờ Điều kiện nuôi cần oxy, giảm nhiệt phát sinh, đuổi CO2

Quá trình lên men và tàng trữ được duy trì với các mục đích sau:

- Để chiết enzyme từ khối mốc koji vào dịch tương, kích thích hệ enzyme hoạt động, thủy phân protein, tinh bột của nguyên liệu thành các dạng đường, acid amin dễ tiêu hóa

- Tạo cơ hội cho hệ vi sinh vật chịu muối thích ứng dần với dịch lên men, sau đó phát triển, sinh tổng hợp các hoạt chất từ các thành phần đường, đạm amin có trong môi trường, tạo màu, hương thơm đặc trưng cho sản phẩm

Tùy loại sản phẩm miso sẽ có các thông số công nghệ khác nhau, nhưng nhìn chung lên men miso qua 2 giai đoạn: thủy phân bằng enzyme và lên men bởi hệ vi sinh vật có trong dịch lên men Nhiệt độ lên men dao động từ 25-400C, với thời gian cho lên men là 15-30 ngày, và thời gian ủ sản phảm từ 40-60 ngày Đối với công nghệ lên men không điều khiển nhiệt độ, phải kéo dài thời gian tàng trữ pH môi truờng giảm dần từ 5,7-6,8 tới

pH 4,5-4,9 Khi khối dịch có sự cân bằng về hương, về vị như có vị ngọt của đường, mặn của muối, chua của acid, vị ngọt unami của acid amin thì quá trình lên men và tàng trữ kết thúc

e Chuẩn hóa sản phẩm và đóng gói

Là công đoạn quan trọng cho quản lý chất lượng sản phẩm và bán hàng Sảm phẩm được thanh trùng 600C trong 10 phút hay 700C trong 5 phút

h Tình trạng công nghệ

Sản phẩm miso của Nhật hiện nay đã được sản xuất công nghiệp Hệ thống thiết bị sản xuất hoàn toàn tự động hóa Công nghệ nuôi mốc koji đã chuyển từ thế hệ nuôi bằng buồng có quản lý nhiệt độ, độ ẩm, sử dụng các khay gỗ sang thế hệ thiết bị nuôi koji dạng quay, điều khiển theo chương trình Một số cơ sở sản xuất miso dạng đặc sản, với số lượng hạn chế vẫn duy trì mô hình bán cơ giới, thời gian lên men và bảo quản dài hơn

Về công nghệ đã sử dụng chế phẩm vi sinh vật giống thuần chủng cho quá trình sản xuất Tại Nhật Bản hiện nay có 9 nhà máy chuyên sản xuất các chế phẩm vi sinh vật

giống cho các ngành lên men như rượu, nước tương, tương đặc Quy trình công nghiệp đã được chuẩn hóa phù hợp với quy mô công nghiệp

1.2.2.2 Sản xuất sản phẩm tương đặc của Việt Nam [5], [15], [16]

Sản phẩm tương đặc là món nước chấm truyền thống có từ lâu đời của nước ta Tương

là chất điều vị, giúp ăn ngon miệng, cung cấp cho cơ thể một lượng đạm dễ hấp thụ nhất định Công nghệ sản xuất tương tại Việt Nam, với những địa danh làm tương nổi tiếng như tương Bần, tương Cự Đà, tương Nam Đàn, tương Khả Do, đã đi vào lịch sử Ngay từ thế kỷ 19 tương Bần đã được biết đến như một dạng đặc sản dùng để tiến vua Sản xuất tương Cự Đà như một nghề cổ của làng Cự Đà Tương tự như vậy đối với tương Nam đàn, đây là sản phẩm nổi danh nhưng cũng rất dân dã của huyện Nam đàn Tương Nam Đàn độc đáo, khác hai loại tương kia ở chỗ nó là "tương mảnh", hạt đậu làm tương chỉ giã

vỡ thành "mảnh đậu" chứ không "nát như tương Bần" Chai tương Nam Đàn không có mầu nâu như tương Bần, mà vàng sánh như mật ong Những mảnh đậu lơ lửng trong nước tương đặc quánh, thơm và ngọt lịm

Tương được làm từ đậu tương và gạo là những dạng nguyên liệu giàu đạm, tinh bột Bản chất quá trình sản xuất tương là quá trình thủy phân protein và tinh bột trong nguyên liệu thành các dạng axit amin, peptid, các lọai đường, oligosaccharide nhờ họat động của các hệ enzyme proteaza và amylaza của khối nấm mốc Các dạng đường được nấm men

và vi khuẩn chuyển thành rượu, este, acid lactic… tạo hương thơm đặc trưng cho sản

phẩm tương Mốc tương thường là Aspergillus oryzae và Aspergillus sojae có màu vàng

như hoa cau.Trong sản xuất tương, hệ enzyme thủy phân được sinh tổng hợp trong quá trình nuôi cấy bề mặt nấm mốc trên môi trường gạo (hoặc ngô), sau đó được phối trộn cùng nước chua ngâm đậu tương Quá trình thủy phân diễn ra sau đó tạo khối dịch tương

có chứa nhiều các chất dinh dưỡng như peptid, đường, các amino acid và vitamin, một số các vi chất có lợi cho cơ thể

Quy trình sản xuất tương gồm nhiều công đoạn, bao gồm:

- Công đoạn nuôi mốc: Quá trình nuôi ủ nấm mốc tạo khối chế phẩm nấm mốc (nuôi koji sản xuất) có hoạt lực enzyme amylaza và proteaza cao, đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất tương Có thể gọi koji là hệ chế phẩm enzyme đường hóa được tạo thành khi nuôi nấm mốc trên môi trường nguyên liệu đã hấp chín Chủng loại nấm mốc, điều kiện nuôi koji tạo hệ enzyme có hoạt lực cao sẽ quyết định chất lượng tương có ngon

và an toàn hay không Quy trình nuôi koji sản xuất trong sản xuất tương cũng gần với quy trình sản xuất koji trong sản xuất nước tương (soy sauce), miso, rượu sake

- Công đoạn ngâm chua đậu tương: bản chất là quá trình lên men lactic Ở giai đoạn ủ chua nước đậu tương rất dễ bị hỏng bởi các vi khuẩn gây thối, nhờ có vi khuẩn lactic mà

sự hoat động của các vi khuẩn này bị ức chế, vì khi phát triển vi khuẩn lactic sẽ sinh axit lactic làm giảm pH của môi trường Bên cạnh đó chúng còn tạo ra các dạng axit hữu cơ khác, ethanol, cấu tử tạo hương, baceriocin, exopolysaccharides tạo điều kiện thích hợp cho các quá trình tiếp theo

- Công đoạn lên men: Trong quá trình sản xuất truyền thống, thực hiện chế độ lên men

tự nhiên với sự có mặt của các vi sinh vật tồn tại trong môi trường,

Các cơ sở sản xuất tương đặc tại Việt Nam đều ở dạng quy mô nhỏ, sản xuất thủ công, giống nấm mốc hoàn toàn từ tự nhiên nhiễm vào, do vậy chất lượng tương phụ thuộc rất

nhiều vào điều kiện thời tiết, kinh nghiệm, độ ô nhiễm môi trường Để mở rộng sản xuất ở quy mô lớn sẽ khó ổn định chất lượng, không kiểm soát được về vệ sinh an toàn thực

phẩm nếu như có mốc chứa độc tố từ tự nhiên nhiễn vào, như mốc Asp flavus một dạng mốc có chứa chất độc aflatoxin Asp flavus có đặc điểm hình thái rất giống mốc tương

Asp oryzae, phân biệt bằng mắt thường rất khó nhận ra

Tương Việt Nam mặc dù có lịch sử lâu đời, tiêu thụ với số lượng lớn trong nước, cũng như được xuất khẩu đi nhiều nước, nhưng việc nghiên cứu khảo sát, phân tích các giá trị

về công nghệ, đa dạng sinh học, hay việc duy trì, bảo tồn và nâng cao chất lượng cho sản phẩm này trong điều kiện phát triển hiện nay, quản lý về chất lượng dinh dưỡng chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm, vẫn còn rất sơ sài Các nghiên cứu về quy trình sản xuất tương truyền thống chưa được nghiên cứu đồng bộ Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào nấm mốc có trong tương truyền thống, các đánh giá mức độ nguy hại từ nấm mốc độc đối với sản phẩm trong quy trình sản xuất hiện nay, cũng như các phương pháp sản xuất koji giống bổ sung cho quá trình lên men tương Nghiên cứu chuyên sâu về chủng giống, cải tiến công nghệ, thiết bị, nâng cao quản lý chất lượng sản phẩm, cơ giới hóa quá trình sản xuất, tiêu chuẩn hóa sản phẩm hiện nay chưa được nghiên cứu chi tiết

1.1.3 Sản xuất các sản phẩm lên men từ tôm, cá [21], [33], [36], [40], [57], [60]

1.1.3.1 Sản xuất các sản phẩm lên men từ tôm trên thế giới

.Sản phẩm muối chua thủy sản nói chung hay cá, tôm nói riêng khá phổ biến trên thế giới, đặc biệt các quốc gia phương Đông Bảng 1.1 đề cập đến một số sản phẩm lên men chua từ cá, tôm trên thế giới

Bảng 1.1: Một số sản phẩm lên men lactic từ hỗn hợp, thủy sản, thịt, ngũ cốc và

muối Sản phẩm Quốc gia Thành phần chính Vi khuẩn lên men

Sikhae Hàn Quốc Cá nước ngọt, kê, muối L mesenteroides,

L plantarum

Narezushi Nhật Bản Cá biển, gạo, muối L mesenteroides, L plantarum

Burong-isda Philippines Cá nước ngọt, kê, muối L brevis,

Kungchao Thái Lan Tôm, gạo, đường, muối P cerevisiae

Sikhae là sản phẩm lên men từ cá biển, cháo kê và muối nổi tiếng của Hàn Quốc

Quy trình lên men như sau: Cá nguyên con bỏ ruột, bỏ vảy, trộn mười phần cá và một phần muối ủ qua đêm sau đó vớt ra để ráo, tiếp theo trộn với cháo kê (chiếm 7-8%), tỏi thái lát (3-4%), bột hạt tiêu 9%, hỗn hợp trên chuyển vào hũ sành đất nung, lên men ở

200C trong một tuần Khi kết thúc lên men sản phẩm được bảo quản trong điều kiện lạnh, tạo cảm quan tốt nhất trong 3-6 tuần trước khi sản phẩm trở lên chua nhiều Ở nồng độ

muối khoảng 8% giá trị pH giảm nhanh trong thời gian 3-5 ngày từ pH ban đầu 6,5 xuống đến pH 5,0, sự mềm hóa xảy ra trong 3-4 ngày, nồng độ nitơ amin tăng trong 14 ngày, nhóm vi sinh vật thủy phân lipid giảm mạnh trong những ngày đầu của quá trình lên men Nhóm vi sinh vật thủy phân protein giảm sau 12 ngày lên men Nhóm vi khuẩn tạo acid tăng nhanh và chiếm ưu thế sau một tuần và đạt giá trị lớn nhất sau 16 ngày Sự hư hỏng

xảy ra khi có sự sinh trưởng của nấm men Chủng Leuconostoc mesenteroides và

Lactohacillus plantarum là hai chủng quan trọng nhất cho lên men sản phẩm này Các

chủng này có thể lên men ở nồng độ muối 6,5% và chịu được ảnh hưởng của các thành phần nguyên liệu như tỏi có khả năng kháng sinh Sikhae có pH thấp giúp sản phẩm không bị nhiễm tạp bởi các vi sinh vật gây bệnh, sản phẩm được ăn trực tiếp không cần trải qua quá trình nấu chín

Burong bangus là sản phẩm lên men truyền thống của Philipine làm từ cá, hạt kê và

muối với sự có mặt của hệ nhiều loại vi sinh vật, thực hiện quá trình lên men liên tiếp

Ban đầu của quá trình lên men là nhóm Streptococcus và tiếp tục ở các giai đoạn sau đó Tiếp theo là nhóm Pediococcus cùng với một tỷ lệ nhỏ Leuconostoc và Lactobacillus xuất hiện ở ngày thứ 3 cho đến cuối quá trình lên men Nhóm Lactobacillus chiếm ưu thế trong

giai đoạn cuối của quá trình lên men Một số nghiên cứu về quá trình lên men sản phẩm này cho thấy một số nhóm vi khuẩn lactic có khả năng thủy phân tinh bột trong quá trình lên men Burong bangus

Som fug một sản phẩm lên men từ cá phổ biến ở vùng đông bắc Thái Lan Quy trình

muối chua như sau: Cá được sơ chế sau đó nghiền nhỏ, bổ sung thêm cơm, muối, đường, tỏi thái lát, gói bằng lá chuối, để lên men tự nhiên ở nhiệt độ phòng Sản phẩm Som fug

có thể được sử dụng sau 3-4 ngày lên men ở nhiệt độ phòng khoảng 300C, nồng độ acid lactic đạt 2,2 đến 2,5%, pH đạt 4,3 nồng độ muối thay đổi từ 3,0 % đến 5,0% Kết quả nghiên cứu cho thấy ở nồng độ muối thấp sẽ cho khả năng tạo acid nhanh, tuy nhiên hương vị, chất lượng cảm quan thấp, nồng độ muối phù hợp 4%

Balao-balao của Philippines có thành phần hỗn hợp tôm (30%), cơm (60%), muối

(10%) được lên men trong 10 ngày ở 310C, protein hòa tan và các dẫn xuất tăng lên trong quá trình lên men từ ngày đầu cho đến khi kết thúc quá trình lên men, sự tạo thành nhóm nitơ amin cũng xảy ra đồng thời với sự giảm về trọng lượng phân tử protein tôm Hàm lượng NH3 được tạo ra đạt lớn nhất sau 7 ngày lên men Hoạt tính Cathepsin D trong tôm

có pH và nhiệt độ tối ưu là 3,5 và 400C tương ứng Hoạt tính của enzyme này giảm theo thời gian

1.1.3.2 Sản xuất sản phẩm tôm chua truyền thống tại Việt Nam

Việt Nam cũng có rất nhiều loại sản phẩm lên men từ cá, tôm tại các địa phương khác nhau với quy trình sản xuất khác nhau, dạng sản phẩm đa dạng như cá muối chua, tôm chua, mắm ruốc, mắm nêm, mắm trộn cà, nước mắm … Các sản phẩm thực phẩm lên men truyền thống này thường được sản xuất ở quy mô nhỏ và được tiêu thụ khá rộng rãi Sản phẩm lên men tôm chua truyền thống là một trong những đặc sản của xứ Huế Ngày nay sản phẩm tôm chua đã trở thành sản phẩm phổ thông, được tiêu thụ mạnh trên thị trường từ Nam ra Bắc

Quá trình lên men tôm chua từ các thành phần như: tôm, gạo nếp, muối, gia vị là quá trình lên men do các vi khuẩn lactic chuyển hóa đường, tinh bột thành axit lactic, tạo sản

phẩm có độ chua dịu, thơm Bên cạnh đó, trong quá trình lên men, thành phần đạm được chuyển hóa thành dạng đạm dễ tiêu, một số một số thành phần chất thơm được tạo thành

