Ứng dụng công nghệ sinh học để cải tiến quy trình sản xuất nước tương

Ứng dụng công nghệ sinh học để cải tiến quy trình sản xuất nước tương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGUYỄN TIẾN SĨ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỂ CẢI TIẾN QUY

TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TÓM LƯỢC

Quy trình sản xuất nước tương lên men cải tiến đã được áp dụng vào sản xuất nước tương, để từ đó tìm ra được quy trình sản xuất nước tương tốt nhất, là nội dung cơ bản của đề tài luận văn tốt nghiệp này

Đề tài tiến hành gồm bốn thí nghiệm:

Thí nghiệm thăm dò nhằm so sánh hai loại nguyên liệu: bánh dầu đậu nành và đậu nành để tìm ra nguyên liệu sản xuất nước tương tốt Kết quả cho thấy bánh dầu đậu nành tốt hơn đậu nành nguyên hạt

Thí nghiệm 1 nhằm tìm ra lượng enzyme bromelin bổ sung thích hợp nhất (giữa các mức 5, 10 và 15 g enzyme bromelin/kg bánh dầu đậu nành) để cho ra nước tương có hàm lượng đạm cao, rút ngắn thời gian lên men Số liệu thí nghiệm chỉ

ra rằng nghiệm thức 10 g/kg cho kết quả tốt nhất

Từ kết quả của thí nghiệm 1, lượng enzyme bromelin 10 g/kg được sử dụng trong

bố trí thí nghiệm 2, với mục đích là nhằm so sánh ba phương pháp chế biến: (1)

phương pháp 1 chỉ sử dụng nấm mốc Aspergillus oryzae thuần chủng; (2) phương

pháp 2 sử dụng nấm mốc thuần chủng kết hợp với việc bổ sung enzyme bromelin; (3) phương pháp 3 tương tự phương pháp 2 nhưng có bổ sung thêm nấm men

Zyrosaccharomyces rouxii để từ đó chon ra được phương pháp chế biến tốt nhất Qua nhiều phép thử thống kê các loại đạm và thời gian lên men các số liệu đã chứng minh phương pháp 3 là tốt nhất và thời gian lên men 20 ngày là thích hợp

có lợi nhất

Thí nghiệm 3 được bố trí nhằm để khẳng định lại kết quả của phương pháp 3 và cải thiện các thông số để có được quy trình sản xuất nước tương tốt nhất kết quả phản ảnh nước tương sản xuất theo phương pháp 3 có chất lượng tương đương với nước tương Kikkoman của Nhật

Sau thời gian nghiên cứu chúng tôi đạt được các kết quả sau:

Trong phạm vi đề tài các nguyên liệu được sử dụng trong nghiên cứu, Nguyên liệu tốt nhất để sản xuất nước tương lên men là bánh dầu đậu nành

Lượng enzyme bromelin bổ sung thích hợp nhất là 10 g/kg cơ chất

Phương pháp 3 sử dụng tổng hợp các vi sinh vật và enzym bổ sung cho nước tương có chất lượng tốt nhất

Lời cảm tạ Chân thành cám ơn

Thầy Nguyễn Văn Thành phó giám đốc Viện Nghiên Cứu Và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Anh Huỳnh Xuân Phong, anh Nguyễn Ngọc Thạnh và Cán Bộ Viện Nghiên Cứu

Và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Cần Thơ đã tạo giúp đỡ và điều kiện tốt cho em thực hiện đề tài

Tất cả các thầy cô Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Cần Thơ đã giảng dạy em trong suốt quá trình học tập

Ban chủ nhiệm khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng trường Đại học Cần thơ đã tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày 29 tháng 6 năm 2007 Nguyễn Tiến Sĩ

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH HÌNH ivi

DANH SÁCH BẢNG vii

Chương I GIỚI THIỆU 1

I Đặt vấn đề 1

II Mục tiêu đề tài 1

Chương II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

I Đậu nành 2

1 Protein 3

2 Chất béo 3

3 Cacbohydrate 4

4 Chất khoáng 4

5 Vitamin 4

6 Năng lượng 4

7 Các thành phần có hại trong hạt đậu nành 4

II Giới thiệu chung về nấm mốc và nấm men 6

1 Nhu cầu dinh dưỡng 6

2 Độ ẩm 7

3 Nhiệt độ 7

4 Vai trò sinh tổng hợp các enzyme của nấm mốc 7

5 Nấm mốc sản xuất tương, nước tương 8

6 Nấm men Zygosaccharomyces rouxii 8

III Một số thành phần phụ cần thiết 9

1 Muối 9

2 Nước 9

3 Bột mì 9

4 Emzyme bromelin 9

IV Cơ sở để cải tiến phương pháp chế biến nước tương 10

1 Quy trình sản xuất tương truyến thống. 10

2 Sơ lược các bước cơ bản trong qui trình sản xuất tương 10

3 So sánh khả năng thủy phân nguyên liệu giữa nấm mốc tự nhiên và nấm mốc Aspergillus oryzae 12

4 Quy trình sản xuất tương cải tiến (Nguyễn Đình Trị, 1989) 13

5 Một số kết luận về nghiên cứu trước 13

Chương III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

I Phương tiện nghiên cứu 14

1 Thiết bị thí nghiệm 14

2 Hoá chất 14

3 Nguyên vật liệu 14

II Phương pháp nghiên cứu: 14

1 Thí nghiệm thăm dò 14

2 Thí nghiệm 1 16

2.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 1. 17

3 Thí nghiệm 2 18

4 Thí nghiệm 3 20

III Các chỉ tiêu cần phân tích 22

IV Phân tích số liệu 22

Chương IV KẾT QUẢ VÀTHẢO LUẬN 23

I Thí nghiệm thăm dò 23

1 Mô tả tóm tắt thí nghiệm thăm dò 23

2 Kết quả của thí nghiệm thăm dò 23

II Thí nghiệm 1 25

1 Mô tả tóm tắt thí nghiệm 1 25

2 Kết quả thí nghiệm 1 25

III Thí nghiệm 2 28

1 Thí nghiệm được tiến hành như sau: 28

2 Kết quả thí nghiệm 2. 28

IV Thí nghiệm 3 36

1 Tiến hành thí nghiệm 3. 36

2 Kết quả thí nghiệm 3 37

Chương IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 43

I Kết luận 43

II Đề nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Quy trình sản xuất tương truyền thống tiêu biểu ở các tỉnh Nam Bộ 10

Hình 2 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đường khử theo thời gian ủ mốc, giữa nấm mốc tự nhiên và nấm mốc Aspergillus oryzae 12

Hình 3 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lương acid, NH3 theo thời gian ủ mốc, giữa nấm mốc tự nhiên và nấm mốc Aspergillus oryzae 12

Hình 5 Qui trình sản xuất tương cho thí nghiệm thăm dò 15

Hình 9 Sự thay đổi lượng đạm tổng và đạm amin của nước tương được chế biến từ đậu nành và bánh dầu đậu nành theo thời gian lên men 23

Hình 10 Sự thay đổi lượng đạm tổng số và lượng đạm amin theo lượng enzyme bromelin bổ sung sau 5 ngày và 10 ngày lên men 26

Hình 11 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đạm amin của ba phương pháp chế biến theo thời gian lên men 29

Hình 12 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đạm tổng của nước tương được chế biến từ ba phương pháp theo thời gian lên men 29

Hình 13 Sự thay đổi giá trị đạm tổng và đạm amin của nước tương được chế biến từ phương pháp 1 và phương pháp 3 33

Hình 14 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đạm amin của hai phương pháp chế biến theo thời gian lên men, giữa hai loại nguyên liệu bánh dầu đậu nành và bánh dầu đậu phông 35

Hình 15 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đạm tổng của hai phương pháp chế biến theo thời gian lên men, giữa hai loại nguyên liệu bánh dầu đậu nành và bánh dầu đậu phông 35

Hình 16 Sự thay đổi đạm amin theo thời gian lên men 37

Hình 17 Sự thay đổi đạm tổng theo thời gian lên men 37

Hình 18 Sự thay đổi lượng đường khử theo thời gian lên men 40

Hình 19 Thiết bị sấy 62

Hình 20 Nấm mốc Aspergillus oryzae 62

Hình 21 Các mẫu đường trước khi đo màu 62

Hình 22 Nước tương được làm từ đậu nành và bánh dầu đậu nành 62

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Thành phần hoá học chính của đậu nành (% căn bản khô) 2