Có thể phân loại hai kiểu muối tôm chua chính dựa trên chất lượng cảm quan của sản phẩm: Kiểu tôm chua miền Bắc Trung Bộ vị chua mặn và cay là chính, sử dụng củ riềng, xôi nếp, rượu trắng tạo mùi thơm, màu tự nhiên dịch quánh và sệt Kiểu tôm chua miền Nam Bộ với đặc trưng vị ngọt là chính, mặn vừa phải, ít cay, nước tôm trong không sệt vì không có nếp, có màu đỏ gạch của phẩm màu, thời gian bảo quản lâu do sử dụng những chất bảo quản Sự khác nhau về chất lượng cảm quan của sản phẩm do thành phần nguyên liệu lên men ban đầu, nồng độ muối và quy trình lên men

Tôm chua xứ Huế thường dùng cơm nếp (hoặc tẻ) đóng vai trò như cơ chất carbonhydrat giúp cho vi khuẩn lactic có mặt trong tự nhiên phát triển và lên men chua Tôm nguyên liệu thường là những loại tôm vừa phải, có vỏ không quá cứng hoặc quá mềm (điển hình như tôm đất, tôm bạc) được làm sạch, ngâm qua rượu cồn vừa có tác dụng tiệt trùng, vừa tạo màu đỏ cho tôm Với những sản phẩm ăn ngay không cần bảo quản lâu, sau quá trình làm sạch, nhúng cồn, tôm được trộn đều với xôi nếp, riềng, tỏi, ớt thái chỉ, muối với tỷ lệ muối trong sản phẩm cuối đạt 8-12% Với những sản phẩm cần để lâu, người ta thường muối tôm cùng gạo trước, riềng tỏi ớt muối riêng, sau đó phối trộn lại để hoàn thiện Hỗn hợp nguyên liệu được gài nén yếm khí, duy trì cho lên men khoảng 20-30 ngày Sản phẩm sau đó bổ sung thêm gia vị, chất phụ gia và bao gói cho tiêu thụ Nguyên liệu sử dụng cho sản xuất tôm chua hoàn toàn là các nguyên liệu tươi sống, đa dạng, giàu dinh dưỡng (tôm, gạo, gia vị thực vật, muối), cơ chế biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men khá phức tạp, do vậy phương pháp lên men tự nhiên sử dụng vi khuẩn lactic từ môi trường tiềm ẩn một mối nguy lớn Giai đoạn lên men ban đầu khả năng nhiễm các vi sinh vật không mong muốn là rất cao, đặc biệt là các loại vi sinh vật chịu

muối như Staphylococcus aureus, Halobacterium salinarum, Bacillus … Chỉ khi số lượng

vi khuẩn lactic phát triển đến mức độ nhất định mới có khả năng sinh lượng axit, giảm pH môi trường làm giảm phát triển của các loại vi sinh khác Một số loại vi khuẩn lactic còn

có khả năng sinh bacteriocin, một hoạt chất kháng vi khuẩn gram dương, sẽ hạn chế được

sự phát triển của các loại vi sinh vật khác có trong hỗn hợp lên men Mặc dù bị hạn chế phát triển, các loại vi sinh vật này vẫn tồn tại trong khối tôm chua lên men và gây hỏng sản phẩm hoặc sinh độc tố khi gặp điều kiện thuận lợi Do vậy sản xuất tôm chua theo phương pháp lên men tự nhiên, thủ công, khó ổn định chất lượng giữa các mẻ, có những

mẻ sản xuất thành công khi vi khuẩn lactic phát triển nhanh và tốt; có mẻ sản xuất thất bại khi vi khuẩn lactic phát triển yếu và chậm Do tiềm ẩn nhiều mối nguy về vi sinh vật nên thời gian bảo quản sản phẩm tôm chua thường ngắn và không ổn định Phương pháp lên men tôm chua tự nhiên ít khi bị hỏng chỉ khi sản xuất với lượng nhỏ, hoặc kinh nghiệm sản xuất phải rất vững Đó là những điểm yếu, khó mở rộng sản xuất cho lên men tôm chua tại các cơ sở hiện nay

Một số quy trình lên men tôm chua ở Việt Nam

Mỗi vùng miền có quy trình muối chua tôm mang đậm nét vùng miền, thể hiện tính phong phú và đa dạng trong sản phẩm nhưng các quy trình này về cơ bản gồm ba công đoạn chính: sơ chế nguyên liệu ban đầu ( tôm, riềng, tỏi, ớt, măng vòi, xôi nếp, thính, đường, nước mắm, rượu và muối), phối trộn các thành phần nguyên liệu và gài nén lên

men trong lọ hoặc hũ Dưới đây là các quy trình làm tôm chua tiêu biểu tại một số vùng miền của Việt Nam

Quy trình làm tôm chua Đồng Hới:

Quy trình làm tôm chua Đồng Hới sử dụng cơ chất lên men chính là thính Quy trình làm tôm chua Đồng Hới về cơ bản giống với quy trình Huế Quy trình Đồng Hới không cho màu sắc tôm đỏ do ảnh hưởng của thính nhưng sản phẩm có mùi thơm đậm đà

Quy trình làm tôm chua Phan Thiết

Quy trình làm tôm chua Phan Thiết sử dụng cơ chất lên men chính là bột thính bắp Quy trình Phan Thiết thực hiện lên men trong hai giai đoạn trong khi quy trình Huế thực hiện lên men một giai đoạn

Quy trình làm tôm chua Nha Trang:

Quy trình làm Tôm chua Nha Trang cơ bản giống quy trình Huế nhưng cơ chất lên men chính là đường, màu sắc tôm không đỏ

Quy trình làm tôm chua Nam Bộ:

Quy trình làm tôm chua Nam Bộ sử dụng cơ chất lên men chính là mật ong, sản phẩm

tôm chua Nam Bộ có mùi thơm dịu và màu sắc đậm hơn so với tôm chua Huế

Quy trình muối tôm chua Huế

Quy trình lên men tôm chua Huế gồm các công đoạn sau:

Sơ chế nguyên liệu:

Nguyên liệu tôm: sử dụng tôm nước ngọt, nước lợ, tôm biển, tôm cửa sông, tốt nhất là

tôm bao đất (Penaeus sp.), tôm càng (Macro brachum hay Nipponence), tôm thẻ Yêu cầu

tôm phải còn sống, cỡ tôm vừa phải tương đương 100- 200 con/kg Nên chọn loại tôm có

vỏ mỏng Tôm để nguyên con hoặc vặt đầu, sau đó phun rượu lên khối tôm Riềng gọt vỏ, rửa sạch, cắt lát mỏng rồi xắt sợi Tỏi lột vỏ cắt lát mỏng, ớt chẻ dọc, bỏ hột, cắt sợi Phối trộn nguyên liệu lên men

Các nguyên liệu đã được sơ chế chuyển vào một thau trộn đều sao cho các thành phần xôi, muối, tỏi, ớt, và riềng bám đều vào tôm

Bản chất quá trình lên men tôm chua

Quá trình lên men tạo thành sản phẩm tôm chua là một quá trình oxy hoá khử sinh học dưới tác dụng của hệ vi sinh vật và enzyme nội tại trong nguyên liệu Quá trình này xảy ra trong điều kiện yếm khí Có hai quá trình chính diễn ra trong quá trình lên men tôm chua: quá trình lên men tạo thành axit lactic do nhóm vi khuẩn lactic thực hiện từ các nguồn cơ chất khác nhau và quá trình thuỷ phân protein, tinh bột thành các axit amin, peptides đường tương ứng

Quá trình lên men tạo thành axit lactic: cơ chế của qúa trình này như sau: vi khuẩn lactic sử dụng cơ chất của quá trình lên men được bổ sung vào ( tinh bột, thính, đường, mật ong…) để thực hiện qúa trình lên men, tạo thành axit lactic và các sản phẩm phụ khác

nhau Có hai kiểu lên men axit lactic: lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình Trong lên men lactic đồng hình sản phẩm tạo thành chỉ có axit lactic Còn đối với lên men lactic dị hình, ngoài sản phẩm chính là axit lactic, còn có các sản phẩm phụ: acetaldehyt, rượu etylic, CO2, axit succinic, axit acetic, axit formic, các sản phẩm phụ này đã góp phần làm cho sản phẩm có mùi, vị thơm ngon hơn Vi khuẩn lactic phát triển, tạo môi trường

có pH ngày càng giảm có tác dụng ức chế hoạt động của hệ vi sinh vật gây thối rữa, giúp sản phẩm không bị hỏng Hơn thế nữa, môi trường axit này còn giúp cho một số enzyme protease trong nội tại nguyên liệu hoạt động tốt, làm tăng nhanh quá trình tự chín của tôm chua Kết quả của quá trình lên men này làm tăng về nồng độ acid lactic trong quá trình muối tôm chua Hàm lượng acid lactic lớn hơn 2% có khả năng ức chế không những vi sinh vật có hại mà còn ức chế cả vikhuẩn lactic Tuy nhiên, tôm chua với lượng acid lactic lớn hơn 2% có khả năng bảo quản thời gian lâu Sự tăng nồng độ acid chung trong quá trình lên men lactic dị hình gồm khá nhiều acid hữu cơ khác Theo thời gian lên men, lượng acid chung này càng tăng lên Những biến đổi hàm lượng rượu cũng được ghi nhận Khi muối tôm chua theo phương pháp cổ truyền Huế, người ta có phun vào tôm một ít rượu Quá trình lên men lactic dị hình ngoài aicid lactic còn có rượu và các acid “khác” trong đó rượu ethylic là trung gian chuyển hoá thành các acid “khác” này Bổ sung thêm rượu hàm lượng các acid “khác” (ngoài acid lactic) trong sản phẩm tăng lên Khi kết thúc quá trình lên men lượng rượu ethylic còn sót lại một lượng nhỏ cũng góp phần tạo mùi thơm cho tôm chua

Quá trình thuỷ phân protein:

Xảy ra đồng thời với quá trình lên men lactic là quá trình thủy phân protein Khác với chượp và mắm tôm, tôm chua sau khi muối vẫn còn nguyên con, trong khi chượp và mắm tôm yêu cầu phải nhuyễn Quá trình thuỷ phân protein diễn ra do sự hoạt động của protease do các vi sinh vật tự nhiên có trong tôm tạo ra và có sẵn trong nội tạng của tôm Đây là một dạng của quá trình ươn thối thường gặp trong thủy sản Quá trình này về bản chất là không có lợi cho sản phẩm vì nó tạo ra các hợp chất amin có mùi khó chịu Tuy nhiên, các hợp chất này nếu tồn tại một hàm lượng nhỏ sẽ tạo nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm, nhất là khi phối hợp với các acid bay hơi Vì vậy vấn đề cần giải quyếtt của quá trình muối tôm chua chính là việc khống chế kiểm soát quá trình thủy phân protein này Cùng với quá trình thủy phân protein là quá trình biến tính của protein dưới tác động của pH thấp do acid lactic gây ra tạo cho tôm có màu đỏ Trong vỏ tôm có chứa asthaxanthin màu xanh tím Khi tôm tươi asthaxanthin liên kết chặt chẽ với protein Khi

có tác nhân gây biến tính hay phân hủy (nhiệt độ, pH, sự thối rữa) protein của tôm thì asthaxanthin tách rời khỏi protein và dễ dàng bị oxy hóa thành asthaxin có màu đỏ Ngoài

pH acid thì nhiệt độ cao cũng là nguyên nhân gây biến tính protein dưới tác dụng của hệ enzyme protease nội tại trong nguyên liệu và hệ enzyme protease của sinh vật, sẽ tiến hành thuỷ phân cơ thịt tôm thành các peptides, axit amin làm cho cơ thịt tôm trở lên mềm,

dễ tiêu hoá Đồng thời, cũng nhờ quá trình này mà sản phẩm có vị ngọt của đạm, mùi thơm, màu sắc cũng dần đựơc hình thành góp phần làm cho sản phẩm có mùi, vị, màu sắc đặc trưng

Ngoài hai quá trình lên men lactic và thuỷ phân protein, còn có các quá trình lên men phụ khác để hình thành lên mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm như: sinh tổng hợp các hoạt chất bay hơi, các axit amin,…

Những nghiên cứu về sản phẩm tôm chua

Trong nước có rất ít công trình nghiên cứu liên quan đến công nghệ sản xuất tôm chua Theo tác giả Nguyễn Xuân Thâm, quá trình muối tôm chua với thành phần lượng muối ăn

là 10%; lượng cơm nếp 20%; lượng gia vị 10% so với tôm, là quá trình thủy phân protein dưới tác dụng của proteaza thành acid amin và quá trình lên men lactic dị hình tạo ra acid lactic và các acid hữu cơ khác trong điều kiện yếm khí, đã xác định được hoạt độ proteaza

ở nội tạng của tôm là 85-105đvhđ/g chất khô, hoạt độ proteaza ở thịt tôm là 22-28 đvhđ/g chất khô Quá trình thủy phân tạo acid amin chủ yếu là izolơxin (655,6µmol/ml), analin (509,0µmol/ml), axit glutamic (134µmol/ml) Lượng acid lactic tạo ra trong quá trình muối tôm chua chiếm 70% lượng acid chung và lượng acid lactic đạt 2,64%-2,65% trong quá trình lên men tôm chua Huế truyền thống Tác giả đã tối ưu hóa quá trình muối tôm chua với thay thế cơm nếp bằng đường cho kết quả nồng độ muối : 7%, đường: 20% so với khối lượng tôm, thời gian lên men tôm chua: 8 ngày ở nhiệt độ 300C Bổ sung chủng

đông khô của Hungary Strep.lactis; Strep.cramoris có tác dụng đẩy nhanh tốc độ lên men

và góp phần ổn định sản phẩm.Trong nghiên cứu này tập trung nghiên cứu về quá trình công nghệ Tuy nhiên, những biến đổi hóa sinh, vi sinh vật chưa được đề cập đến, những giải pháp ứng dụng chủng vi khuẩn lactic thuần chủng chưa được đưa ra, những hợp chất tạo hương của sản phẩm chưa được đánh giá, xem xét

1.1.4 Các vấn đề tồn tại đối với các sản phẩm rượu gạo, tương đặc, tôm chua lên men truyền thống [2], [3], [4], [15], [16], [45], [69]

Các sản phẩm lên men truyền thống tại Việt Nam hầu hết được sản xuất với công nghệ thủ công, điều kiện vệ sinh không bảo đảm, chưa chuẩn hoá được tiêu chuẩn, kỹ thuật, chưa có thiết bị đo lường chất lượng sản phẩm, mà hầu hết đều dựa vào kinh nghiệm cá nhân của người chủ sản xuất Chính vì vậy chất lượng sản phẩm tạo ra không ổn định giữa các mẻ lên men, không bảo đảm quy định về an toàn vệ sinh thực phẩm

Một số tồn tại chính đối với công nghệ, thiết bị sản xuất, cũng như chất lượng sản phẩm của rượu gạo, tương đặc, tôm chua truyền thống hiện nay:

- Cùng một làng nghề sản xuất nhưng khác nhau nguồn vi sinh vật nên sản phẩm có chất lượng rất khác nhau Mặt khác cùng một hộ sản xuất với cùng một quy trình nhưng chất lượng mỗi mẻ cũng khác nhau Nguyên nhân chủ yếu do thiết bị sản xuất thô sơ, kỹ thuật của các hộ dân dựa vào môi trường sản xuất, kinh nghiệm gia truyền, nên không kiểm soát được các điều kiện sản xuất, hiệu quả sản xuất chưa cao

- Do quá trình lên men tự nhiên, các hộ sản xuất tương rất kỵ việc vệ sinh nhà xưởng

Do vậy nếu trong môi trường sản xuất nhiễm một loại vi sinh vật gây bệnh gây hại, sẽ không có khả năng kiểm soát chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm Đối với quy trình sản xuất rượu, chất lượng bánh men rượu không ổn định, sản xuất phụ thuộc kinh nghiệm, các phương tiện định mức, định lượng không có, dẫn đến tỷ lệ các loại lá của mỗi mẻ men khác nhau, thao tác không đảm bảo vệ sinh dẫn tới nhiễm các vi sinh vật lạ đã ảnh hưởng rất nhiều chất lượng bánh men

- Dụng cụ, thiết bị trong sản xuất thường được làm bằng các vật liệu không cho phép

đối với thực phẩm, dẫn tới không đảm bảo yêu cầu về vệ sinh, do vậy gây nguy cơ tồn dư kim loại nặng, các chất độc khác vào sản phẩm

- Không phát triển được thương hiệu do chưa có sản phẩm ổn định, mẫu mã kém

- Sản xuất theo phương pháp công nghệ lạc hậu, người lao động không hiểu biết về VSATTP, điều kiện vệ sinh rất kém nên làm ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản phẩm, rất khó có thể nâng cấp để sản xuất hàng loạt

Lấy ví dụ đối với sản phẩm rượu, phần lớn là rượu dân tự nấu, do trình độ công nghệ còn kém và thiết bị sản xuất thô sơ nên còn rất nhiều độc tố, tạp chất có tác động xấu tới

hệ tiêu hóa, hệ thần kinh, ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người tiêu dùng Mặt khác hiệu suất thu hồi rượu thấp, hao phí nguyên vật liệu lớn dẫn đến hiệu quả sản xuất chưa cao Bên cạnh đó, nhiều cơ sở vì lợi nhuận đã ngâm nhiều loại lá, củ, quả không rõ nguồn gốc, không công bố tiêu chuẩn, quảng cáo quá mức như là “thần dược”, gây ngộ nhận trong nhân dân và đã gây hậu quả nghiêm trọng đối với sức khoẻ của người dân Nhiều vụ ngộ độc thực phẩm do rượu thuốc gây tử vong đã xảy ra thường xuyên Theo thống kê chưa đầy đủ của Cục ATVSTP từ 2000 đến 2005 đã có 18 vụ với 88 ca mắc và tử vong

17 ca, tỷ lệ tử vong/mắc là 19,3% Gần đây, các vụ ngộ độc thực phẩm do rượu gây tử vong vẫn có xu hướng gia tăng, ví dụ trong năm 2006: tại An Giang có 2 vụ ngộ độc thực phẩm do rượu với 9 ca tử vong; trong tháng 5 năm 2008 đã có 4 vụ ngộ độc rượu tại Sóc Trăng và Hậu Giang gây tử vong cho 16 người Tuy nhiên, đây mới chỉ là số liệu ngộ độc thực phẩm cấp tính do rượu, lượng rất nhỏ so với ngộ độc mạn tính

Đến nay tại Việt Nam có khoảng 20.633 cơ sở sản xuất rượu cổ truyền, trong đó chỉ có

94 cơ sở có công bố tiêu chuẩn chất lượng Do đó, các loại rượu không được công bố chất lượng, nhất là những loại rượu thường được gọi là rượu quê, rượu dân tộc, rượu gạo đều

có hàm lượng độc tố như aldehyde, methanol và các chất độc hại khác rất cao

Về quy mô của các hộ sản xuất, đa số các cơ sở sản xuất rượu truyền thống là quy mô nhỏ, các cơ sở có công suất < 10.000 lít/ năm chiếm 63,9% tổng số cơ sở sản xuất; 98,8%

số cơ sở là sản xuất tại nhà với nguồn nhân lực là người trong gia đình chiếm 96,4%, tỷ lệ sản phẩm tiêu thụ tại nhà chiếm 69,9% Chỉ có 33,7% số hộ tự làm men rượu, 66,3% mua tại chợ và các đại lý Về mặt thiết bị thì 7,2% sử dụng nồi đất, sành truyền thống, còn lại

đa số dùng dụng cụ bằng gang, nhôm, hợp kim, thùng nhựa Về nhà xưởng thì chỉ có 12% đạt điều kiện vệ sinh an toàn nhà xưởng, 4,8% số cơ sở được tập huấn kiến thức VSATTP

và có 2,4% số cơ sở có giấy chứng nhận đủ điều kiện VSATTP; 15,7% cơ sở có công bố tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm Về chất lượng sản phẩm đối chiếu với TCVN, mẫu có methanol cao nhất vượt 4,78 lần cho phép, mẫu đạt tiêu chuẩn aldehyt chỉ chiếm 2,4%, mẫu đạt tiêu chuẩn furfurol chiếm 21,7% số mẫu phân tích Như vậy về tổng thể đối với chất lượng sản phẩm, không có mẫu rượu nào đạt được tất cả các chỉ tiêu chất lượng đặc biệt là chỉ tiêu aldehyt là gần như không đạt, tuy nhiên cũng không có mẫu rượu nào có hàm lượng độc tố methanol quá cao đến mức có thể gây ngộ độc cấp tính dẫn đến tử vong

cho người sử dụng

Gần đây Chính phủ đã thông qua việc ban hành Nghị định số 40/NĐ-CP, ngày 18/4/2008 về quản lý sản xuất, kinh doanh rượu Theo đó, mỗi loại rượu để được phép lưu thông trên thị trường phải đáp ứng các điều kiện về sản xuất, kinh doanh và sản phẩm phải được công bố tiêu chuẩn sản phẩm Như vậy, sẽ có đến khoảng 99% cơ sở sản xuất rượu truyền thống hiện nay sẽ phải đóng cửa, hoặc hoạt động phi pháp, điều này sẽ không chỉ ảnh hưởng đến kinh tế, an sinh, an toàn xã hội mà còn ảnh hưởng đến một nghề truyền thống lâu đời nhất của nhân dân gắn liền với đời sống văn hóa, tâm linh

Từ các kết quả điều tra, Cục ATVSTP cũng đưa ra giải pháp để cải thiện tình hình trên

2 phương diện: Về mặt chuyên môn cần có các nghiên cứu cải tiến công nghệ, chuẩn hóa thiết bị và đào tạo tập huấn ATVSTP cho các cơ sở sản xuất Về mặt quản lý cũng phải ban hành các quy định về công nghệ và thiết bị, kiểm soát đến tận quy trình công nghệ, điều kiện sản xuất chứ không chỉ sản phẩm cuối cùng, xây dựng các mô hình sản xuất nhỏ phù hợp với quy mô các cơ sở sản xuất hiện nay với giá thành hợp lý để cung cấp cho các

cơ sở sản xuất Thông tin tuyên truyền và hỗ trợ đào tạo cho các cơ sở sản xuất về cả công nghệ và kiến thức VSATTP Ngoài ra việc thanh tra, kiểm tra xử lý vi phạm cũng cần được tăng cường và sâu sát hơn nữa

Đối với sản phẩm tương đặc, tôm chua, dù chưa được điều tra đánh giá chi tiết như đối với sản phẩm rượu gạo truyền thống, tuy nhiên đã có nhiều bài báo, công trình nghiến cứu đánh giá các mối nguy cao trong hiện trạng sản xuất hiện nay, nhất là mặt hàng tương đặc

Theo ông Đặng Xuân Duẫn, Trưởng phòng Y tế huyện Mỹ Hào (Bần, Yên Nhân) cho biết, hiện trên địa bàn huyện có 85 cơ sở sản xuất tương, nhưng mới có 15 cơ sở được cấp giấy chứng nhận ATVSTP Như vậy, vẫn còn 70 cơ sở sản xuất tương truyền thống tại Bần chưa được chứng nhận ATVSTP mà vẫn hoạt động bình thường

Tại cơ sở sản xuất đặc sản tương Bần, đoàn kiểm tra Bộ Y tế đến kiểm tra và đánh giá, điều kiện không đảm bảo ATVSTP diễn ra khá phổ biến Hàng chục chum tương đang trong quá trình ủ cho ra thành phẩm được mở nắp khiến tương bốc mùi thu hút ruồi nhặng

bu bám Nguy hại hơn, một số chum tương thành phẩm còn có ruồi rơi vào trước khi được đóng chai và phân phối tới tay người tiêu dùng Không chỉ vậy, khu vực chế biến nguyên liệu cũng là điều đáng bàn, gạo nếp nguyên liệu sau khi vo được đặt ngay trên sàn nhà bẩn, phân nửa trong số đó được chủ cơ sở tận dụng diện tích bằng cách cho cả vào khu nhà vệ sinh Ngoài ra, các công nhân tham gia chế biến thực phẩm không thực hiện đầy

đủ các tiêu chí về ATVSTP như không đeo găng tay, đồ bảo hộ, khẩu trang , các vỏ chai đựng sản phẩm đều là những vỏ nhựa được tái sử dụng từ những chai dầu ăn như Neptune, Simply cũ kỹ Đặc biệt, trên nhãn mác lại không ghi rõ nhà sản xuất, hạn sử dụng đối với từng đơn vị tương thành phẩm

1.2 VAI TRÒ CỦA CÁC CHẾ PHẨM VI SINH VẬT GIỐNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Bổ sung chủ động các chế phẩm vi sinh vật giống (stater culture) được định nghĩa như quá trình chuẩn bị dạng chế phẩm hay vật liệu có chứa một số lượng lớn một hoặc nhiều loại vi sinh vật có lợi bổ sung vào quá trình lên men nhằm hướng quá trình lên đi đúng hướng Sau khi thích ứng với môi trường, số lượng vi sinh vật giống này sẽ phát triển, quản lý quá trình lên men, và tạo ra những dạng sản phẩm mong muốn Nhìn chung, quá trình bổ sung chủ động chế phẩm giống vi sinh vật phải được thực hiện từ đầu của quá trình lên men

1.2.1 Kỹ thuật bổ sung chủ động các chế phẩm giống vi sinh vật (starter) vào quá trình lên men [41], [42], [44], [51], [54], [55], [78]

Quá trình lên men tự nhiên không bổ sung các chế phẩm vi sinh vật giống từ đầu, do lên men thụ động nên khả năng hỏng trong lên men là điều dễ xảy ra Phương cách lên

men này hầu như đang được áp dụng tại các cơ sở sản xuất nhỏ ở các nước đang phát triển, thậm chí cả với sản phẩm rau bắp cải muối chua tại nước phát triển (Đức) Sản phẩm quá trình lên men tự nhiên là kết quả hoạt động của nhiều dạng vi sinh vật tạp, đầu tiên là sự phát triển của vi khuẩn với tốc độ sinh sôi nhanh, sau đó là nấm men nếu môi trường có nhiều đường Trong lên men tự nhiên, nếu mẻ trước thành công, một phần dịch

mẻ trước được bổ sung chủ động vào mẻ sau, hoặc trong lên men rượu, sử dụng hỗn hợp

vi sinh vật tự nhiên có trong bánh men, đó chính là các tiền đề của quá trình bổ sung chủ động chế phẩm vi sinh vật vào môi trường lên men Bằng cách bổ sung thô sơ này, giai đoạn đầu của quá trình lên men sẽ được rút ngắn lại, mối nguy về sự hỏng của mẻ lên men sẽ giảm đi

Quá trình lên men, đặc biệt với công nghệ lên men các nguyên liệu sống, thực chất là

kỹ thuật bảo quản, chế biến nhằm nâng cao chất lượng vệ sinh và an tòan thực phẩm Tuy nhiên nếu quá trình không đi đúng hướng dẫn tới việc chất lượng sản phẩm giảm,

Quá trình lên men bị hỏng dẫn đến sản phẩm bị hỏng, giảm chất lượng, một số vi sinh vật gây bệnh, sinh độc tố phát triển làm cho sản phẩm lên men trở thành nguồn gây bệnh

Sử dụng kỹ thuật bổ sung starter trong công nghệ lên men truyền thống như dạng bảo vệ chống lại sự hỏng của quá trình lên men đồng thời “lái” quá trình lên men đi đúng hướng, quản lý hoạt động của vi sinh vật trong quá trình lên men thỏa mãn các điều kiện quy tắc quản lý an toàn vệ sinh thực phẩm GHP, GMP hay HACCP

Lựa chọn starter culture và ứng dụng của chúng tại các cơ sở lên men nhỏ

- Lựa chọn vi sinh vật cho sản xuất starter để sản xuất loại sản phẩm lên men đặc sản của vùng, miền nào đó cần phải quan tâm tới gốc văn hóa, thói quen hay chế độ ăn, loại nguyên liệu thô của vùng miền đó

- Ở góc độ kỹ thuật, cần thiết toán tỷ lệ chi phí/lợi nhuận, sự tự nguyện của người quản

lý cơ sở lên men có chấp nhận việc chuyển đổi công nghệ khi sử dụng starter không Trong điều kiện đó cần có những giải pháp về giá thấp nhất cho sự chuyển đổi và duy trì công nghệ Việc áp dụng kỹ thuật cao vào nơi có kỹ thuật thấp cần phải có các thông tin

về lợi ích chuyển đổi, các quy định chặt chẽ hơn của các cấp quản lý về an toàn vệ sinh thực phẩm, sự kết nối với các quy tắc như GHP, GMP, HACCP, sự đầu tư về truyền thông, gíáo dục và đào tạo

- Việc ứng dụng được kỹ thuật mới này sẽ thành công hơn khi có thành công về lợi nhuận ví dụ: giảm giá sản phẩm như giảm chi phí năng lượng, giảm thời gian lên men, giảm mối nguy về sự hỏng sản phẩm (tăng thời gian bảo quản sản phẩm), quản lý được động học quá trình lên men, nâng cao chất lượng sản phẩm ( hương, vị, thành phần sinh hóa có lợi, cấu trúc sản phẩm tốt hơn, ít độc tố…), mức độ an toàn vệ sinh cao

Ngày nay các chế phẩm vi sinh vật giống còn được lựa chọn có các hoạt tính sinh học

có lợi cho sức khỏe như có các thành phần chống oxy hóa, nâng cao chất lượng dinh dưỡng hơn (thủy phân protein, tinh bột cao tạo các thành phần dinh dưỡng dễ tiêu, tạo các thành phần vi chất sinh học có lợi) Một số nghiên cứu ứng dụng hiện nay còn tập trung vào các hệ vi sinh vật có lợi đồng thời có khả năng phân giải các thành phần mycotoxin trong môi trường, do việc sử dụng các nguyên liệu bị nhiễm mycotoxin cho lên men tại các nước đang phát triển xảy ra mạnh Lợi ích của probiotic đối với sản phẩm lên men đang được quan tâm cho việc tạo các dòng sản phẩm không những an toàn, hàm lượng dinh dưỡng cao mà còn có chức năng có lợi cho sưc khỏe