Bảng 2 Thành phần acid amin tối cần thiết của đậu nành và thành phần acid amin chất lượng chuẩn của FAO (g/16g Nitrogen) 3

Bảng 3 Thành phần (%) acid béo bão hoà và không bão hoà ở một số dầu thực vật 3

Bảng 4 Thành phần (%) các loại hydratcacbon trong đậu nành 4

Bảng 5 Điều kiện sinh trưởng của nấm mốc 8

Bảng 6 Thành phần của bột mì (%) 9

Bảng 7 Giá trị các loại đạm của nước tương được lên men từ đậu nành và bánh dầu đậu nành theo thời gian lên men 23

Bảng 8 Thành phần các loại đạm của nước tương sau 5 và 15 ngày lên men trong nước muối nồng độ 15% 25

Bảng 9 Giá trị các loại đạm của mẫu bánh dầu đậu nành sau 10, 20 và 30 ngày lên men trong dung dịch nước muối 15% (g/L) 28

Bảng 10 Giá trị các loại đạm sau 10, 20, 30 ngày lên men trong nước muối 15% 32

Bảng 12 Giá trị các loại đạm sau 10, 20, 30 ngày lên men 37

Bảng 13 Hàm lượng glucose theo thời gian lên men 40

Bảng 14 Lượng vi sinh vật có trong các mẫu thí nghiệm 40

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU

I Đặt vấn đề

Thực phẩm lên men truyền thống là loại thực phẩm được sản xuất thủ công, mang bản sắc riêng của từng dân tộc Công nghệ sản xuất các sản phẩm truyền thống được thực hiện từ rất lâu và được truyền đạt từ đời này sang đời khác

Tương và nước tương là sản phẩm tiêu biểu của các sản phẩm lên men truyền thống, được chế biến từ đậu nành

Trước đây các cơ sở sản xuất tương đều sản xuất theo phương pháp cổ truyền, phụ thuộc nhiều và từ nhiên nên thời gian lên men kéo dài, năng suất thấp, chất lượng tương không ổn định và thay đổi theo thời tiết và vùng sản xuất Sản phẩm tương

dễ bị hư hỏng do nhiễm các loại tạp khuẩn gây thối … đôi lúc nhiễm cả nấm mốc

Aspergillus flavus sinh độc tố aflatoxin gây ung thư (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

Mặt khác phổ biến trên thị trường hiện nay là nước chấm được sản xuất bằng phương pháp hoá giải, hàm lượng dinh dưỡng thấp, chứa chất bảo quản và chứa hàm lượng cao chất 3- MCPD, 1.3-DCP, độc tố Aflatoxin… là các chất gây ung thư

Vài quy trình chế biến nước tương sạch đã được nghiên cứu và công bố nhưng vẫn còn hạn chế là hàm lượng 3-MCPD được giảm bớt đi (chứ không giảm hẳn ) và giá thành chuyển giao công nghệ rất cao Những cơ sở sản xuất nhỏ, vốn đầu tư nhỏ, khó có khả năng tiếp nhận

Để giải quyết các vấn để trên chúng tôi xin đề xuất đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học để chế biến nước tương lên men

II Mục tiêu đề tài

Ứng dụng công nghệ sinh học trong việc sử dụng nấm mốc, nấm men, enzyme để sản xuất nước tương đậu nành bổ dưỡng, chất lượng cao, không chứa các độc tố, chất bảo quản

Tìm ra phương pháp chế biến phù hợp và có thể chuyển giao được cho các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ

Từ đó cung cấp được các sản phẩm nước tương có chất lượng cao và đáp ứng được các tiêu chuẩn chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm, có thể xuất khẩu Từ đó nâng cao được giá trị kinh kế của đậu nành, góp phần phát triển sản xuất tăng nhu nhập cho người nông dân

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Nước tương là loại dung dich có màu nâu đen với vị mặn và mùi vị thơm đặc trưng, nó được làm bởi sự lên men đậu nành, lúa mì và muối với hỗn hợp của nấm mốc, nấm men, và vi khuẩn Sự lên men là thực chất của tiến trình thuỷ phân bằng enzym, các hợp chất proteins, carbohydrates, và thành phần khác của đậu nành và lúa mì thành peptides, amino acids, đường, alcolhols, acids và các hơp chất thấp-phân tử khác bởi các enzyme của vi sinh vật Sự lên men nước tương có nguồn gốc

từ Trung quốc qua nhiều thế kỷ và sau đó được giới thiệu sang Nhật bản và các nước phương Đông khác Nước tương được tiêu thụ hầu hết các quốc gia phương Đông, nó được dùng như gia vị trong bửa ăn luôn đặt ở bàn Sản phẩm này được biết như Chiang-yu ở Trung quốc, shoyu ở Nhật, Kecap ở Indonesia, Kanjang ở Nam triều tiên, Toyo ở Philippines và See-iew ở Thái lan, ở thế giới phương Tây sản phẩm có tên Soy-sauce Nhật là nước dẫn đầu về công nghiệp nước tương trên thế giới Nhật đã sử dụng thành công việc làm nước tương qui mô lớn với sự thêm vào giống nấm men và vi khuẩn thuần chủng (Wang and Hesseltine, 1979) Nguồn nguyên liệu để sản xuất tương rất đa dạng và phong phú, nhất là ở điều kiện nước ta Các loại ngũ cốc như đậu nành, gạo, ngô, bột mì …đều có thể dùng để sản xuất tương Trong đó nguồn nguyên liệu đậu nành được sử dụng nhiều hơn cả, trong việc sản xuất tương đặc (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

Giới thiệu nguyên liệu sản xuất nước tương

Nguồn nguyên liệu sản xuất nước tương bao gồm các nguyên liệu giàu đạm và glucid, tuỳ thuộc vào loại tương, phương pháp sản xuất mà người ta sử dụng nguồn nguyên liệu khác nhau Các nguyên liệu cơ bản là đậu nành, bắp, gạo, bột mì, nấm mốc, nước muối …

I Đậu nành

Đậu nành có tên khoa học là Glycine max Hạt đậu nành chứa nhiều protein, dầu, cacbohyrat, nhiều loại khoáng trong đó đáng chú ý là phosphor, kẽm và sắt Ngoài

ra hạt đậu nành còn chứa nhiều loại vitamin

Bảng 1 Thành phần hoá học chính của đậu nành (% căn bản khô)

Các phần của hạt Tỉ Lệ Protein Lipid Cacbohydrate Tro

1 Protein

Protein của đậu nành chứa đầy đủ các acid amin tối cần thiết cho dinh dưỡng của con người Nếu so với các loại protein tốt nhất như casein trong sữa bò thì protein đậu nành còn thua kém ở sự cân đối của các acid amin tối cần thiết Methionin và Cystein là hai acid amin chứa sulfur giới hạn trong dinh dưỡng protein của đậu nành Trái lại protein của đậu nành có thành phần lysine cao trong khi các loại nông sản khác lại thiếu acid amin này Nếu cân đối lại các acid amin này bằng cách ăn trộn với các loại thực phẩm khác hay bổ sung thêm Methionin (500 mg/kg đậu ) thì sự hấp thu và sự hiệu quả trong dinh dưỡng protein tăng rất đáng kể

Bảng 2 Thành phần acid amin tối cần thiết của đậu nành và thành phần acid amin chất lượng chuẩn của FAO (g/16g Nitrogen)

Acid amin Đậu nành Tiêu chuẩn FAO

K Vitamin E là chất chống ôi do quá trình oxy hoá của dầu đậu nành tự nhiên

Bảng 3 Thành phần (%) acid béo bão hoà và không bão hoà ở một số dầu thực vật

Loại dầu Một nối đôi Nhiêu nối đôi Acid bão hoà

Phẩm chất tốt của dầu đậu nành trong thế giới mà nhiều người bị bệnh tim mạch làm cho dầu đậu nành ngày càng có thị trường rộng lớn hơn, đặc biệt ở các nước