Quá trình lên men tự nhiên không những không dự đoán được tiến trình cũng như không quản lý được độ ổn định của chất lượng sản phẩm giữa các mẻ

Các chủng vi sinh vật thuần chủng được lựa chọn từ hỗn hợp các vi sinh vật trong lên men tự nhiên, được phân loại bằng các đặc trưng về cơ chế trao đổi chất, sự khác nhau về tốc độ sinh trưởng, khả năng thích ứng và phát triển với môi trường lên men, thành phần khánh sinh, sự tạo hương, các đặc tính đặc trưng có lợi cho công nghệ lên men của sản phẩm đó Chế phầm starter vi sinh vật (01 hoặc hỗn hợp nhiều loại giống) cần được thử nghiệm ở dạng pilot, mô hình nhỏ trước khi ứng dụng đại trà

Theo Holzapfel, để khả năng ứng dụng chế phẩm starter vào các công nghệ lên men truyền thống thành công, cần phải có những bước cải tiến quy trình công nghệ và thiết bị phù hợp

Một số chức năng sinh học đã được bổ sung vào thực phẩm lên men thông qua việc sử dụng chế phẩm starter vi sinh vật hiện đang được sản xuất thành công trên thế giới như:

- Sự đối kháng: đây là sự kết hợp ảnh hưởng của các nhân tố sinh học, kết quả của hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật và và sự cạnh tranh lẫn nhau của chúng (ví dụ lên men

rượu nấm men, lên men natto của vi khuẩn Bacillus, tempe của nấm mốc…) Các vi sinh

vật chủ đạo trong quá trình này không chỉ xuất hiện không mang độc tố, mà còn là thành phần bảo vệ ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh, gây hại khác Thực phẩm lên men lactic

là ví dụ điển hình khi quá trình lên men chúng tạo ra môi trường có mặt acid hữu cơ, giá trị pH thấp có hiệu ứng đối kháng mạnh với các vi khuẩn gram âm gây độc, hại sản phẩm

- Sinh bacteriocins

- Sinh isomer lactic acid

- Làm thành phần cân bằng dinh dưỡng

- Sinh enzyme thủy phân đường đạm thành các thành phần dễ tiêu

- Sinh các chất như phytic acid và tannins

Theo công nghiệp sản xuất Miso của Nhật bản (một dạng tương đặc) khi nuôi Koji (nuôi chế phẩm mốc tạo hệ enzim có tác dụng thủy phân tinh bột và protein), nguyên liệu gạo hấp được chủ động bổ sung một lượng chế phẩm mốc giống (tanekoji) có khả năng sinh tổng hợp enzyme cao, không sinh độc tố Việc sử dụng chế phẩm mốc giống trong quá trình sản xuất có nhiều ưu điểm như giúp cho quá trình nuôi koji được ổn định, hoạt lực enzyme tạo ra cao, dẫn đến chất lượng sản phẩm đạt tốt Bên cạnh đó việc sử dụng

chủ động chế phẩm nấm mốc giống sẽ giúp cho quá trình sản xuất koji giảm được sự phát triển của vi sinh vật tạp nhiễm, quản lý được về vệ sinh an tòan thực phẩm đối với quá trình sản xuất tương đặc

Tanekoji theo tiếng Nhật là hạt giống mốc Tại Nhật hiện có 9 nhà máy chuyên sản xuất chế phẩm mốc giống và cung cấp cho các nhà máy sản xuất miso, nước tương, rượu gạo trên toàn nước Nhật Tại các nhà máy này, các chủng nấm mốc thuần chủng được tuyển chọn kỹ càng, sử dụng các liệu pháp về gen để tạo ra các chủng có khả năng sinh tổng hợp enzyme cao, khả năng bảo quản trong điều kiện khắc nghiệt được tốt, hoặc có kảh năng sinh một số các họat chất sinh học có lợi khác Các chủng nấm mốc cho sản

xuất tương đặc thường là Asp oryza, Asp sojae đuợc nuôi trên môi trường rắn có những

vi chất đặc biệt nhằm kích thích tạo lượng bào tử cao Sợi và bào tử nấm mốc sau đó được thu hồi, hoàn thiện tạo dạng chế phẩm mốc giống gồm có bào tử, sợ nấm và cơ chất gạo

Để có thể nâng cấp được chất lượng rượu gạo, tương đặc, cần phải có sự chọn lọc các chủng nấm mốc thuần khiết, có hoạt lực thủy phân protein và tinh bột cao để sản xuất dạng chế phẩm nấm mốc giống bổ sung cho quá trình sản xuất, giúp cung cấp cho các cơ

sở sản xuất một loại chế phẩm giống mốc ổn định chât lượng, do dạng chế phẩm tồn tại ở dạng bào tử, dễ bảo quan, được tuyển chọn phù hợp theo các đặc tính công nghệ sản xuất Sản xuất chế phẩm nấm mốc ở dạng bào tử là dạng sản phẩm mới giúp cho công nghệ sản xuất rượu gạo, tương cải tiến có thể sản xuất theo hướng công nghiệp, ổn định chất lượng, quản lý tốt được về vệ sinh an tòan thực phẩm Quá trình sản xuất bào tử nấm mốc giống

bị ảnh hưởng bởi các điều kiện sau:

1.2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ có vai trò chủ yếu trong sự sinh trưởng của sợi nấm, nó cũng tác động đến việc sản sinh bào tử và sự nảy mầm của chúng Mỗi loài nấm mốc có khoảng nhiệt độ sinh trưởng và phát triển nhất định Phần lớn nấm mốc phát triển trong khoảng 15- 320C

và sinh trưởng tốt nhất ở khoảng 25- 300C Một số rất nhỏ loài nấm mốc có thể tăng trưởng ở cả các kho lạnh đến -60C, thậm chí -200C như Cladosporium herbarum, một số loài thuộc chi Penicilium Một số ít loài khác có nhiệt độ tăng trưởng đến 500C [9]

Asp.oryzae sinh tổng hợp proteaza tốt nhất ở 300C sau 72h

Nếu nhiệt độ xuống dưới 240C hay trên 450C nấm mốc sẽ phát triển chậm do đó làm giảm quá trình sinh tổng hợp enzim Nhiệt độ không những có ảnh hưởng đến sinh trưởng

và sản sinh bào tử của nấm mốc mà còn tác động lên sự trao đổi chất của chúng, đặc biệt

là lên số lượng và chất lượng của các chất được tạo thành Nhưng không phải bao giờ nhiệt độ tốt nhất cho sự sinh trưởng cũng là thích hợp nhất cho sự tạo thành tất cả các sản phẩm trao đổi chất

1.2.2.2 Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường

Trong những nhân tố tác động tới sự phát triển của nấm mốc, độ ẩm có ảnh hưởng lớn

Độ ẩm của môi trường cũng như độ ẩm tương đối của không khí là những yếu tố quan trọng qui định sự phát triển cũng như sinh tổng hợp enzim nói chung và proteaza nói

riêng Asp.oryzae cũng như đa số các chủng nấm mốc khác là những vi sinh vật ưa ẩm

Độ ẩm thích hợp cho Asp.oryzae sinh tổng hợp proteaza nằm trong khoảng 40- 60%

1.2.2.3 Ảnh hưởng của thành phần môi trường:

Thành phần môi trường thích hợp cho sự phát triển và sinh tổng hợp enzim bao gồm hỗn hợp của nguồn cacbon, các nguồn nitơ, các chất kích thích sinh trưởng và muối khoáng

Nguồn cacbon có thể sử dụng từ ngô, lúa mỳ, gạo Trong đó maltoza, saccaroza, fructoza là những nguồn cacbon tốt nhất Nguồn nitơ có thể sử dụng từ bột đậu, các muối amoni, ure Các nguyên tố khoáng như canxi, magiê, sắt, mangan đều ảnh hưởng tốt đến

sự sinh tổng hợp proteaza

1.2.2.4 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy

Thời gian sinh trưởng của nấm mốc cũng là yếu tố không kém phần quan trọng, ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzim Mặt khác, thời gian còn qui định năng suất của quá trình sản xuất chế phẩm enzim

1.2.3 Vi khuẩn lactic và các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic giống [17], [18], [19], [20], [23], [24], [25], [26], [27]

Vi khuẩn lactic (LAB) chiếm một vị trí quan trọng trong các quá trình sản xuất các thực phẩm lên men Thực phẩm cũng như đồ uống lên men từ LAB được biết có lịch sử lâu đời và an toàn cho con người, được ứng dụng và tiêu thụ rất rộng rãi trên thế giới Công nghệ lên men lactic nhìn chung rẻ tiền, dễ ứng dụng do hầu như không phải tiêu thụ năng lượng cho quá trình chế biến Có thể tìm thấy sự hiện diện của sản phẩm lên men lactic ở khắp mọi nơi: lên men rau, quả như bắp cải muối chua (kim chi-Hàn Quốc), dưa chuột lên men chua, các loại lương thực (Ogi-Nigerian; Uji-Kenya), bánh mỳ chua, sản phẩm bánh mỳ từ hạt lúa mạch (Idli-India; Puto-Philippin), sản phẩm sữa lên men, hỗn hợp sữa, lúa mỳ lên men (kish-Aicâp), đậu tương giàu protein lên men (Tempe-Indonesia), dạng nước chấm, tương giàu amino acid (Miso- Nhật bản; tương đặc-Việt Nam; soy sauce-Trung Quốc), hỗn hợp tôm gạo bột gạo chua (balao balao- Philippin; tôm chua- Việt Nam), thịt lên men (salami, nham-Thai Lan; nem chua- Việt Nam)

Nhóm vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng, an toàn trong các quá trình lên men chua bảo quản thực phẩm, đồ uống Vi khuẩn lactic khi phát triển trong môi trường thuận lợi sẽ axit hoá nhanh nguyên liệu sống thông qua quá trình sinh axit, chủ yếu là axit lactic Bên cạnh đó chúng còn tạo ra các dạng axit hữu cơ khác, ethanol, cấu tử tạo hương, bacteriocin, exopolysaccharides…Vi khuẩn lactic giúp cho sản phẩm sau lên men kéo dài được thời gian bảo quản, duy trì mức độ an toàn về vi sinh vật, nâng cao chất lượng sản

phẩm về cấu trúc, về dinh dưỡng, về cảm quan Leuconostocs và các vi khuẩn lactic hình cầu thường có khả năng hạ pH thấp nhất khoảng 3,5 - 4,0 Streptococcus lactis có khả năng sinh nisin, một dạng polypeptide, kháng lại các loại vi khuẩn gram dương S

cremoris cũng sản sinh hoạt chất kháng sinh diplococcin kháng các loại vi khuẩn gram

dương Hai loại vi khuẩn lactic này được ứng dụng nhiều trong quy trình sản xuất các sản phẩm sữa Bên cạnh đó, carbon dioxide được tạo ra trong quá trình lên men dị hình là tác nhân bảo quản tốt trong thực phẩm Muối cùng với quá trình lên men lactic trong các sản phẩm lên men truyền thống là tác nhân cản trở sự phát triển của các dạng vi sinh vật không mong muốn khác

1.2.3.1 Sản xuất chế phẩm lactic làm giống khởi động trong lên men thực phẩm

Các sản phẩm lên men lactic truyền thống hầu hết được lên men theo phương pháp tự nhiên Quá trình lên men với “lactic bacteria starter” được cung cấp không chủ ý từ môi trường bên ngoài, từ nguồn nguyên liệu cùng với nhiều loại vi sinh vật khác nhau, không

ổn định tại mỗi đợt sản xuất, đó là nguyên nhân dẫn đến quá trình lên men tự nhiên rất khó quản lý chất lượng ổn định, dễ bị hỏng thối

Để quản lý được chất lượng, vệ sinh, mức độ an toàn thực phẩm của sản phẩm, chủng

vi khuẩn lactic được sử dụng phải đạt điều kiện: có số lượng tế bào sống đủ lớn, ổn định, sản sinh axit nhanh, tạo ra các hoạt tính sinh học có ích

Tại các nước phát triển, chế phẩm lactic thuần chủng đã được sản xuất công nghiệp và ứng dụng nhiều trong quá trình chế bíên thực phẩm lên men Vi khuẩn lactic thuần chủng

được sử dụng làm giống khởi động như Lactobacillus sakei và Lactobacillus curvatus trong sản xuất xúc xích Đức, Lactobacillus plantarum trong sản xuất xúc xích Ý,

Pediococcus acidilactici trong sản xuất xúc xích Mỹ, Pediococcus cerevisiae và Lactobacillus plantarum trong sản xuất Salami (Hungari, Ý, Genoa ) Nhờ sự bổ sung

các vi khuẩn lactic với tỷ lệ 103- 105 CFU/g mà số lượng các vi khuẩn tạp nhiễm khác luôn được kiểm soát ở mức dưới 106CFU/g Sử dụng vi khuẩn lactic thuần chủng làm giống khởi động có tác dụng giảm độ pH của nguyên liệu lên men xuống nhanh, nhờ đó làm giảm đáng kể và ức chế được sự phát triển của các vi sinh vật tạp nhiễm bao gồm vi sinh vật làm hỏng và gây bệnh, kể cả một số nấm mốc Được biết trong chế biến các sản

phẩm từ thịt, người ta xác định nguy cơ của một số nấm mốc sinh độc tố như Aspergillus

flavus, Asp parasiticus sinh aflatoxin, Asp ochraceus sinh ochratoxin, Asp versicolor

sinh sterigmatocystin, Penicillium commune sinh axit cyclopiazonic, P expansum, P

granulatum sinh patulin, P verrucosum sinh axit penicillinic, ochratoxin A, citrinin, P viridicatum sinh axit penicillinic Các chuyên gia trong công nghệ chế biến các sản phẩm

thịt lên men cho biết việc sử dụng vi khuẩn lactic thuần chủng giúp cho giảm tối đa và thậm chí loại bỏ các chất bảo quản hoá học

Một số hãng chuyên sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic làm giống khởi động trong lên men thực phẩm như công ty CHR Hansen- Đan Mạch, Rhodia- Hoa Kỳ, Taiyo Kouyou- Nhật bản

1.2.3.2.Công nghệ sản xuất chế phẩm vi khuẩn giống khởi động

Công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học nói chung hay sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic làm giống khởi động nói riêng gồm các khâu cơ bản: Chủng giống, nhân giống, lên men tạo sinh khối, thu hồi sinh khối tạo chế phẩm vi sinh.Trong phòng thí nghiệm, môi trường lên men cơ bản của vi khuẩn lactic là môi trường MRS (glucoza, cao nấm men, pepton, tween 80, muối khoáng ) hay M17 ( lactoza, pepton, glyxerophotphat, cao nấm men, cao thịt bò, axit ascorbic, muối khoáng ) Trong lên men quy mô công nghiệp, môi trường lên men thường được thiết kế từ những nguyên liệu rẻ tiền, thường là chất phế thải của những ngành khác như rỉ đường, khô đậu, khô lạc, bột chiết ngô, dịch tinh bột thuỷ phân, phế thải công nghiệp sữa như bột sữa sau khi tách béo tách đạm nhằm thay thế những thành phần đắt hơn như cao nấm men, pepton, cao thịt trong môi trường được sử dụng quy mô phòng thí nghiệm …

Trong công đoạn lên men, đối với vi khuẩn lactic, phương pháp lên men chìm được sử dụng phổ biến Nói chung trong công nghệ lên men tạo sinh khối, nếu nồng độ vi sinh lớn hơn 100g trong 1lít dịch canh trường thì được gọi là nuôi trồng tỷ trọng tế bào cao (high – cell- density cultivation) Szusuki và cộng sự đã sử dụng thùng lên men có khuấy và màng lọc sứ, bằng phương nuôi cấy bổ xung và lọc tuần hoàn sinh khối với tỷ lệ pha

loãng cao đã đạt được sinh khối Lactococcus lactics 141g/l trong 238 giờ lên men Trung

bình khối lượng sinh khối khô 5-10 g/l thì tương đương với 108 – 109 tế bào vi khuẩn trong 1 ml dịch canh trường, tuỳ thuộc vào từng loài vi khuẩn

Chế phẩm vi khuẩn lactic có thể ở hai dạng: dạng lỏng và dạng khô Để sản xuất chế phẩm ở dạng lỏng, dịch lên men cần được cô đặc bằng phương pháp ly tâm cao tốc, sau

đó được hoà lại trong dung dịch lỏng có các chất bảo quản tế bào và bảo quản dịch (được phép sử dụng trong thực phẩm) Để sản xuất chế phẩm dạng khô, dịch tế bào cô đặc nói trên được bổ xung chất độn (tá dược) rồi sấy khô ở nhiệt độ thấp Để đảm bảo khả năng sống của vi sinh vật, một số cơ chất được bổ sung như lactoza, glycerol, axit glutamic … được sử dụng nhằm tăng bảo vệ màng tế bào; nhờ vậy tỷ lệ sống sót của tế bào được ổn định trong thời gian bảo quản Vi khuẩn lactic là vi khuẩn không tạo bào tử do vậy nhiệt

độ sấy phải thấp hơn 50oC trong thời gian ngắn hơn 30 phút để tỷ lệ chết tế bào không vượt quá 50-70%

Trong kỹ thuật sản xuất chế phẩm, sấy là công đoạn vô cùng quan trọng ảnh hưởng

mạnh tới chất lượng chế phẩm, khả năng sống sót của tế bào vi khuẩn Các phương pháp sấy phải đảm bảo nguyên tắc sấy ở nhiệt độ thấp và tốc độ bốc hơi nhanh nhằm đảm bảo hoạt tính của chế phẩm sinh học (thường bị mất hoạt lực rất nhanh ở nhiệt độ cao) Phương pháp sấy thường sử dụng là sấy chân không, sấy phun, sấy tầng sôi, sấy bằng hồng ngoại ngoài ra đông khô là phương pháp đảm bảo cho chế phẩm giữ được thời gian lâu, chất lượng tốt nhưng chi phí cao hơn

Tuy nhiên để quá trình sấy vi sinh vật đạt hiệu quả về tỷ lệ sống cao, chúng ta cần hiểu

rõ các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này

Các vấn đề về tạo chế phẩm khô về từ vi khuẩn lactic

Công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học nói chung hay sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic làm giống khởi động nói riêng gồm các khâu cơ bản: Chủng giống, nhân giống, lên men tạo sinh khối, thu hồi sinh khối tạo chế phẩm vi sinh.Trong phũng thí nghiệm, môi trường lên men cơ bản của vi khuẩn lactic là môi trường MRS (glucoza, cao nấm men, pepton, tween 80, muối khoáng ) hay M17 ( lactoza, pepton, glyxerophotphat, cao nấm men, cao thịt bò, axit ascorbic, muối khoáng ) Trong lên men quy mô công nghiệp, môi trường lên men thường được thiết kế từ những nguyên liệu rẻ tiền, là chất phế thải của những ngành khác như rỉ đường, khô đậu, khô lạc, bột chiết ngô, dịch tinh bột thuỷ phân, phế thải công nghiệp sữa như bột sữa sau khi tách béo tách đạm nhằm thay thế những thành phần đắt hơn như cao nấm men, pepton, cao thịt trong môi trường được sử dụng quy mô phòng thí nghiệm …

Trong công đoạn lên men, đối với vi khuẩn lactic, phương pháp lên men chìm được sử dụng phổ biến Nói chung trong công nghệ lên men tạo sinh khối, nếu nồng độ vi sinh lớn hơn 100g trong 1 lit dịch canh trường thì được gọi là nuôi trồng tỷ trọng tế bào cao (high – cell- density cultivation) Szusuki và cộng sự đó sử dụng thùng lên men có khuấy và màng lọc sứ, bằng phương nuôi cấy bổ sung và lọc tuần hoàn sinh khối với tỷ lệ pha lỏng

cao đã đạt được sinh khối Lactococcus lactics 141g/L trong 238 giờ lên men Trung bình

khối lượng sinh khối khô 5-10 g/l tương đương với 108 – 109 tế bào vi khuẩn trong 1 ml dịch canh trường, tuỳ thuộc vào từng loài vi khuẩn (Riesenberg & Guthke, 1995) Sản phẩm có thể ở dạng lỏng hoặc ở dạng khô

Để sản xuất chế phẩm ở dạng lỏng, dịch lên men cần được cô đặc bằng phương pháp ly tâm cao tốc, sau đó được hòa lại trong dung dịch lỏng có các chất bảo quản tế bào và bảo

quản dịch (được phép sử dụng trong thực phẩm) Để sản xuất chế phẩm dạng khô, dịch tế bào cô đặc nói trên được bổ xung chất độn (tá dược) rồi sấy khô ở nhiệt độ thấp Để đảm bảo khả năng sống của vi sinh vật, một số cơ chất được bổ sung như lactoza, glycerol, axit glutamic … sử dụng nhằm tăng bảo vệ màng tế bào; nhờ vậy tỷ lệ sống sót của tế bào được ổn định trong thời gian bảo quản Vi khuẩn lactic là vi khuẩn không tạo bào tử do vậy nhiệt độ sấy phải thấp hơn 50oC trong thời gian ngắn hơn 30 phút để tỷ lệ chết tế bào không vượt quá 50-70% Các phương pháp sấy phải đảm bảo nguyên tắc sấy ở nhiệt độ thấp và tốc độ bốc hơi nhanh nhằm đảm bảo hoạt tính của chế phẩm sinh học (thường bị mất hoạt lực rất nhanh ở nhiệt độ cao) Phương pháp sấy thường sử dụng là sấy chân không, sấy phun, sấy tầng sôi, sấy bằng hồng ngoại ngoài ra đông khô là phương pháp đảm bảo cho chế phẩm giữ được thời gian lâu, chất lượng tốt nhưng chi phí cao

Tuy nhiên để quá trình sấy vi sinh vật đạt hiệu quả về tỷ lệ sống cao, chúng ta cần hiểu

rõ các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này

1.2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất chế phẩm vi khuẩn giống khởi động

a Ảnh hưởng của các điều kiện nội tại đến kết quả sấy vi sinh vật

Quá trình sấy và quá trình bảo quản có ảnh hưởng một cách khác khác nhau lên các loài vi sinh vật khác nhau Một số nghiên cứu trên thế giới cho thấy khi sấy đông khô kích thước tế bào có ảnh hưởng đến kết quả quá trình lạnh đông và sấy: cầu khuẩn với tế bào tròn nhỏ có vẻ dễ sống sót hơn trực khuẩn trong các quá trình này Người ta cũng còn thấy là diện tích bề mặt của tế bào càng lớn thì màng tế bào càng dễ bị biến tính do sự có mặt của các tinh thể đá tạo thành trong quá trình lạnh đông

Ngay cả khi điều kiện sấy tương tự nhau, lượng tế bào sống sót trong quá trình sấy

(Lian và cs., 2002) và trong quá trình bảo quản sau sấy của các chủng khác nhau trong

cùng một loài cũng khác nhau Sự khác biệt này có thể được giải thích là do: (i) Khác nhau về bộ máy di truyền có thể dẫn đến kết quả khác nhau giữa các chủng khác nhau; (ii) Khác nhau về thành phần vỏ và màng tế bào có điểm chuyển pha của các phospholipit khác nhau

Nghiên cứu tìm hiểu cơ chế sự phản ứng khác nhau của các chủng vi sinh vật khi bị dehydrat vẫn đang tiếp tục được tiến hành trên thế giới

b Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến kết quả sấy

Môi trường nuôi cấy cũng được coi là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả sấy và cả quá trình bảo quản sau sấy Tác dụng bảo vệ tế bào của một số loại môi trường nuôi cấy có thể giải thích được là nhờ hiện tượng tích tụ các chất hòa tan tương thích (compatible solutes) hoặc do sự thay đổi thành phần các axít béo có trong màng tế bào

Tích tụ chất hoà tan tương thích

Trong các quá trình chế biến thực phẩm vi khuẩn lactic phải chịu nhiều loại ức chế (stress) khác nhau như: phải sống ở điều kiện nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao, pH thấp và hoạt độ nước thấp Ở các điều kiện này, màng và thành tế bào bị hư hỏng làm ức chế các quá trình vận chuyển chủ động, làm biến đổi hình thái và gây chết tế bào Khi gặp phải những điều kiện stress kể trên tế bào vi khuẩn có những cách thức thích nghi với điều kiện không thuận lợi của môi trường và nhờ vậy có thể sống sót Đến nay người ta đã biết

là phản ứng của vi khuẩn khi gặp môi trường ưu trương có hai dạng:

(i) Vi khuẩn phát triển khả năng thích nghi với các loại ức chế (stress) khác của môi trường

(ii) Vi khuẩn tích luỹ các chất có tính năng bảo vệ tế bào khỏi điều kiện môi trường có

áp suất thẩm thấu cao

Khi phải chịu ức chế về áp suất thẩm thấu (stress osmotic), các chất hữu cơ hòa tan (thường cũng chính là chất có khả năng bảo vệ tế bào trong điều kiện môi trường có áp suất thẩm thấu cao) có thể được tích tụ bên trong tế bào với lượng lớn và đóng vai trò chất điện ly chính (hay các chất hoà tan giữ vai trò điều chỉnh áp suất thẩm thấu) Nhờ vậy sự tích luỹ chất hoà tan này cho phép tế bào tái thiết lập lại cân bằng áp suất thẩm thấu Ngoài tác dụng điều chỉnh áp suất thẩm thấu các chất hoà tan còn giúp được tế bào chống lại ức chế thẩm thấu (stress osmotic) Trong quá trình lạnh đông cũng như trong quá trình sấy hàm lượng nước đều giảm đi, khi đó cơ chế tế bào tự thích nghi thông qua việc tích luỹ chất hoà tan có lẽ là một biện pháp hữu hiệu giúp tế bào sống sót và giữ được hoạt tính

Các chất hoà tan tương thích mà tế bào có khả năng tích luỹ thật ra có bản chất là các phân tử hữu cơ nhỏ, chúng có chung những đặc điểm như sau: rất hoà tan và có thể được tích tụ với lượng lớn trong tế bào chất Chúng là những phân tử trung hòa điện hoặc là chất trung hòa có mang các điện tích trái dấu (zwitterionic compounds) Các hệ thống vận chuyển chủ động nằm trên màng tế bào kiểm soát sự tích tụ các chất hòa tan này Các chất hòa tan không gây ảnh hưởng gì đến hoạt động của các enzym và thậm chí còn có thể bảo vệ các enzym khỏi bị biến tính khi nồng độ muối tăng cao, cũng như bảo vệ được các enzym trong quá trình lạnh đông và sấy Chẳng hạn như betain và cartinin đã được chứng minh là các chất có tác dụng bảo vệ vi khuẩn lactic trong quá trình sấy Quá trình tích luỹ chất hoà tan tương thích không xảy ra trong khi sấy mà được thực hiện từ trước đó

Một số tác giả đã thử nghiệm và thấy rằng khi thêm NaCl vào môi trường nuôi cấy cũng như khi thêm các thành phần có chứa các chất hoà tan (như pepton, trypton, cao thịt

và cao nấm men) ở các nồng độ khác nhau có thể thúc đẩy khả năng sản sinh và/hoặc tích luỹ chất hòa tan, và do đó có thể giúp tế bào vi khuẩn lactic sống sót trong giai đoạn bảo

quản sau sấy (Carvalho và cs., 2003c) Các tác giả này cũng đã chứng minh rằng tăng áp

suất thẩm thấu của môi trường bằng cách thêm vào môi trường một chất điện ly như NaCl

hay một chất không điện ly như sacaroza thì khả năng sống của tế bào Lb.bulgaricus

trong quá trình bảo quản sau sấy là khác nhau Dùng NaCl bổ sung vào môi trường MRS cho phép tăng tỷ lệ tế bào sống trong giai đoạn bảo quản Các nghiên cứu khác (Glaasker

và cs., 1998; Gouesbet và cs., 2001) lại chứng minh rằng Lb plantarum và Lb bulgaricus

dù được nuôi trong điều kiện bổ sung sacaroza hay NaCl vào môi trường vẫn không có khả năng tích luỹ chất hoà tan

Cơ chế thật sự thông qua đó các chất hòa tan bảo vệ tế bào khi sấy và khi bảo quản vẫn còn chưa được biết rõ Tuy nhiên, cơ chế này có thể tương tự như cơ chế bảo vệ tế bào trong quá trình lạnh đông, đó là:

1/ Ngăn chặn quá trình kết tụ của protein, giữ nguyên khả năng hòa tan của protein 2/ Thay đổi trạng thái vật lý của màng tế bào

c.Ảnh hưởng của sự có mặt của các loại đường trong môi trường nuôi cấy

Việc nuôi vi khuẩn trong môi trường có các loại đường khác nhau làm cho tế bào có các đặc tính hình thái và sinh lý khác nhau, do đó tế bào cũng có phản ứng khác nhau khi

gặp điều kiện stress Nuôi vi khuẩn lactic trong điều kiện khác với các điều kiện nuôi cấy thông thường có thể làm thay đổi quá trình lên men và tạo ra các sản phẩm chuyển hóa mới Có nghiên cứu đã chứng minh rằng ngoài việc tạo ra axít lactic, vi khuẩn lactic lên men đồng hình còn tạo ra trong quá trình nuôi cấy các sản phẩm khác khi cơ chất sử dụng

là một loại đường không phải là glucoza (Hofvendahl và Hahn-Hagerdal, 2000) Một số