Bảng 4 Thành phần (%) các loại hydratcacbon trong đậu nành

5.1

4 Chất khoáng

Thành phẩn khoáng vào khoảng 5% trên căn bản khô gồm có canxi, phosphor, magiê, kẽm, sắt Các lim loại trong đậu nành có giá trị sinh học không cao vì acid phytic trong đậu nành kết hợp với chúng tạo thành các chất không tan phytate kim loại Bổ sung chất khoáng vào đậu nành sẽ có hiệu quả dinh dưỡng tốt hơn

5 Vitamin

Đậu nành chứa nhiều loại vitamin chính ngoại trừ vitamin C, D, B12 Tuy nhiên vitamin C được tìm thấy với hàm lượng cao (25 mg/ 100g) trong giá đậu nành Vitamin B12 tìm thấy trong sản phẩm đậu nành lên men

6 Năng lượng

Năng lượng sinh học của đậu nành được tính dựa trên năng lượng sinh học của các chất thành phần: 4 kcal đối với 1g protein và carbohydrate, 9kcal đối với 1g lipid Năng lượng sinh học trung bình của đậu nành tính trên căn bản khô là 450 kcal/100g

7 Các thành phần có hại trong hạt đậu nành

7.1 Chất ức chế enzyme tiêu hoá protein

Trong đậu nành có chứa chất ức chế enzyme trypsine làm giảm khả năng tiêu hoá protein và làm lớn tuỵ tạng Vấn đề này hiện hữu quan trọng ở những người ăn

nhiều chất béo trong khẩu phần hay những ai có mức acid trong bao tử thấp Chất

ức chế Trypsine bị vô hoạt bởi nhiệt độ nấu thông thường

7.4 Enzyme urease

Enzyme này chuyển hoá urea thành ammoniac Chất này độc đối với động vật Enzyme này có hại đối với đại gia súc như trâu, bò …Trong thức ăn của chúng có chứa urea như một nguồn nitrogen cho hệ vi sinh vật đường tiêu hoá

Enzyme urease khá bền nhiệt Do sự hoạt động của enzyme này tạo thành NH3 là một chất dễ nhận ra trong phòng thí nghiệm cho nên thông thường người ta thử hoạt tính của enzyme để biết mức độ xử lý nhiệt của đậu nành

7.5 Acid phytic

Acid này cũng được tìm thấy ở nhiều loại thực vật Trong đậu nành nó có hàm lượng khoảng 1-2% Acid này kết hợp với các chất khoáng có lợi như Zn, Fe, Ca làm cho cơ thể không hấp thu được Bổ sung khoáng vào các sản phẩm đậu là phương pháp khắc phục hiện tượng này

7.6 Raffinose và Stachyose

Các olygosaccharite này gây hiện tượng sinh hơi trong ruột Chúng hoà tan trong nước Phương pháp chế biến tốt là loại đi phần nước ngâm hoà tan, phân cắt nối bằng các biện pháp nhiệt, pH, enzyme… kết hợp với việc chọn giống chứa ít các loại đường này là những cách tốt nhất để hạn chế và loại trừ

Đậu nành có chứa một số thành phần không có lợi cho sức khoẻ Hầu hết các thành phần này bị phá vớ bởi nhiệt Do đó nên ăn đậu nành đã được nấu kỹ, hạn chế ăn đậu nành chưa được xử lý nhiệt tốt, ngay cả việc cung cấp thức ăn cho nhiều loại gia súc

Tuy nhiên hầu hết các thành phần có hại kể trên đều bị phá huỷ bởi tác dụng nhiệt trong quá trình hấp Điều đáng quan tâm nhất là vấn đề chất độc được tạo ra trong quá trình chế biến như: điều kiện chế biến và phương pháp chế biến

Điều kiện chế biến không tốt, bị nhiễm vi sinh vật có hại, chúng phát triển và sinh độc tố vào sản phẩm Như Aspergillus flavus sinh độc tố Aflatoxin

Phương pháp sản xuất nước tương Hiện có ba phương pháp chính để sản xuất nước tương: phương pháp lên men, phương pháp acid thuỷ phân (hoá giải), và Phương pháp kết hợp giữa lên men và acid thuỷ phân Ở phương pháp acid thuỷ

nhóm chloropropanols Trong choropropanols hàm lượng nhiều nhất là 1.3-DCP, 2.3-DCP và 3-MCPD Sau một thời gian nghiên cứu tác dụng của chúng trên sức khoẻ, Uỷ ban khoa học thực phẩm của Uỷ ban Châu Âu đã xếp 3-MCPD và 1.3-DCP vào loại gây ung thư Còn phương pháp lên men của một hợp chất giữa đậu nành với bột mì rang vàng thì không gây ra hai chất độc 3-MCPD và 1.3-DCP (DS Nguyễn Thành Phong , từ internet) Còn phương pháp 3 (còn gọi là phương pháp chế biến nước tương sạch) trên cơ sở kết hợp giữa 2 phương pháp lên men và hoá giải Cụ thể, vừa ủ men vừa hoá giải, nhưng thay vì ủ men bằng mốc giống thì nguyên liệu bánh dầu được xử lý thanh trùng rồi ủ men bằng chế phẩm sinh học Các bước tiếp theo là hoá giải bằng axit chlohydric (HCl), để nguội, trung hoà, lọc thô, phối chế, lọc tinh để tạo thành nước tương Tuy nhiên, sản xuất nước tương theo phương pháp nàyvẫn còn 3-MCPD, kết quả phân tích kiểm nghiệm các mẫu nước tương tại các cơ sở (theo quy trình mới) cho thấy: hàm lượng 3-MCPD có từ 0,2-0,5 mg/l, nhỏ hơn qui định của Bộ Y tế (1mg/l) Tuy nhiên mùi-khẩu vị có một

ít khác biệt so với tàu vị yểu (Báo Cần Thơ, 8.7.2006), cũng tuỳ thuộc vào kinh nghiệm và thao tác trong sản xuất mà 3-MCPD sản sinh ra nhiều hay ít, nhìn chung là phương pháp này cũng không ổn định

II Giới thiệu chung về nấm mốc và nấm men

Nấm mốc là tên chung để chỉ nhóm nấm không phải là nấm men cũng không phải

là nhóm nấm lớn có quả thể Nấm mốc có thể phát triển ở một số môi trường mà nấm men và một số vi khuẩn không thể phát triển được, ví dụ như môi trương có

áp suất thẩm thấu cao, độ acid lớn hoặc độ ẩm thiếu

Nấm mốc là những vi sinh vật hiếu khí bắt buộc Ta thường thấy nấm mốc xuất hiện trên bề mặt nước chấm, bánh mì, rau quả và các loại thực phẩm khác khi để các thực phẩm này ngoài không khí trong 1 thời gian gây ra mùi vị khó chịu, một

số nấm mốc còn tiết độc tố vào thức ăn Tuy nhiên không phải nấm mốc nào cũng

có hại, một số nấm mốc có vai trò quan trọng trong việc chế biến một số thực

phẩm điển hình là Aspergillus oryzae có vai trò chính trong qui trình sản xuất

tương (Trần Thị Xuân Hoa, 2000)

1 Nhu cầu dinh dưỡng

1.1 Nguồn carbon

Nấm mốc có thể sử dụng nguồn carbon rất khác nhau, thường là các loại hydrade carbon và dẫn suất hydrade carbon, các loại rượu, các acid hữu cơ… Nhiều loại nấm mốc có khả năng đồng hoá cả những hợp chất hữu cơ rất bền vững hoặc rất độc với nhiều sinh vật khác

Để thực hiện các quá trình sinh lý khác nhau nấm mốc thương có những nhu cầu không giống nhau về nguồn thức ăn carbon Vì vậy sự thích hợp của 1 nguồn thức

ăn carbon nào đó có thể được đánh giá bằng nhiều chỉ tiêu khác nhau: mức độ sinh

trưởng tối đa của hệ nấm sợi, mức độ tối đa lượng bào tử, mức độ tích lũy tối đa các chất chuyển hóa

Mn, Mo, Zn, Cu, Co, Ni, B,…Các nguyên tố vi lượng có liên quan mật thiết với các qúa trình sinh học trong tế bào nấm mốc một số nguyên tố vi lương có thể hoạt hóa nhiều enzyme và một enzyme cũng có thể được hoạt hóa bởi nhiều nguyên tố vi lượng khác nhau