ít các vi khuẩn lactic lên men đồng hình khác còn được tìm thấy có khả năng tạo ra trong môi trường một lượng nhỏ mannitol trong khi bình thường chất này lại được giữ bên trong tế bào Các nhà khoa học còn chỉ ra là khả năng tích tụ mannitol, sorbitol và glutamat của vi khuẩn phụ thuộc vào nguồn cacbon của môi trường nuôi cấy Tuy nhiên cũng có thể là mannitol (hay các hợp chất khác) có thể được tạo ra do sự lên men một số loại đường đặc hiệu và do đó cho kết quả bảo quản các chủng lactic sau sấy tốt hơn Tác dụng bảo vệ tế bào của sorbitol và glutamat trong thời gian bảo quản chế phẩm sấy đông khô cũng đã được tìm thấy Tác dụng bảo vệ của mannitol, sorbitol và glutamat như là những ‘chất hòa tan tương thích’ lên vi sinh vật sống trong điều kiện hoạt độ nước thấp có thể giúp nâng cao khả năng bảo quản chế phẩm vi khuẩn khô

Một nghiên cứu khác cũng đã chứng minh rằng khả năng sống của Enterococcus spp

trong quá trình bảo quản sau sấy phụ thuộc vào thành phần môi trường nuôi cấy Trong

những nghiên cứu tiếp sau đó các tác giả này cũng nhận thấy tỷ lệ Lb bulgaricus sống

trong và sau khi sấy phụ thuộc vào cả môi trường nuôi cấy lẫn môi trường sấy Tỷ lệ tế

bào Lb.bulgaricus chết trong và sau khi sấy là thấp nhất khi loại vi khuẩn này được nuôi

trong môi trường MRS chứa mannoza Nếu chủng vi khuẩn này lại được nuôi trong môi trường MRS chuẩn chứa glucoza hay MRS chứa lactoza hoặc fructoza thì kết quả thu được thấp hơn Điều này cho thấy có thể thay thế glucoza trong MRS bằng một loại đường khác để tăng khả năng sống của tế bào khô trong quá trình bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng

d Thay đổi trạng thái màng tế bào

Màng tế bào ngăn cách phần tế bào chất với môi trường xung quanh đóng vai trò điều chỉnh dòng vận chuyển chất dinh dưỡng và các sản phẩm chuyển hóa vào và ra khỏi tế bào và bằng cách đó giúp tế bào giữ được trạng thái cân bằng với môi trường Khi môi trường sống của tế bào biến đổi thành phần màng tế bào cũng có thể biến đổi theo Baati

và cs (2000) đã chứng minh rằng thành phần màng tế bào vi sinh vật có thể bị biến đổi

theo nhiều cách khác nhau và một số kiểu biến đổi lại có tác dụng bảo vệ tế bào trong quá trình lạnh đông Các điều kiện của quá trình nuôi cấy như thành phần môi trường nuôi cấy, pha sinh trưởng của tế bào, nhiệt độ nuôi cấy, sự có mặt của muối hay một số chất hòa tan khác cũng như pH có ảnh hưởng rất lớn đến thành phần lipit của màng tế bào Thay đổi các điều kiện nuôi cấy cũng có thể dẫn đến làm biến đổi cấu trúc màng tế bào, thay đổi độ linh động của màng; tế bào giữ được độ linh động màng ở trạng thái tối ưu chủ yếu là nhờ việc tự thay đổi thành phần các axít béo của màng tế bào Các thay đổi về cấu trúc và các đặc tính vận động của màng tế bào có ảnh hưởng đến hoạt động của các protein nằm trên màng do các lipit bao quanh enzym biến đổi, điều này thường xảy ra khi

tế bào gặp phải stress

Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh là nuôi vi khuẩn lactic trong môi trường có Tween 80 làm thay đổi thành phần axít béo của tế bào, sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến khả năng sống sót của tế bào trong quá trình lạnh đông Khi nuôi các chủng

Enterococcus trên môi trường có các thành phần khác nhau: có hoặc không có Tween 80

và axít ascorbic người ta đã nhận thấy có sự khác biệt về thành phần các axít béo và về mức độ oxi hóa lipit màng tế bào Thành phần các axít béo và mức độ oxi hóa màng tế bào có lẽ liên quan đến khả năng sống sót của tế bào trong quá trình lạnh đông, sấy và bảo quản chế phẩm khô Việc thêm axít ascorbic vào môi trường sấy đã được chứng minh là

có tác dụng bảo vệ được tế bào Lb.bulgaricus sấy phun trong giai đoạn bảo quản

e Tác dụng của việc tiền xử lý tế bào trước khi sấy

Tế bào vi khuẩn đáp trả lại sự thay đổi đột ngột của môi trường bằng cách tái thiết lập các cơ chế chuyển hóa của chúng, điều này giúp tế bào tăng được sức đề kháng Khả năng

đề kháng của tế bào được mã hóa bởi các hệ thống phòng vệ (defense systems) Hệ thống này có thể được chia làm hai dạng Dạng đầu tiên là một hệ thống đặc hiệu được thiết lập khi tế bào gặp phải stress hóa học hay lý học ở mức dưới ngưỡng gây chết Khi đó tế bào

có thể chống chịu được chính các tác nhân này ở một mức nhất định Dạng thứ hai gồm nhiều hệ thống hơn có tác dụng chuẩn bị cho tế bào vượt qua được nhiều loại stress khác nhau mà không cần phải trải qua loại stress này trước đó

Vi sinh vật có thể phát triển hệ thống các kênh truyền dẫn tín hiệu giúp kiểm soát sự biểu hiện phối hợp của các gen mã hóa các cơ chế tự bảo vệ của tế bào khi có stress Cơ chế điều chỉnh thường gặp cần phải có sự biến đổi của nhân tố sigma (ú), nhân tố này có vai trò gắn vào phần nhân ARN polymeraza và do đó tạo tính đặc hiệu cho promoter Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã dành để tìm hiểu tế bào phản ứng như thế nào khi gặp phải điều kiện stress và đã chỉ ra rằng trong thực tế các vi sinh vật có thể thích nghi với điều kiện stress bằng cách tự tổng hợp ra các protein (stress proteins) và các sản phẩm khác Các protein này có tác dụng ngăn chặn sự hư hỏng các phần màng tế bào tiếp giáp các enzym, ngoài ra còn có khả năng thay đổi cả các đặc tính vật lý của màng tế bào Các nghiên cứu gần đây còn chỉ ra rằng các stress protein còn có thể giữ một vai trò trong các phản ứng ngược và có tác dụng ổn định protein và lipit của màng tế bào

Sự tổng hợp các stress protein thường phụ thuộc vào pha sinh trưởng của tế bào Một

số nghiên cứu đã chỉ ra là tế bào ở pha phát triển luỹ tiến có khả năng này Tuy nhiên một nghiên cứu khác lại chứng minh rằng có sự tổng hợp các stress protein của tế bào đang ở pha cân bằng

Carvalho và cs (2003c) còn quan sát thấy nếu Lb bulgaricus sống ở pha cân bằng

trong điều kiện thiếu dinh dưỡng thì khả năng sống của vi khuẩn này trong quá trình bảo quản sau sấy tăng lên Tuy nhiên, tác dụng của loại stress này còn phụ thuộc vào thành phần môi trường nuôi cấy: khi môi trường chứa NaCl, việc nuôi vi khuẩn trong điều kiện thiếu dinh dưỡng không giúp bảo vệ được tế bào trong giai đoạn bảo quản sau sấy một cách hiệu quả Ảnh hưởng tích cực của việc nuôi vi khuẩn trong môi trường thiếu dinh dưỡng lên khả năng sống của chúng trong giai đoạn bảo quản có thể là do:

1/ Stress đã làm biến đổi thành phần màng tế bào (dẫn đến làm tăng sức chống chịu của

tế bào khi lạnh đông và khi sấy đông khô)

2/ Sự tổng hợp các stress protein (là tác nhân giữ vai trò chất ổn định các đại phân tử, tăng cường các cấu trúc cầu hydro của nước, nhờ đó tăng lượng nước không có khả năng đóng đá quanh các đại phân tử)

Khi thay đổi thành phần môi trường nuôi cấy động học quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào cũng thay đổi Điều này có lẽ cũng cho thấy rằng việc thành phần môi

trường thay đổi cũng có thể giúp tế bào phản ứng tốt hoặc xấu hơn trong giai đoạn bảo quản.) đã chứng minh trong điều kiện lên men không điều chỉnh pH (trong đó tế bào phải chịu pH cuối quá trình là 4,5) tế bào tỏ ra chịu đựng stress nhiệt, quá trình sấy phun và quá trình bảo quản sau sấy tốt hơn so với khi được lên men trong điều kiện có điều chỉnh

pH (pH được giữ ở 6,5) Các kết quả này có lẽ cho thấy sốc axít hay có lẽ là sự thích nghi

với nó có thể giúp tế bào chịu đựng tốt hơn các loại stress khác

g Môi trường sấy

Quá trình sấy đông khô từ lâu đã được coi là một quá trình thích hợp phép thu được chế phẩm vi sinh vật khô và ổn định Do đó việc chọn môi trường sấy phù hợp là rất quan trọng sao cho tỷ lệ tế bào chết trong quá trình sấy và cả giai đoạn bảo quản không lớn Đối với phần lớn các chế phẩm vi khuẩn lactic thường sử dụng trong công nghiệp các sản phẩm sữa, bột sữa gầy đã được chọn làm môi trường sấy do:

1/ Giúp ngăn chặn tế bào bị thương tổn bằng cách ổn định các thành phần của màng tế bào

2/ Tạo cho sản phẩm sau sấy cấu trúc xốp rất thuận tiện cho việc tái hoạt hóa (rehydrat)

3/ Chứa đựng các protein có thể giữ vai trò bao bọc tế bào

Việc bổ sung thêm vào sữa gầy các chất có tác dụng bảo vệ có thể giúp tăng tác dụng bảo vệ tế bào của sữa gầy trong quá trình bảo quản, mức độ phụ thuộc vào loại chất bảo

vệ bổ sung thêm vào Một chất có khả năng bảo vệ tế bào khi sấy là do có hoặc nhóm amino hoặc nhóm chức rượu hoặc cả hai Khả năng xâm nhập vào tế bào của các chất bảo

vệ này khác nhau dẫn đến việc chúng có cơ chế bảo vệ tế bào khác nhau Có thể phân ra làm 3 nhóm:

1/ Chất xâm nhập qua được cả thành tế bào và cả màng tế bào (ví dụ DMSO và glycerol)

2/ Chất chỉ đi qua được thành tế bào (ví dụ các oligosacarit, các axít amin và các polyme có phân tử lượng thấp)

3/ Chất không đi qua thành tế bào hoặc không có liên kết trực tiếp với thành tế bào hay màng tế bào (ví dụ các polyme có phân tử lượng cao như là các protein hay các polysaccarit)

Hubalek (1996) đã cho rằng đặc điểm khác nhau của các chất bổ sung vào là nguyên nhân dẫn đến các hiệu quả bảo vệ tế bào khác nhau; ví dụ các chất đi được qua thành và màng tế bào giúp màng tế bào mềm dẻo hơn và tạo liên kết với nước giúp ngăn hiện tượng quá dehydrat tế bào, ngoài ra nó còn giúp giảm tác dụng độc của muối và ngăn chặn quá trình tạo các tinh thể đá trong tế bào khi tiến hành lạnh đông Ngược lại, các chất chỉ đi qua thành tế bào lại có tác dụng gây co nguyên sinh tế bào trước khi lạnh đông Chúng nằm tập trung ở phần giữa màng và thành tế bào, đóng vai trò như một lớp đệm ngăn chặn quá trình tạo đá và do đó có tác dụng bảo vệ màng tế bào Nguợc lại, các chất không đi qua thành tế bào bám trên bề mặt vi sinh vật và tạo thành một lớp vỏ nhớt và nhờ đó giảm sự tạo đá do làm tăng độ nhớt của dung dịch, và giữ đá trong vùng bao

quanh tế bào ở trạng thái vô định hình

h Vai trò của đường và dẫn xuất của các loại đường trong môi trường sấy

Các loại đường khác nhau (như glucoza, fructoza, lactoza và mannoza), các loại đường mang gốc rượu (như sorbitol và inositol) và các loại đường không khử (như sacaroza và

trehaloza) đã được thử nghiệm để bảo vệ tế bào trong quá trình sấy và bảo quản Các chất này thường được cho là có hiệu quả trong việc bảo vệ tế bào nhiều chủng vi khuẩn lactic khác nhau Nhiều nghiên cứu cho thấy không có mối liên hệ rõ nét giữa khả năng hấp thu loại đường của tế bào với khả năng bảo vệ tế bào của chúng Điều này cho thấy tác dụng

bảo vệ tế bào có được là do bản chất hóa lý của loại đường quyết định Font de Valdez và

cs (1983) đã chứng minh là không có mối liên hệ rõ ràng nào giữa khả năng bảo vệ tế bào

vi khuẩn của các loại đường hoặc đường mang gốc rượu với khả năng lên men của chúng

Carcalho và cs (2003d) còn chỉ ra là tác dụng của các loại đường khác nhau có trong

môi trường sấy phụ thuộc lớn vào dạng đường đã được sử dụng trước đó khi nuôi cấy Điều này có lẽ là có liên quan đến đặc điểm của các kênh vận chuyển, nơi quyết định lượng đường xâm nhập vào tế bào và do đó quyết đinh hiệu quả bảo vệ tế bào của chúng

Carvalho và cs (2003b) đã chứng minh sorbitol có tác dụng bảo vệ tốt đối với

Lb.bulgaricus, Lb plantarum, Lb rhamnosus và Enterococcus durans trong thời gian bảo

quản mặc dù chất này tỏ ra không có tác dụng gì trong quá trình sấy đông khô Các kết

quả tương tự cũng đã được Foncesca và cs (2000) tìm thấy, các tác giả này chỉ ra là glycerol không có tác dụng bảo vệ Streptococcus thermophilus trong quá trình lạnh đông Mặc dù trước đó Linders và cs (1997); Abadias và cs (2001a,b) đã thấy việc cho sorbitol

vào môi trường sấy giúp tăng hoạt tính và tỷ lệ tế bào sống của nhiều vi sinh vật trong đó

có cả Lb plantarum trong quá trình đông khô Sự hư hỏng các cơ quan sinh học trong quá

trình đông khô có lẽ là do hai nguyên nhân chính:

1/ Sự biến đổi trạng thái vật lý các lipit màng tế bào

2/ Sự biến đổi cấu trúc các protein nhậy cảm của tế bào

Cơ chế giải thích cho tác dụng bảo vệ tế bào khô của sorbitol có lẽ là:

1/ Tác dụng ngăn ngừa các hư hỏng của màng tế bào nhờ các tương tác, và ngăn ngừa

sự oxy hóa các lipit do sorbitol có tính chống oxi hóa

2/ Tác dụng ổn định cấu trúc các protein và do đó giữ được chức năng hoạt động của chúng do tạo phức hợp sorbitol-protein

3/ Giúp giữ được lực trương của tế bào do tích tụ được chất bảo vệ (sorbitol)

Crowe và cs (1996) cho rằng trehaloza bảo vệ các vật liệu sinh học khô hiệu quả hơn các loại đường khác, trong khi đó Leslie và cs (1995) thấy rằng trehaloza có thể bảo vệ

liposome làm từ lipit màng tế bào và cả tế bào nguyên vẹn trong quá trình lạnh đông và sấy Nguyên nhân có thể do: bảo vệ được sự hoạt động của protein do tạo được hệ thuỷ tinh (glassy matrix) trong quá trình sấy đông khô, đây vốn là trạng thái có độ nhớt cao và

độ linh động phân tử thấp; và/hoặc tạo được liên kết giữa chất hòa tan với protein khô, các liên kết này giúp thay thế nước khi lớp vỏ hydrat của protein bị mất đi

Ngoài việc bảo vệ được cấu trúc và chức năng của các protein, trehaloza và các cacbohydrat khác còn có tác dụng làm giảm nhiệt độ chuyển pha của màng tế bào khô thông qua việc thay thế cho các phân tử nước giữa các đầu phospholipit Chính điều này ngăn được quá trình chuyển pha và sự thất thoát tế bào chất trong quá trình tái nước

(rehydrat) do sự chuyển pha của màng tế bào gây ra Leslie và cs (1995) thấy trehaloza

có tác dụng bảo vệ cả E.coli lẫn Bacillus thuringiensis trong quá trình sấy đông khô và bảo quản, trong khi đó Linders và cs (1997) lại thấy trehaloza không có tác dụng gì khi sấy bằng phương pháp sấy tầng sôi Lb.plantarum Dù vậy, các nghiên cứu của Carvalho

và cs (2002) lại cho thấy trehaloza không hiệu quả hơn các loại cacbohydrat khác trong

việc bảo vệ tế bào Lb.plantarum sấy đông khô Trong trường hợp của Lb.rhamnosus

thậm chí kết quả thu được với trehaloza không tốt bằng sử dụng các chất khác, nhất là ở cuối giai đoạn bảo quản Việc trehaloza kết tinh trong quá trình thăng hoa có thể làm giảm lượng đường có khả năng tạo liên kết hydro với protein, do vậy làm cho loại đường này không còn khả năng bảo vệ được tế bào trong quá trình sấy và bảo quản Thêm vào đó, giá tiền của trehaloza có lẽ khó cho phép áp dụng được ở mức độ sản xuất lớn Sacaroza, loại đường có các tính chất tương đồng với trehaloza, đã được thấy là có tác dụng bảo vệ

Lb.bulgaricus trong quá trình bảo quản khi được bổ sung vào môi trường sấy, tuy nhiên

tác dụng bảo vệ này lại được thấy là phụ thuộc vào thành phần môi trường nuôi cấy

i Tác dụng của các loại chất khác

Tác dụng bảo vệ tế bào của glutamat natri (MSG) trong quá trình bảo quản lạnh đông

và sấy đông khô đã được nhiều tác giả quan sát thấy Abadias và cs (2001) cho rằng khi dùng riêng MSG chất này có tác dụng bảo vệ được Candida sake khi sấy đông khô, tuy

nhiên, nếu sử dụng MSG kết hợp với sữa gầy thì tác dụng này không còn nữa Carvalho

và cs (2003b) đã thấy trên phần lớn các chủng vi khuẩn lactic nghiên cứu quá trình sấy

đông khô có mặt MSG cho phép tế bào sống sót tốt hơn khi bảo quản.Việc các cấu trúc protein được ổn định do có liên kết giữa nhóm amino của chất bảo vệ với các nhóm cacboxyl của protein vi sinh vật, đồng thời với cả tác dụng giữ được lượng ẩm lớn quanh

tế bào cũng được coi như một lí do có thể có cho tác dụng bảo vệ của MSG trong quá trình sấy đông khô

Các chất chống oxi hóa cũng có thể được sử dụng Sự oxi hóa các phospholipit màng tế bào có thể ngăn chặn được bằng cách sử dụng các chất chống oxi hóa, nhưng hiệu quả thường lại rất phụ thuộc vào nồng độ sử dụng Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh

là màng tế bào có thể bị oxy hóa trong quá trình sấy phun và sấy đông khô Do đó một số loại chất chống oxi hóa đã được sử dụng để bảo vệ các lipit màng tế bào khỏi bị hư hỏng Các chất chống oxi hóa mang gốc phenol như propyl-gallate đã được sử dụng phổ biến để cho vào thực phẩm nhằm ngăn ngừa sự oxi hóa lipit; tuy nhiên tính hiệu quả khó có thể nói trước được do các hợp chất gốc phenol ảnh hưởng đến sự oxi hóa lipit theo nhiều cách khác nhau Tuỳ theo tính chất của chất sử dụng mà một lượng nhỏ có thể có tác dụng chống hay thúc đẩy sự oxi hóa: ví dụ việc cho thêm propyl-gallate đã được quan sát thấy

là khá có hiệu quả trong việc bảo vệ tế bào Lb.plantarum sấy, tuy nhiên tác dụng này không còn nữa vào cuối quá trình bảo quản Lb.rhamnosus Các hợp chất phenol được coi

là có khả năng phá vỡ chuỗi phản ứng của các gốc tự do do nhường nguyên tử H từ nhóm

OH của gốc phenol và bằng cách đó tạo được các gốc tự do bền là những gốc không khởi động cũng không thúc đẩy sự oxi hóa lipit sau này Chúng còn có thể có tác dụng kìm chế

sự chuyển các ion kim loại, và do đó giảm được các phản ứng oxy hóa được hoạt hóa do các kim loại

k Quá trình bảo quản và hoạt hóa

Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh nhiệt độ là thông số then chốt ảnh hưởng đến khả năng sống của tế bào trong giai đoạn bảo quản Tính ổn định của chế phẩm khô giảm theo thời gian và tỷ lệ tế bào sống đạt cao hơn khi nhiệt độ bảo quản thấp Ngoài ra, các điều kiện bảo quản bao gồm: nhiệt độ, thành phần không khí môi trường, ánh sáng và độ

ẩm tương đối có lẽ cũng rất quan trọng để bảo vệ tế bào sau khi sấy Castro và cs (1996), Teixeira và cs (1996) chứng minh trong quá trình bảo quản các chế phẩm sấy phun và

sấy đông khô của Lb.bulgaricus có xảy ra sự biến đổi các lipit, có lẽ là do có sự oxi hóa

lipit màng tế bào Với mục đích ngăn chặn và giảm thiểu sự oxi hóa này chế phẩm khô cần được bảo quản ở điều kiện chân không hay điều kiện môi trường có khống chế hoạt

độ nước

Vi sinh vật dù có thể sống sót qua các giai đoạn sấy và bảo quản vẫn có thể chết khi tái hoạt hóa (rehydrat) Do đó, rehydrat là bước then chốt trong việc sử dụng chế phẩm vi sinh vật bởi lẽ tế bào sau khi đã bị tổn thương trong những quá trình xử lý không gây chết trước đó có thể không còn khả năng khắc phục thương tổn nếu không được rehydrat trong điều kiện thích hợp Bản thân đặc điểm của môi trường rehydrat (áp suất thẩm thấu, pH, nguồn năng lượng dinh dưỡng) có thể có ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ sống của tế bào

Costa và cs (2000) cho rằng môi trường rehydrat có áp suất thẩm thấu cao có thể giúp giảm lượng tế bào chết do tránh gây sốc osmotic Ít nhất thì Abadias và cs (2001) đã chứng minh là C.sake sống sót tốt hơn khi môi trường rehydrat là dung dịch có chứa chất

bảo vệ tế bào đã sử dụng khi sấy

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THIẾT BỊ TRONG SẢN XUẤT CÁC CHẾ PHẨM VI SINH VẬT VÀ CHẾ BIẾN CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN TRUYỀN THỐNG TRÊN THẾ GIỚI

1.3.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất chế phẩm nấm mốc, vi khuẩn lactic dùng trong sản xuất sản phẩm len men truyền thống

Tại các nước phát triển như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc và các nước khác trong khu vực, dây chuyền thiết bị sản suất chế phẩm nấm mốc giống, vi khuẩn

lactic dùng cho sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống đã được nghiên cứu nhiều,

sâu và đã đưa tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất theo quy mô công nghiệp Các nhà máy chuyên sản xuất các chế phẩm vi sinh vật đều sử dụng dây chuyền thiết bị được nghiên cứu cải tiến tương đối đồng bộ, các điều kiện công nghệ được đảm bảo và ổn định, nhiều công đoạn được cơ giới hóa, tự động hóa nên chất lượng sản phẩm cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Mô hình sản xuất sản phẩm lên men truyền thống quy mô nhỏ theo kiểu cổ truyền chỉ còn tồn tại rất ít

Một số nước đang phát triển như Cămpuchia, Lào sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống chủ yếu theo mô hình hộ gia đình, sản suất theo phương pháp thủ công, mang tính tập quán Sử dụng nấm mốc, vi khuẩn lactic trong thiên nhiên là chính, tuy nhiên đã sản xuất chế phẩm nấm mốc như men rượu nhưng chủ yếu bằng thủ công sử dụng công cụ thô sơ, một vài công đoạn sử dụng thiết bị như máy nghiền cỡ nhỏ, nên chất lượng sản phẩm chưa ổn định, phụ thuộc thời tiết và tay nghề của người vận hành

1.3.1.1.Thiết bị sử dụng trong sản xuất chế phẩm nấm mốc giống

- Thiết bị sử dụng trong sản suất chế phẩm nấm mốc giống kiểu cổ truyền:

+ Dạng sản suất chế phẩm nấm mốc giống từ bột ngũ cốc( bột sống) như: sản suất

nuruk để sản xuất rượu cổ truyền của Hàn Quốc, bột ngũ cốc sống được nặn thành bánh,

lên men tự nhiên, sau đó phơi khô tự nhiên Chỉ sử dụng máy nghiền, các công đoạn khác đều sản suất thủ công

+ Dạng sản suất chế phẩm nấm mốc giống từ gạo hấp chín như: sản xuất Tane-

koji gạo nếp được hấp chín sau đó trộn 96% gạo hấp và 4% tro của 1số lá cây nuôi cấy ở nhiệt độ 34-36oC trong 7 ngày, sau đó sấy khô Sử dụng thiết bị hấp, thiết bị sấy

- Thiết bị sử dụng trong sản suất chế phẩm nấm mốc giống quy mô công nghiệp:

Nhật bản là nước đi đầu trong việc nghiên cứu quy trình công nghệ, dây chuyền thiết bị

và đưa vào ứng dụng trong các nhà máy chuyên sản suất chế phẩm nấm mốc giống (Tane- koji) dùng cho sản suất các sản phẩm lên men truyền thống theo quy mô công nghiệp

Dây chuyền gồm các thiết bị: làm sạch, hấp, trộn, làm mát, nuôi cấy, sấy, phân loại, hoàn thiện sản phẩm, đóng gói

Thời kỳ đầu một số công đoạn sản suất thủ công như vo gạo, cấy mốc , vào khay, các công đoạn khác sử dụng thiết bị chưa tự động hóa cao như thiết bị nuôi mốc dạng phòng Nhưng hiện nay hầu hết các công đoạn đều sử dụng thiết bị được cơ giới hóa, tự động hóa cao

Tuy nhiên do đặc thù của quy trình công nghệ vi sinh, các công đoạn có thòi gian thực hiện rất khác nhau, công đoạn nuôi dài 6 ngày, trong khi công đoạn đảo trộn chỉ 5 phút, do đó hệ thống thiết bị bao gồm các thiết bị có mức độ cơ giới hóa, tự động hóa cao, được điều khiển từ trung tâm, nhưng dây chuyền hoạt động gián đoạn theo mẻ

1.3.1.2 Thiết bị sử dụng trong sản xuất vi khuẩn lactic

Dây chuyền gồm các thiết bị chính sau:

Thiết bị lên men - Máy ly tâm – Thiết bị trộn – Thiết bị tạo cốm – Thiết bị sấy – Thiết

bị đóng gói – Thiết bị bảo quản

Dây chuyền thiết bị đồng bộ, điều khiển tự động từ trung tâm, hoạt động bán liên tục đối với quy mô lớn, đối với quy mô nhỏ sử dụng các thiết bị không đồng bộ, làm việc theo mẻ

Thiết bị lên men: Trong công đoạn lên men vi khuẩn lactic sử dụng phổ biến phương

pháp lên men chìm

Máy ly tâm: Công đoạn ly tâm hiện nay sử dụng rộng rãi máy ly tâm cao tốc tự động,

bán tự động liên tục hoặc gián đoạn

Thiết bị trộn: để trộn nguyên liệu lỏng dùng sản xuất chế phẩm vi sinh dạng lỏng,

thiết bị khuấy dạng cánh, dạng tuốc bin được sử dụng rộng rãi Để trộn nguyên liệu ẩm dùng sản xuất chế phẩm vi sinh dạng khô, sử dụng thiết bị trộn dạng trục vít, dạng cánh đảo v.v

Thiết bị sấy: khi sản suất chế phẩm vi khuẩn dạng khô sử dụng thiết bị sấy tầng sôi,

sấy chân không, sấy phun, sấy buồng, sấy hồng ngoại, sấy đông cô Thiết bị sấy từng sôi được sử dụng rộng rãi nhất

Thiết bị đóng gói chân không, thiết bị bảo quản lạnh: đã được nghiên cứu và ứng

dụng nhiều và ngày càng hoàn thiện

Hiện tại các nước phát triển như Mỹ, Nhật Bản, các nước Châu Âu sản suất sản phẩm lên men truyền thống đã được công nghiệp hóa Vì vậy công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic giống khởi động đã được chú trọng nghiên cứu nhiều

và đưa vào sử dụng trong các nhà máy chuyên sản xuất vi khuẩn Lactic như Công ty CHR Hansen – Đan Mạch, Rhodia - Mỹ, Taiyokouyou và 6 công ty khác của Nhật Bản vv

1.3.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị chế biến các sản phẩm lên men truyền thống

1.3.2.1.Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị chế biến rượu truyền thống

Một số loại rượu truyền thống như: sake, shochu (Nhật Bản), tempe( Indonesia), mao

đài, hoàng tửu (Trung Quốc), Makgeolli (Hàn Quốc), Vodka (Nga) vv trước đây đều được sản suất theo phương pháp cổ truyền Sử dụng thiết bị đơn giản hoạt động không đồng bộ, nhiều công đoạn thực hiện thủ công