2 Độ ẩm

Ngoài các chất dinh dưỡng nấm mốc cũng có nhu cầu về nước cho các hoạt động sinh lý, sinh hóa của tế bào Liên quan đến lượng nước này là độ ẩm, bao gồm: hàm lượng nước của sản phẩm: nước trong sản phẩm bao gồm phần nước liên kết

và phần nước không liên kết, nấm mốc cũng như các sinh vật khác chỉ sử dụng phần nước tự do có trong sản phẩm, và cũng chỉ phần nước nay thực hiện trao đổi qua lại với nước có trong không khí Độ ẩm của không khí: Độ ẩm của không khí

là tỉ lệ phần trăm hơi nước của không khí ở một nhiệt độ nhất định với lượng hơi nước bão hòa của không khí ở nhiệt độ đó

3 Nhiệt độ

Khả năng hấp thụ hay thoát hơi nước của sản phẩm đều có liên quan đến nhiệt độ môi trường mỗi loài nấm mốc có khoảng nhiệt độ sinh trưởng và phát triển nhất định, nhưng phần lớn nấm mốc có khoảng nhiệt độ này từ 15 đến 30ºC (Bùi Xuân Đồng, 2004)

4 Vai trò sinh tổng hợp các enzyme của nấm mốc

4.1 Sinh tổng hợp enzyme amylase

Vai trò của nấm mốc là sinh tổng hợp hệ enzyme xúc tác phản ứng chuyển hóa tinh bột thành đường đơn Trong đó enzyme chủ yếu bao gồm α-amylase và glucoamylase

4.2 Sinh tổng hợp enzyme proteinase

Proteinase là những enzyme xúc tác quá trình thủy phân protein, nhờ đó mà protein có cấu trúc phức tạp được chuyển thành hợp chất đơn giản mà tế bào có thể

sử dụng được

Trong sản xuất tương và nước chấm, nấm Aspergillus oryzae được sử dụng nhằm

đạm (đậu nành và bột mì) thành những đoạn peptide và các acid amin hoà tan (Trần Thị Xuân Hoa, 2000)

5 Nấm mốc sản xuất tương, nước tương

Các nghiên cứu về tương trước đây cho thấy rằng nấm mốc có ý nghĩa nhất trong

sản xuất tương là chủng nấm mốc Aspergillus oryzae Nấm mốc A oryzae là loại nấm sơi, sinh sản vô tính bằng đính bào tử A oryzae có khả năng sinh sản nhiều

loại enzyme như: peptidase, proteinase, glutaminase, amynase, pectinase và cellulase Cần thiết để thủy phân từng phần đạm và các hợp chất khác của vật liệu thô

Theo Nguyễn Đức Lượng (2006) điều kiện sinh trưởng của loài nấm mốc

Aspergillus oryzae như sau:

Bảng 5 Điều kiện sinh trưởng của nấm mốc

Độ ẩm(%) 45 -55 Nhiệt độ nuôi (oC) 27 -30

pH môi trường 5,5 -6,5 Thời gian (giờ) 30 -36

Độ ẩm không khí(%) 85 -95

Sản xuất bào tử để lên men tương dưa vào hình thức sinh sản vô tính của chủng

Aspergillus oryzae Theo Lotong and Suwanarit thì nhiệt độ tốt nhất để sản xuất

bào tử Aspergillus oryzae là từ 28 đến 35oC sẽ cho khoảng 1010 bào tử/gam Quá trình phát triển của nấm mốc trong lên men bề mặt trải qua 3 giai đoạn chính

(Nguyễn Đức Lượng, 2006)

Giai đoạn 1

Kéo dài từ 10 đến 14 giờ, kể từ khi bắt đầu nuôi cấy Ở giai đoạn này có những thay đổi như sau: sợi nấm hình thành, nhiệt độ tăng chậm, enzyme bắt đầu tạo ra, thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi Giai đoạn này nấm mốc rất mẫn cảm với nhiệt độ cao

Giai đoạn 2

Kéo dài khoảng 14 đến 18 giờ ở giai đoạn này có những biến đổi như sau: sợi nấm phát triển mạnh, độ ẩm môi trường giảm nhanh, các loại enzyme được tạo ra nhiều, các chất dinh dưỡng trong môi trường lên men giảm mạnh, lượng oxy trong không khí giảm mạnh và cacbonic (CO2) sẽ tăng dần

Giai đoạn 3

Kéo dài khoảng từ 10 đến 20 giờ có những chuyển hoá như sau: Sợi nấm trở lên già đi, bào tử được hình thành do đó lượng enzyme giảm mạnh, quá trình trao đổi chất yếu dần

6 Nấm men Zygosaccharomyces rouxii

Là loại nấm men cơ bản trong những sản phẩm lên men có hàm lượng muối cao Nhằm tạo ra hương vị cho sản phẩm lên men Chúng phát triển tốt trong môi

trường: có nồng độ muối cao, nồng độ đường cao (50-60%) , nồng độ rượu cao (18%) và chịu acid cao (2-2.5%) Hoạt động lên men tốt ở pH=5.5

III Một số thành phần phụ cần thiết

1 Muối

Muối dùng trong sản xuất thường là NaCl, có độ tinh khiết từ 92-97%, khi pha vào nước không có vị chát Muối có vai trò điều vị và quan trọng nhất là tạo một áp suất thẩm thấu đủ để ngăn chặn sư phát triển của các sinh vật gây hại (Nguyễn Đức Lượng, 2006)

2 Nước

Nước dùng trong sản xuất tương phải có chất lượng tốt Độ cứng trung bình là từ 8 đến 17 ( một độ cứng tương đương với 10 mg CaO/lít) vì nếu nước quá cứng sẽ ảnh hưởng đến quá trình thủy phân đạm và tinh bột Ngoài ra các chất khoáng và các chất hữu cơ không quá 500-600 mg/ml Số vi sinh vật không được quá 100 khuẩn lạc/ cm3 nước, đặc biệt không có vi sinh vật gây bệnh (chỉ số Ecoli không được quá 20) (Nguyễn Đức Lượng, 2006)

từ dung dịch bromelin thô Có 4 dạng cystein proteinase được xác định trong thân khóm (bromelin thân) và 1 dạng cystein proteinase khác được xác định trong quả khóm (bromelin quả) Bromelin là 1 endopeptidaz chúng cắt liên kết peptide ở giữa sơi Đơn vị đo hoạt tính của bromelin được biểu hiện qua đơn vị tyrosin (TU: Tyrosin Unit) 1TU là lượng emzym cần thiết để xúc tác thủy phân 1 lượng casein,

7,5 Giống như các cấu trúc xúc tác sinh học khác, bromelin chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như: cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, một sô nhóm chức, phương pháp ly trích, phương pháp tinh chế….(Dương Thị Hương Giang, 2005)

Các yếu tố như nhiệt, pH thích hợp cho hoạt động của các phản ứng xúc tác của bromelin không ổn đinh mà phụ thuộc lẫn nhau và phu thuộc vào các yếu tố khác như: bản chất cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, thời gian phản ứng…(Nguyễn Đức Lượng, 2004)

IV Cơ sở để cải tiến phương pháp chế biến nước tương

1 Quy trình sản xuất nước tương truyến thống

Đậu nành Ngâm nước qua đêm

Nấu mềm, để nguội

Trộn bột mì, bắp hoặc không trộn

Ủ lên mốc tự nhiên Lên men trong nước muối bão hoà Phơi nắng và khuấy đảo

Phân ly

Phần cái (đậu) Phần nước Chao đường Nấu thêm đường, gia vị

Tương hột Nước tương

Hình 1 Quy trình sản xuất tương truyền thống tiêu biểu ở các tỉnh Nam Bộ

(Nguyễn Văn Thành, tài liệu lưu hành nội bộ)

2 Sơ lược các bước cơ bản trong qui trình sản xuất nước tương

• Ngâm nước hạt đậu nành

Khi bảo quản hạt đậu nành, người ta thường lấy đi một lượng nước bằnh cách phơi khô hoặc sấy làm các tế bào bị mất nước, do đó các phản ứng sinh hóa bên trong giảm đi đáng kể vì vậy hạt đậu nành giữ được phẩm chất lâu hơn Vì thế khi đưa váo sản xuất ta phải ngâm đậu vào nước để nó hấp thu trở lại một lượng nước thích

hợp cho các phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiên thuận lợi cho giai đoạn nấu nhanh hơn, tiết kiêm được nhiên liệu

• Hấp đậu

Sau khi ngâm, đậu được hấp chín nhằm làm biến tính protein tạo điều kiện cho proteinase thủy phân đạt hiệu quả cao Nước nóng sẽ làm trương nở hạt tinh bột tạo điều kiện cho amylase thủy phân tốt hơn Mặt khác hấp sẽ tiêu diệt hầu hết các

vi sinh vật có hại, tạo điều kiện tối ưu cho nấm mốc phát triển Hấp còn để phá huỷ các thành phần có hại trong ngyên liệu đậu nành

• Nuôi mốc

Nhiệm vụ chủ yếu của khâu nuôi mốc là làm sao cho mốc tích tụ được nhiều men amylase và proteinase đồng thời có hoạt lực cao đủ cần thiết cho quá trình chuyển hoá nguyên liệu thành nước tương Trong quá trình mốc phát triển nhiều loại enzyme được tạo thành, trong đó chủ yếu là amylase và proteinase Lượng enzyme tạo ra càng nhiều thì sản phẩm càng có giá trị dinh dưỡng cao (Nguyễn Đức Lượng, 2002)

• Ủ mốc

Trong giai đoạn này do mốc hô hấp khối mốc tự tăng nhiệt độ, sau 8-10 giờ có thể lên đến 50-55oC Trong điều kiện này mốc ít phát triển thêm, không sinh bào tử mà chủ yếu là enzyme xúc tác tiến hành thuỷ phân tinh bột và protein Trong giai đoạn

ủ ngoài việc chuyển hoá tinh bột thành đường còn có sự hình thành rượu, aldehyde, este… góp phần tạo hương vị cho tương (Nguyễn Đức Lượng 2006 )

• Lên men trong nước muối

Đây là quá trình chuyển hoá chính trong điều kiện có muối, nhằm ngăn tác dụng phá hoại của các tạp khuẩn trong môi trường giàu đạm và đường khử, đồng thời tiếp tục chuyển hoá tinh bột, đạm thành các loại đường, acid amin, các acid hữu

cơ, rượu, aldehyde, este, cuối cùng cho nước tương có hương vị đặc trưng

• Phơi nắng và khuấy đảo

Phơi nắng nhằm mục đích tạo điêu kiện nhiệt độ thích hợp cho enzyme hoạt động mạnh, xúc tác phản ứng phân cắt tinh bột và protein diễn ra nhanh Khuấy đảo giúp cho quá trình tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất được dễ dàng, do vậy tốc độ phản ứng cũng tăng đáng kể

3 So sánh khả năng thủy phân nguyên liệu giữa nấm mốc tự nhiên và nấm mốc Aspergillus oryzae

Sự thay đổi lượng đường

Hình 2 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đường khử theo thời gian ủ mốc, giữa nấm mốc tự

nhiên và nấm mốc Aspergillus oryzae

Đồ thị hình 2, cho thấy lượng đường khử được tạo ra bới nấm mốc Aspergillus

oryzae cao hơn lượng đường khử được tạo ra bởi nấm mốc tự nhiên Điều này

chứng tỏ enzyme amylase do mốc Aspergillus oryzae sinh ra nhiều hơn và có hoạt

tính mạnh hơn enzyme amylase do nấm mốc tự nhiên sinh ra

Sự thay đổ lượng acid và NH3

Hình 3 Đồ thị thể hiện sự thay đổi lương acid, NH 3 theo thời gian ủ mốc, giữa nấm mốc tự

nhiên và nấm mốc Aspergillus oryzae

Theo đồ thị hình 3, cho thấy lượng acid và NH3 sinh ra do nấm mốc Aspergillus

oryzae cao hơn lượng acid và NH3 sinh ra do nấm mốc tự nhiên Tuy nhiên lượng đạm NH3 do nấm mốc Aspergillus oryzae sinh ra nhiều hơn nấm mốc tự nhiên, có thể do lượng và hoạt tính của enzyme protease do nấm mốc Aspergillus

oryzae tạo ra cao hơn lượng và hoạt tính của enzyme protease do nấm mốc tự nhiên tạo ra, điều này có thể làm cho giá trị đạm amin được tạo ra từ nấm mốc

Aspergillus oryzae cao hơn giá trị đạm amin được tạo ra từ nấm mốc tự nhiên

4 Quy trình sản xuất tương cải tiến (Nguyễn Đình Trị, 1989)

Đậu nành (10 kg) Ngâm 12 giờ, rửa sạch

Hấp mềm với 15 lít nước thêm vào 0.5 kg muối

Đậu nấu Nước nấu đậu

Phơi nắng Hình 4 Quy trình sản xuất tương cải tiến (Nguyễn Đình Trị, 1989)

Sau một tháng có thể ngạn lấy ra 12 lít nước tương loại I ( khoảng 15g đạm/lít) Bổ sung thêm một lít mật đường, 14 lít nước và 3 kg muối, tiếp tục phơi nắng Sau một tháng gạn lấy ra 12 lít nước tương loại II (khoảng 12g đạm/lít) Còn lại xác tương hột thêm 2 kg mật đường, phơi nắng sau một thời gian ta thu được tương hột

5 Một số kết luận về nghiên cứu trước

Phương pháp cải tiến của Nguyễn Đình Trị cho tương hột có chất lượng tốt hơn phương pháp cổ truyền đã được ứng dụng vào trong nghiên cứu tương, kết hợp với

tỉ lệ mốc là 0.2% và nồng độ nước muối lên men là 15% cho tương có chất lượng tốt nhất (Phạm Xuân Phong, 2006)

Phương pháp cải tiến sử dụng mốc giống thuần Aspergillus oryzae chế biến nước

tương cho giá trị đạm amin (6.58 g/l) và đạm tổng (13.37 g/l) cao và gần với giá trị đạm amin (7 g/l) và đạm tổng (16 g/l) của nước tương Nhật Bản (Lý Thị Dù Múa, 2005)

Về thời gian ngâm đậu tốt nhất là 7 giờ và thời gian hấp tốt nhất là 35 phút ở 121

oC (Hoàng Châu Kiệt và Nguyễn Thiên Trúc, 1993)

Kết quả nghiên cứu tỉ lệ giữa enzyme và cơ chất để thuỷ phân đạt hiệu quả cao là 9.09 g bromelin/kg đậu khô (hay tương đương 0.909% enzyme bromelin so với khối lượng đậu khô); thời gian phân cắt khá triệt để là 24 h; Nhiệt độ và pH thích hợp là 45 oC và pH=8.0 (Lý Thị Thùy Trang, 2006)

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

I Phương tiện nghiên cứu

1 Thiết bị thí nghiệm

Nia, cân, nồi, nồi hấp khử trùng, thau, phòng ủ nấm mốc, tủ lạnh, pH kế, bộ chưng

cất Kjeldahl, một số dụng cụ và trang thiết bị khác

2 Hoá chất

NaOH, acid sulfuric (H2SO4) chuẩn, dung dịch formaldehyde,, dung dịch HClO3, dung dịch H3BO3, methyl đỏ, methyl xanh 0.1% trong etylic…

3 Nguyên vật liệu

Đậu nành, bánh dầu đậu nành, bột mì, đường cát, muối ăn…

Bột bào tử nấm Aspergillus oryzae do Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ

Sinh Học Trường Đại Học Cần Thơ cung cấp dưới dạng bột bào tử (2.3* 1010CFU/g)

Nấm men Zygosaccharomyces rouxii do Viện Nghiên Cứu Và Phát Triển Công

Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Cần Thơ cung cấp, mật số 7.5 x 108 tế bào/ml Enzyme bromelin do Viện Nghiên Cứu Và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Cần Thơ cung cấp dưới dạng tinh thể, có hoạt tính là 1.3 TU/mg

bột enzyme promelin

II Phương pháp nghiên cứu:

1 Thí nghiệm thăm dò

1.1 Mục đích thí nghiệm: là để đánh giá chất lượng của nước tương được chế biến

từ hai loại nguyên liệu là bánh dầu đậu nành và đậu nành Để từ kết quả đó chọn ra được nguyên liệu thích hợp cho việc chế biến nước tương Theo dõi các thông số trong quy trình chế biến, để điều chỉnh lại các thông số cho thích hợp để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

1.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm thăm dò

Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với hai mức độ và một lần lặp lại Nhân tố thí nghiệm là nguyên liệu chế biến nước tương bao gồm: (1) Nghiệm thức 1: Bánh dầu đậu nành; (2) Nghiệm thức 2: Đậu nành nguyên hạt

1.3 Qui trình thí nghiệm thăm dò

Đâu nành

Xay bể

Bổ sung 75% nước Ngâm 7 giờ

Hấp 35 phút

121oC 10% Bột mì Phối trộn 0.2% Mốc A oryzae

Nuôi mốc 28-32oC

36 giờ

Bổ sung enzyme bromelin (9.09 g/kg)

Phơi nắng 24 giờ 50% Muối Phối trộn nấm men

Phơi nắng 10 ngày 150% Thêm nước Phối trộn 50% Muối

Phơi nắng Lấy mẫu sau 20, 30, 40 ngày

Chắt ép

Xác tương Nước tương

Bỏ Lấy mẫu phân tích Hình 5 Qui trình sản xuất tương cho thí nghiệm thăm dò

1.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm thăm dò so sánh hai loại nguyên liệu là đậu nành và bánh dầu đậu nành trong sản xuất nước tương Thí nghiệm được thực hiện như sau: đậu nành xay bể 1/4, bánh dầu đậu nành sàng loại bỏ tạp chất, cân 200 g mỗi loại sau đó cho

140 ml nước vào ngâm khoảng 7 giờ, rồi hấp ở nhiệt độ 121 oC trong khoảng 35

phút, cân khoảng 20 g bột mì rang vàng và trộn đều với 0.4 g mốc Aspergillus

oryzae, sau đó trộn đều vào mỗi loại nguyên liệu sau hấp và đem ủ mốc 36 giờ Sau đó bổ sung 9.09 g enzyme bromelin / kg nguyên liệu và thêm khoảng 100 g nước để làm ẩm tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme hoạt động, sau 24 giờ bổ sung 28.27 g muối khô (đối với mẫu đậu nành) 27.68 g muối khô (đối với mẫu bánh dầu đậu nành) để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, sau 10 ngày thêm nước và lượng muối còn lại sao cho được 251.3g (đối với mẫu đậu nành), và 246 g (đối với mẫu bánh dầu đậu nành) dung dịch nước muối có nồng độ là 15% Sau đó phơi nắng và lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu sau 10, 20, 30 ngày lên men trong nước muối

2.3 Qui trình thí nghiệm

Bánh dầu đậu nành

Bổ sung 75% nước Ngâm 7 giờ

Hấp 35 phút

121 o C 10% Bột mì Phối trộn 0.2% Mốc A oryzae

Thêm dung dịch muối (tỉ lệ dung dịch muối với khối lượng sau ủ là 2:1)

Phơi nắng 5 ngày lấy mẫu Chắt ép

Xác tương Nước tương

Bỏ Lấy mẫu phân tích

Hình 6 Qui trình sản xuất nước tương cho thí nghiệm 1

2.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 1

Từ kết quả thí nghiệm thăm dò, bánh dầu đậu nành được sử dụng làm cớ chất cho

Thí nghiệm 1 để khảo sát lượng enzyme bromelin bổ sung nhằm chon ra được

lượng enzyme bromelin bổ sung thích hợp cho các thí nghiệm sau, thí nghiệm

được tiến hành như sau: nguyên liệu bánh dàu đậu nành cân 700 g, thêm 490 ml

nước vào ngâm khoảng 7 giờ, rối hấp khoảng 35 phút, bột mì 70 g trộn đều với 1.4

g mốc Aspergillus oryzae sau đó đem trộn đều với nguyên liệu bánh dầu đậu nành

sau hấp và ủ 36 giờ, sau đó trộn đều và chia thành 7 phần bằng nhau và cho vào 7

hũ, một hũ đối chứng, mỗi mức độ enzyme bromelin được lặp lại hai lần Sau đó

lần lượt bổ sung lượng enzyme theo các mức độ và thêm vào mỗi hũ khoảng 100

cao, sau khi phơi nắng khoảng 24 giờ bổ sung vào mỗi hũ 36.99 g muối khô và phơi nắng 5 ngày, tiếp tục bổ sung nước và lượng muối còn lại sao cho được 246.6

g dung dịch nước muối nồng độ 15% Lấy mẫu phân tích sau 5 ngày và 10 ngày

phơi nắng tự nhiên

3 Thí nghiệm 2

3.1 Mục đích: Đánh giá chất lượng nước tương được chế biến từ bánh dầu đậu nành bằng ba phương pháp khác nhau Từ đó tìm ra được phương pháp chế biến thích hợp nhất Ngoài ra thí nghiệm còn so sánh chất lượng của nước tương được chế biến từ nguyên liệu là bánh dầu đậu nành với chất lượng của nước tương được chế biến từ nguyên liệu bánh dầu đậu phộng

Theo dõi các thông số trên quy trình chế biến để tối ưu hoá các thông số, để đạt được các kết quả tốt nhất

3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2

Thí nghiệm 2 được tiến hành với hai loại nguyên liệu là bánh dầu đậu nành và bánh dầu đậu phộng, lượng enzym tối ưu có được từ kết quả của thí nghiệm 1 sẽ được sử dụng trong bố trí nghiệm thức của thí nghiệm 2

Đối với nguyên liệu là bánh dầu đậu nành, thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với ba nghiệm thức và hai lần lặp lại

Đối với nguyên liệu là bánh dầu đậu phộng, thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên một

nhân tố với hai nghiệm thức (1 và 3) và hai lần lặp lại

Nhân tố thí nghiệm: Phương pháp chế biến nước tương gồm: (1) Nghiệm thức 1:

Phương pháp chế biến chỉ sử dụng mốc Aspergillus Oryzae thuần chủng (phương

pháp chế biến 1); (2) Nghiệm thức 2: Phương pháp chế biến nước tương sử dụng

nấm mốc Aspergillus Oryzae kết hợp với việc bổ sung enzyme bromelin (phương

pháp chế biến 2); (3) Nghiệm thức 3: Phương pháp chế biến nước tương sử dung

nấm mốc Aspergillus Oryzae kết hợp với việc bổ sung enzyme bromelin, đồng thời có bổ sung thêm nấm men Zygosacharomyces rouxii để tạo thêm hương vị

cho nước tương (phương pháp chế biến 3)

3.3 Qui trình thí nghiệm 2

Bánh dầu

Bổ sung 80% nước Ngâm 7 giờ

Thêm enzyme bromelin Thêm enzyme bromelin

(10g/kg)

Phơi nắng 24 h Phơi năng 24 h

Nấm men

50% Muối 50% Muối 50% Muối

Phơi năng Phơi năng Phơi năng

10 ngày Thêm dung dịch muối (tỉ lệ dung dịch muối với khối lượng sau ủ là 2:1) Phơi nắng Phơi nắng Phơi nắng

Lấy mẫu sau 10, 20, 30

Li tâm

Xác tương Nước tương

Bỏ Lấy mẫu phân tích

Hình 7 Qui trình tiến hành thí nghiệm 2

3.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 2

3.4.1 Thí nghiệm được tiến hành như sau

Đối với nguyên liệu là bánh dầu đậu nành: cân 1500 g bánh dầu đậu nành và thêm

1200 ml nước, ngâm khoảng 7 giờ, sau đó đem hấp tiệt trùng, để nguội, cân 150 g bột mì trộn đều với 3 g mốc sau đó trộn đều vào nguyên liệu bánh dầu đậu nành sau hấp và đem đi ủ mốc khoảng 36 giờ, đem bóp tơi và trộn đều sau đó chia ra thành 6 phần bằng nhau cho vào 6 hũ, mỗi hũ 280 g, đối với nghiệm thức 2 và nghiệm thức 3, bổ sung thêm 2.5g enzyme bromelin cho mỗi hũ Thêm khoảng

120 ml nước để làm ẩm, đem phơi nắng khoảng 24 giờ, sau đó thêm vào mỗi hũ 42

g muối khô Sau 10 ngày phơi nắng thêm nước và 42 g muối còn lại để được 560 g dung dịch muối nồng độ 15% và phơi nắng trong thiết bị sấy có nhiệt độ khoảng

40oC trong 6 ngày rồi bổ sung nấm men vào hai hũ của nghiệm thức 3 và tiếp tục phơi nắng, lấy mẫu phân tích sau 10, 20, 30 ngày lên men trong nước muối Đối với nguyên liệu là bánh dầu đậu phộng: cân 750 g bánh dầu đậu phộng và thêm 712 ml nước, ngâm khoảng 7 giờ, sau đó đem hấp tiệt trùng, để nguội, cân 75

g bột mì trộn đều với 1.5 g mốc sau đó trộn đều vào nguyên liệu bánh dầu đậu phộng sau hấp và đem đi ủ mốc khoảng 36 giờ, đem bóp tơi và trộn đều sau đó chia ra thành 3 phần bằng nhau cho vào 3 hũ, mỗi hũ 258 g Đối với nghiệm thức

3, bổ sung thêm 2.5g enzyme bromelin cho mỗi hũ, thêm khoảng 120 ml nước để làm ẩm, đem phơi nắng khoảng 24 giờ, sau đó thêm vào mỗi hũ 38.7 g muối khô Sau 10 ngày phơi nắng thêm nước và 38.7 g muối còn lại để được 516 g dung dịch muối nồng độ 15% và phơi nắng trong thiết bị sấy (hình 19) 6 ngày rồi bổ sung

100 ml dịch nấm men có mật số là 108 tế bào/ml, vào hai hũ của nghiệm thức 3 và tiếp tục phơi nắng, lấy mẫu phân tích sau 10, 20, 30 ngày lên men trong nước muối

Tiến hành lấy mẫu phân tích: các mẫu được bổ sung thêm nước đến khối lượng ban đầu (khối lượng sau khi thêm dung dịch muối theo tỉ lệ 2:1), trước khi lấy mẫu

1 ngày, sau đó khuấy đều và lấy mỗi hũ khoảng 50 g mẫu và đem li tâm với tốc độ

7000 vòng/phút, để triết lấy phần nước và đem phân tích các chỉ tiêu theo yêu cầu

4 Thí nghiệm 3

4.1 Mục đích: nhằm đánh giá lại và tối ưu các kết quả được chon ra từ các thí nghiệm trước, để có được một phương pháp chế biến nước tương tốt nhất, tạo ra nước tương có chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm và có thể áp dụng được ở các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ

4.3.Qui trình thí nghiệm 3

Bánh dầu đậu nành

Bổ sung 80% nước Ngâm 7 giờ

Thêm nước muối với tỉ lệ nước muối (1 M) : Nguyên liệu (sau ủ) là 2:1

Thêm enzyme bromelin Xay nát

Thêm enzyme bromelin

Ủ trong tủ ủ Ủ trong tủ ủ Ủ trong tủ ủ

ở 37 o C ở 37 o C ở 37 o C

24 giờ 24 giờ 24 giờ Thêm khối lượng muối khô cho được dung dịch muối có nồng độ 15 % Phơi nắng Phơi nắng Phơi nắng

Lấy mẫu sau 10, 20, 30 ngày

Li tâm

Xác tương Nước tương

Bỏ Lấy mẫu phân tích

Hình 8 Qui trình tiến hành thí nghiệm 3

4.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 3

Thí nghiệm 3 được tiến hành như sau: bánh dầu đậu nành đem sàng để loại bỏ tạp chất và tách lấy các hạt có kích thước lớn, để tạo điều kiện thoáng khí cho nấm mốc phát triển tốt Cân 1000 g bánh dầu đậu nành, thêm 900 ml nước ngâm khoảng 7 giờ, sau đó đem hấp tiệt trùng, để nguội, cân 100 g bột mì rang vàng trộn đều với 2 g mốc rồi đem trộn đều vào nguyên liệu bánh dầu đậu nành và đem đi ủ mốc khoảng 36 giờ, sau đó đem trộn đều và chia thành 5 phần bằng nhau, cho vào

5 hũ mỗi hũ khoảng 250 g, sau đó thêm khoảng 500 g dung dịch muối có nồng độ

là 1 M và đem ủ ở 37 oC để tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme hoạt động tốt, sau

24 giờ bổ sung thêm 45 g muối để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, sau đó đem phơi nắng trong thiết bị sấy, sau 6 ngày bổ sung khoảng 100 ml dịch nấm men (108 tế bào/ml, lấy mẫu phân tích sau 10, 20, 30 ngày lên men trong nước muối Tiến hành lấy mẫu phân tích: các mẫu được bổ sung thêm nước đến khối lượng ban đầu (khối lượng sau khi thêm dung dịch muối theo tỉ lệ 2:1), trước khi lấy mẫu

1 ngày, sau đó khuấy đều và lấy mỗi hũ khoảng 50 g mẫu và đem li tâm để triết lấy phần nước và đem phân tích các chỉ tiêu theo yêu cầu

III Các chỉ tiêu cần phân tích

Phân tích các chỉ tiêu chất lượng của nước tương được chế biến từ các phương pháp khác nhau, trên cơ sở đó có thể so sánh và đánh giá được chất lượng tương từ các phương pháp chế biến, từ đó chọn ra được một phương pháp chế biến thích hợp nhất và cho sản phẩm chất lượng tương tốt nhất

Các chỉ tiêu cần phân tích

1 Xác định đạm tổng số bằng phương pháp Kjeldalh

2 Xác định đạm formol bằng phương pháp chuẩn độ formol

3 Xác định đạm amoniac bằng phương pháp chưng cất lôi kéo hơi nước

4 Đạm amin: Đạm amin = Đạm formol – Đạm ammoniac

5 Xác định hàm lượng đường glucose bằng máy đo màu Spectrophotometer

6 Chỉ tiêu cảm quan (màu sắc, mùi, vị, độ trong, sở thích)

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu được trình bày ở phần Phụ lục

IV Phân tích số liệu

Kết quả thí nghiệm được xử lý bằng Excel và phương pháp phân tích thống kê, chọn ra nghiệm thức tối ưu bằng chương trình Statgraphic Plus Version 4.0

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

I Thí nghiệm thăm dò

1 Mô tả tóm tắt thí nghiệm thăm dò

Thí nghiệm thăm dò nhằm so sánh tìm ra nguyên liệu tốt nhất từ hai loại nguyên liệu là đậu nành và bánh dầu đậu nành trong sản xuất nước tương Thí nghiệm được tóm tắt như sau: đậu nành và bánh dầu đậu nành ngâm (7 giờ), hấp tiệt trùng

(35 phút), phối trộn với bột mì rang vàng (20g), mốc Aspergillus oryzae (0.4g), ủ

mốc (36 giờ) Sau đó bổ sung enzyme bromelin (9.09g/kg) và thêm nước (100ml), sau 24 giờ bổ sung muối khô (khoảng 50% lượng muối tổng), đem phơi nắng tự nhiên 10 ngày, thêm nước và lượng muối còn lại Sau đó phơi nắng tự nhiên và lấy mẫu phân tích sau 10, 20, 30 ngày lên men trong nước muối

Tiến hành lấy mẫu: khuấy đều và lấy mẫu vào hai cốc, sau đó đem chắt ép bằng

tay

2 Kết quả của thí nghiệm thăm dò

Kết quả của thí nghiệm thăm dò được thể hiện trong bảng

Bảng 7 Giá trị các loại đạm của nước tương được lên men từ đậu nành và bánh dầu đậu nành theo thời gian lên men

Ngày lên men

16.57 9.85 2.45 7.40

16.33 9.75 2.87 6.88

14 9.17 3.39 5.78 17.03 10.10 2.94 7.16

15.89 9.86 2.94 6.92

Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đạm tổng và đạm amin của nước tương

được chế biến từ đậu nành và bánh dầu đậu nành theo thời gian lên men

Hình 9 Sự thay đổi lượng đạm tổng và đạm amin của nước tương được chế biến từ đậu nành và bánh dầu đậu nành theo thời gian lên men

2.1 Nhận xét: kết quả thí nghiệm thăm dò (bảng 7, hình 9), cho thấy giá trị đạm tổng và đạm amin của mẫu nước tương tăng dần theo thời gian lên men, đạt giá trị cao nhất ở 20 ngày và giảm nhe dần sau đó, giá trị đạm tổng sau 30 ngày lên men

bị giảm so với giá trị đạm tổng sau 20 ngày lên men có thể do việc bổ sung nước sau khi lấy mẫu 20 ngày đã pha loãng lượng đạm tổng và lượng nước bay hơi trong khoảng thời gian từ 20 ngày đến 30 ngày không nhiều Sau 30 ngày lên men giá trị đạm tổng (15.89 g/l) của mẫu bánh dầu đậu nành thấp hơn giá trị đạm tổng (16.33 g/l) của mẫu đậu nành và giá trị đạm NH3 (2.87 g/l) của mẫu đậu nành thấp hơn giá trị đạm NH3 (2.94 g/l) của mẫu bánh dầu, nhưng giá trị đạm amin (6.92 g/l) của mẫu bánh dầu đậu nành cao hơn giá trị đạm amin (6.88 g/l) của mẫu đậu nành, điều này có thể cho thấy protein trong nguyên liệu bánh dầu đậu nành dễ thủy phân hơn protein trong nguyên liệu đậu nành Sau 10 ngày lên men giá trị đạm amin (6.64 g/l) của mẫu đậu nành cao hơn giá trị đạm amin (5.87 g/l) của mẫu bánh dầu đậu nành, có thể do giá trị đạm NH3 (3.39 g/l) của mẫu bánh dầu đậu nành cao hơn giá trị đạm NH3 (3.09 g/l) của mẫu đậu nành Điều đó cho thấy giá trị đạm amin cao hay thấp phụ thuộc vào hai yếu tố: sự nhiễm các vi sinh vật sinh

NH3 (làm giảm đạm amin) và loại nguyên liệu: nguyên liệu dễ thủy phân (bánh dầu) làm tăng giá trị đạm amin nguyên liệu khó thủy phân (đậu nành) thì giá trị đạm amin giảm

2.2 Phân tích thống kê giá trị đạm amin và đạm tổng theo một nhân tố: nguyên liệu chế biến nước tương: đậu nành và bánh dầu đậu nành ở từng mức thời gian lên men 10 ngày, 20 ngày và 30 ngày lên men

Phân tích thống kê giá trị đạm amin sau 10 ngày lên men cho thấy giá trị đạm amin của nước tương được làm từ đậu nành (6.46 g/l) và bánh dầu đậu (5.78 g/l) không

có sự khác biệt ý nghĩa và có giá trị thấp nhất Sau 20 ngày lên men thì giá trị đạm amin của hai mẫu nước tương có giá trị cao nhất là 7.4g/l (đậu nành) và 7.16g/l (bánh dầu đậu nành) và chúng không có sự khác biệt ý nghĩa Sau 30 ngày lên men thì giá trị đạm amin của nước tương được làm từ đậu nành (6.88 g/l) và bánh dầu đậu nành (6.92 g/l) cũng không có sự khác biệt ý nghĩa, tuy nhiên giá trị đạm amin thấp hơn giá trị đạm amin ở 20 ngày lên men

Tương tự phân tích thống kê giá trị đạm tổng sau 10 ngày và 20 ngày lên men cho thấy giá trị đạm tổng của nước tương được làm từ đậu nành (13.69 g/l và 16.57 g/l)

và bánh dầu đậu nành (14 g/l và 17.03 g/l) không có sự khác biệt ý nghĩa

Tuy nhiên sau 30 ngày lên men thì giá trị đạm tổng của nước tương được làm từ đậu nành (16.33 g/l) và bánh dầu đậu nành (15.87 g/l) có sự khác biệt ý nghĩa Theo đánh giá cảm quan thì mẫu nước tương được làm từ bánh dầu đậu nành có màu sắc đặc trưng hơn (màu cánh gián) màu sắc của nước tương được làm từ đậu nành (màu nhạt) Mẫu nước tương được chế biến từ đậu nành bị tách một lớp béo

vậy để hạn chế sự tách chất béo thì người ta có thể sử dụng các chất phụ gia để ổn định chất béo, hoặc có thể hạn chế sự tách béo bằng cách tách chất béo trước khi làm tương hoặc tốt nhất là chọn nguyên liệu bánh dầu đậu nành để chế biến nước tương sẽ có lợi nhất về giá trị kinh tế do tận dụng được các phụ phẩm từ các nhà máy ép dầu, từ nguồn nguyên liệu đậu nành, tận dụng triệt để và làm tăng giá trị kinh tế của hạt đậu nành

Theo Wang and Hesseltine (1979), nước tương cổ truyền được làm từ đậu nành nguyên hạt, tuy nhiên những năm gần đây đậu nành loại béo (bánh dầu đậu nành)

đã được dùng thay thế Ngày nay hơn 70% sản xuất nước tương ở Nhật là từ đậu nành loại béo

Kết luận: từ kết quả thí nghiệm thăm dò cho thấy nguyên liệu tốt nhất để sản xuất nước tương là bánh dầu đậu nành và bánh dầu đậu nành sẽ được sử dụng trong các thí nghiệm tiếp theo

II Thí nghiệm 1

1 Mô tả tóm tắt thí nghiệm 1

Bánh dầu đậu nành (700 g), ngâm (7 giờ), hấp tiệt trùng (35 phút), trộn bột mì (70

g), mốc Aspergillus oryzae (1.4 g), đem ủ (36 giờ), trộn đều và chia thành 7 phần

bằng nhau Bổ sung lượng enzyme theo các mức độ và thêm 100 ml nước, phơi nắng tự nhiên 24 giờ bổ sung 36.99 g muối khô/hũ và phơi nắng 5 ngày, tiếp tục

bổ sung nước và lượng muối còn lại sao cho được 246.6 g dung dịch nước muối nồng độ 15% Lấy mẫu phân tích sau 5 ngày và 10 ngày lên men trong nước muối

Đồ thị thể hiện sự thay đổi lượng đạm tổng và đạm amin theo lượng enzyme bromelin bổ xung

Hình 10 Sự thay đổi lượng đạm tổng số và lượng đạm amin theo lượng enzyme bromelin bổ

sung sau 5 ngày và 10 ngày lên men

Nhân xét số liệu thí nghiệm 1

Kết quả thí nghiệm 1 (Bảng 8, hình 10) cho thấy giá trị đạm amin và đạm tổng

tăng theo thời gian lên men, sau 5 và 10 ngày lên men, nước tương của mẫu thí

nghiệm có bổ sung enzyme bromelin là 10 g/ kg có giá trị đạm amin cao nhất và

nước tương của mẫu không có bổ sung enzyme promelin có giá trị đạm amin thấp

nhất Sau 5 ngày lên men thì nước tương của mẫu thí nghiệm có bổ sung enzyme

bromelin là 15 g/kg có giá trị đạm cao nhất và sau 10 ngày lên men thì mước

tương của mẫu thí nghiệm có bổ sung enzyme bromelin là 10 g/kg có giá trị đạm

tổng (22.4 g/kg) cao nhất, sau 5 và 10 ngày lên men nước tương của mẫu không bổ

sung enzyme bromelin vẫn có giá trị đạm tổng thấp nhất Theo thời gian lên men

giá trị đạm NH3 có tăng một ít, mẫu có bổ sung enzyme bromelin (2.6 g/l) không

có sự chênh lệch đáng kể với mẫu không có bổ sung enzyme bromelin (2.25 g/l)

Phân tích thống kê giá tri đạm amin sau 5 ngày lên men giữa 4 nghiệm thức 0; 5;

10; 15 g/kg enzyme bromelin bổ sung cho thấy có khác biệt ý nghĩa ở mức 5% (p≤

0.05) Mẫu không bổ sung enzyme bromelin cho thấy có giá trị đạm amin thấp

nhất (5.53 g/l) và có khác biệt ý nghĩa với các mẫu có bổ sung enzyme bromelin

Giữa các mẫu có bổ sung enzyme bromelin thì mẫu có lượng enzyme bromelin là

10 g/kg, có giá trị đạm