Quy trình sản xuất rượu Sake về cơ bản hầu như không thay đổi trong vòng 400 năm qua Tuy nhiên người Nhật có nhiều công trình nghiên cứu cải tiến nhằm hoàn thiện công nghệ và nghiên cứu chế tạo các thiết bị đồng bộ, tự động hóa, hiện đại hóa bằng máy vi tính để kiểm soát các công đoạn, đưa vào ứng dụng tại nhiều hãng rượu có quy mô lớn Hiện nay tại các nước phát triển như Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc các sản phẩm rượu truyền thống đã được duy trì phát triển mạnh, sản suất dưới dạng công nghiệp, song song với việc tồn tại các cơ sở sản xuất nhỏ theo kiểu cổ truyền để tạo ra sản phẩm mang tính đặc sản Vì vậy thiết bị sản suất sản phẩm rượu truyền thống đã được chú trọng nghiên cứu nhiều, và đưa vào sử dụng các thiết bị đồng

bộ, hiện đại trong các hãng chuyên sản xuất sản phẩm rượu truyền thống Tuy nhiên trong quá trình sản xuất quy trình công nghệ và thiết bị vẫn thường xuyên được đổi mới nhằm tạo ra những dòng sản phẩm có chất lượng tốt hơn, trước đây sau khi lên men rượu được chưng cất bằng thiết bị chưng cất ở áp suất thường, hiện nay được chưng cất bằng thiết bị chưng cất ở áp suất chân không, 1 lần hoặc nhiều lần Phương pháp này đã hạn chế tối đa các hợp chất không mong muốn có trong rượu mà phương pháp chưng cất ở áp xuất thường không loại được do đó tạo ra sản phẩm có chất lượng cao hơn, không gây độc tố cho người sử dụng

1.3.2.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất tương cổ truyền

Một số nước Á Đông có sản phẩm lên men tương tự tương cổ truyền của Việt Nam

như Miso, của Nhật Bản, Doenjang Triều Tiên, Huáng Jiàng Trung Quốc

Các nghiên cứu khảo cổ học cho thấy, Miso đã được làm từ thời kỳ Jōmon Sang thời kỳ Edo, việc sản xuất Miso rất phát triển Mỗi địa phương có những bí quyết làm Miso riêng và có đặc trưng về hương vị riêng Từ thời kỳ hiện đại hóa, Miso dần dần được sản xuất theo phương pháp công nghiệp là chủ yếu Miso làm tại gia đình ít dần

Trước đây tại hầu hết các nước cũng như hiện nay tại các nước trong khu vực như

Thái Lan, Lào, Campuchia sản xuất các sản phẩm tương truyền thống phần lớn vẫn thực hiện theo phương pháp lên men tự nhiên, với những kinh nghiệm và bản sắc riêng của từng vùng Các thiết bị có kết cấu đơn giản, hoạt động riêng lẻ, không kiểm soát được nhiệt độ, độ ẩm, nên sản phẩm còn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và kinh nghiệm của người vận hành

Hiện nay tại các nước phát triển dây chuyền thiết bị sản suất các sản phẩm lên men truyền thống trong đó có tương đã được nghiên cứu kỹ, có nhiều kết quả đã được ứng dụng trong các nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm tương truyền thống Vì vậy các sản phẩm lên men truyền thống trong đó có tương đã được sản xuất theo quy mô công nghiệp, sử dụng hệ thống thiết bị hiện đại, đồng bộ, tự động hóa cao và ngày càng hoàn thiện, kiểm soát được chế độ công nghệ, điều này giúp cho việc kiểm soát chất lượng sản

phẩm dễ dàng hơn, tạo ra nhiều sản phẩm có thương hiệu nổi tiếng trên thế giới như miso,

natto (Nhật bản), Doenjang (Trung Quốc), tempe (Indonesia) Chỉ còn tồn tại rất ít mô

hình sản xuất nhỏ theo kiểu cổ truyền để tạo ra sản phẩm mang tính đặc sản

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG THIẾT BỊ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM

VI SINH VẬT VÀ CHẾ BIẾN CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN TRUYỀN THỐNG Ở VIỆT NAM [1], [7], [8], [10], [11]

1.4.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất chế phẩm nấm mốc, vi

khuẩn lactic dùng cho sản xuất sản phẩm lên men truyền thống

1.4.1.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất chế phẩm nấm mốc

Sản xuất rượu, tương ở Việt nam đã có từ lâu đời Nhưng phương pháp sản xuất hiện nay chủ yếu vẫn là phương pháp thủ công, dùng bánh men, kỹ thuật làm bánh men và chất lượng men mỗi vùng mỗi khác, chủ yếu làm theo kinh nghiệm, nên khi sử dụng bánh

men làm giống chất lượng rượu không đồng đều có nhiều độc tố

Một số thiết bị sản xuất chế phẩm nấm mốc tại Việt Nam

Hiện nay chỉ có một số ít cơ sở sản xuất bánh men (một dạng của nấm mốc) quy mô

hộ gia đình sử dụng một số thiết bị như: máy nghiền, giàn và buồng nuôi nấm mốc nhưng điều chỉnh độ ẩm, nhiệt độ vẫn bằng thủ công

Về thiết bị Trường đại học Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu, chế tạo thiết bị nuôi cấy vi sinh vật dạng buồng lắc “BK-BioTech”, điều chỉnh nhiệt độ tự động, chưa điều chỉnh được độ ẩm, sử dụng phục vụ cho việc thí nghiệm và nghiên cứu vi sinh vật Hầu như chưa có cơ quan nào quan tâm nghiên cứu thiết kế dây chuyền thiết bị sản xuất chế phẩm nấm mốc giống dùng cho sản xuất sản phẩm lên men truyền thống như rượu gạo, tương đặc

1.4.1.2.Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất vi khuẩn lactic

Viện Công nghiệp thực phẩm (2006) đã triển khai đề tài sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic giống khởi động, bước đầu có kết quả khả quan, tuy nhiên thiết bị sử dụng trong nghiên cứu còn thiếu như thiết bị sấy, một số thiết bị phải nhập ngoại như thiết bị ly tâm cao tốc vv Do chưa có cơ quan nào nghiên cứu về thiết bị, nên việc triển khai sản xuất thử, tiến tới ứng dụng công nghệ vào sản xuất gặp nhiều khó khăn

1.4.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị chế biến các sản phẩm lên men truyền thống: rượu, tương, tôm chua

1.4.2.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất rượu truyền thống

Các cơ sở sản xuất rượu cổ truyền chỉ sử dụng một vài thiết bị đơn giản như thiết bị hấp dạng chõ đồ xôi, thiết bị nghiền vv Trong đó công đoạn chưng cất, công đoạn lên men là các công đoạn quan trọng nhất nhưng sử dụng các thiết bị chưng cất thô sơ, thùng lên men đơn giản, chưa điều chỉnh được nhiệt độ, độ ẩm như mong muốn, nên chất lượng

sản phẩm chưa ổn định, chưa đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

Nhìn chung công nghệ và thiết bị ngành rượu ở nước ta còn khá lạc hậu, không đồng bộ, chưa có đủ điều kiện để sản xuất các loại rượu truyền thống chất lượng cao Về thiết bị chưa có cơ quan nào nghiên cứu, nên chưa có dây chuyền thiết bị phù hợp với sản xuất rượu cổ truyền kiểu công nghiệp

1.4.2.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất tương truyền thống

Sản phẩm tương cổ truyền ở việt Nam chủ yếu được sản xuất thủ công ở hộ gia đình,

cơ sở sản xuất quy mô nhỏ, hầu hết chỉ sử dụng một vài thiết bị thô sơ như chậu, chum vại, thùng, không khống chế được nhiệt độ

Hiện tại một số cơ sở sản suất tương hàng hóa, đã sử dụng một số thiết bị được cơ giới hóa từng phần như: Thiết bị rang đậu, thiết bị nghiền Công đoạn nuôi mốc, lên men

là các công đoạn quan trọng nhất nhưng sử dụng dụng cụ vẫn hoàn toàn thô sơ, chưa điều chỉnh được nhiệt độ, độ ẩm theo yêu cầu công nghệ

1.4.1.3 Tình hình nghiên cứu, sử dụng thiết bị sản xuất tôm chua truyền thống

Thiết bị dùng trong các cơ sở sản xuất tôm chua chỉ là một vài thiết bị đơn giản như thùng ngâm rửa xử lý nguyên liệu, thiết bị hấp dạng chõ đồ xôi, các công đoạn khác chủ yếu thực hiện bằng tay như thái riềng, cắt râu tôm, phối trộn nguyên liệu, định lượng đóng gói sản phẩm Công đoạn lên men là công đoạn quan trọng nhất nhưng sử dụng các thùng lên men đơn giản, chưa điều chỉnh được nhiệt độ, mức độ yếm khi nên chất lượng sản phẩm chưa ổn định

1.5 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Trong nước đã có nhiều nghiên cứu về quy trình sản xuất các chế phẩm vi sinh vật dung cho các quá trình lên men, tuy nhiên các nghiên cứu hiện nay vẫn chưa đầy đủ, chi tiết và phù hợp với sản phẩm lên men truyền thống, nên việc triển khai thử nghiệm vào sản xuất chưa đạt được kết quả như mong muốn, chưa thay đổi được cơ bản phương cách sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống hiện nay phù hợp với sự phát triển của xã hội Các chế phẩm nấm mốc được nghiên cứu trong các công trình trước đây ứng dụng cho sản xuất rượu gạo, tương đặc đều được sản xuất dưới dạng thô có chứa các sợi nấm nên hoạt lực enzyme giảm nhanh, khó bảo quản chế phẩm Đối với vi khuẩn lactic, quy trình sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic có những đặc tính phù hợp cho sản xuất tôm chua, tương đặc chưa được nghiên cứu chi tiết Đồng thời các nghiên cứu trước đây có nhiều tồn tại đối với kỹ thuật sấy và bảo quản chế phẩm

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Xây dựng được quy trình công nghệ cũng như hệ thống thiết bị sản xuất các chế

phẩm nấm mốc, vi khuẩn giống phù hợp cho lên men sản xuất các sản phẩm rượu gạo, tương đặc tôm chua truyền thống

- Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống

như rượu gạo, tương đặc, tôm chua áp dụng cho mô hình sản xuất theo định hướng công nghiệp sử dụng các chế phẩm nấm mốc và vi khuẩn lactic giống phù hợp

- Xây dựng các mô hình sản xuất thử nghiệm sản phẩm lên men truyền thống như

rượu gạo, tương đặc, tôm chua áp dụng các quy trình công nghệ đã nghiên cứu

Đề tài đã tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau:

* Về điều tra khảo sát: đề tài đã tiến hành khảo sát tại các địa điểm có sản phẩm rượu

gạo, tương đặc, tôm chua nổi tiếng Các báo cáo đánh giá vào hiện trạng sản xuất như: công nghệ, thiết bị, con người, môi trường sản xuất, đồng thời thu thập mẫu cho phân tích đánh giá chất lượng, xác định các mối nguy trong quy trình sản xuất hiện nay

* Về công nghệ:

- Tiến hành nghiên cứu về công nghệ sản xuất các chế phẩm nấm mốc giống, chế phẩm

vi khuẩn lactic giống phù hợp với công nghệ sản xuất rượu gạo, tương đặc, tôm chua

- Xây dựng công nghệ sản xuất sản phẩm rượu gạo, tương đặc, tôm chua có bố sung chủ động các chế phẩm vi sinh vật giống, định hướng công nghệ cho sản xuất theo kiểu công nghiệp

* Về thiết bị:

- Tiến hành thiết kế và chế tạo 02 thiết bị quan trọng trong hệ thống thiết bị sản xuất các chế phẩm giống vi sinh vật Đó là thiết bị nuôi cấy chế phẩm nấm mốc giống dùng cho sản xuất rượu gạo và tương đặc, và thiết bị sấy nhiệt độ thấp dùng cho sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic giống

- Tiến hành thiết kế tổng thể hệ thống thiết bị sản xuất chế phẩm nấm mốc, vi khuẩn lactic giống

- Tiến hành thiết kế tổng thể các mô hình sản xuất rượu gạo, tương đặc, tôm chua sản xuất theo kiểu công nghiệp

* Về xây dựng mô hình:

- Tiến hành xây dựng mô hình sản xuất rượu gạo, tương đặc, tôm chua sản xuất theo kiểu công nghiệp tại Xưởng Thực nghiệm sản xuất, Viện Công nghiệp Thực phẩm, Công

ty Cổ phần Thủy sản Nghệ An, Công ty Cổ phần Thực phẩm Thái Bình

- Tiến hành đào tạo cho cán bộ các công ty, hộ sản xuất về quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn GHP

CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU

2.1 NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ

- Chế phẩm mốc giống: sử dụng giống nấm mốc đã được tuyển chọn từ tự nhiên hoặc

từ Bộ Sưu tập giống vi sinh vật công nghiệp của Viện CNTP phù hợp cho sản xuất rượu gạo hoặc tương đặc

- Nấm men giống dùng cho sản xuất rượu gạo: sử dụng chế phẩm nấm men giống dạng bột Công ty nấm men La Ngà, hoặc dạng sinh khối nấm men sản xuất rượu gạo thuộc Bộ sưu tầm vi sinh vật của Bộ môn Công nghệ Đồ uống, Viện Công nghiệp thực phẩm

- Vi khuẩn lactic: sử dụng các chủng vi khuẩn đã được phân lập tuyển chọn từ các mẫu

tự nhiên hoặc từ Bộ Sưu tập giống vi sinh vật công nghiệp của Viện CNTP

2.1.1.2 Nguyên liệu cho sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic giống:

Sử dụng các dạng tinh bột, maltodextrin, bột đậu tương làm chất mang cho sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic giống

2.1.1.3 Nguyên liệu cho sản xuất rượu gạo, tương đặc, tôm chua

a.Rượu gạo:

- Gạo sử dụng là gạo tẻ, gạo nếp có chất lượng tốt, không bị mối mọt, ẩm mốc, không

bị lẫn tạp chất

b.Tương đặc:

- Gạo nếp: các loại gạo nếp thường, nếp cái hoa vàng của Nghệ An, Thái Bình, Hà Bắc

- Gạo tẻ: gạo Bắc Hương, gạo Khang Dân,

- Đậu tương: đậu tương của Mỹ, Trung Quốc, Việt Nam (đậu Hà Bắc, đậu Tân kỳ…)

- Muối: là dạng muối tinh, không có iot, đã được tàng trữ ít nhất 6 tháng, cho chảy hết nước ót…

c Tôm chua:

- Tôm: được sử dụng trong thí nghiệm là các dạng tôm nước lợ có vỏ không dày và

không cứng quá như tôm đất, tôm bạc (có nhiều ở các tỉnh miền Trung), tôm sú (có nhiều

ở miền Bắc) Tôm được chọn đều là tôm tươi, đồng đều về kích cỡ (khoảng 15con/100g)

10 Gạo tẻ và gạo nếp loại ngon

- Ớt: Dùng loại ớt đỏ quả to, không cay nhiều

- Tỏi: lựa chọn loại tỏi tốt, không lẫn các tép tỏi mốc, thối

- Riềng: Sử dụng riềng không già quá, không non quá, chú ý loại bỏ các củ riềng đen

- Muối; Sử dụng loại muối sạch, tinh khiết

2.1.1.4 Bao bì: là các dạng bao bì dùng cho thực phẩm như túi nilon hút chân không,

chai thủy tinh, chai nhựa

2.1.2 Hóa chất: sử dụng các loại hóa chất cho môi trường hoặc phân tích chuẩn của

Nhật Bản, Đức, Pháp, Trung Quốc, Việt Nam

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị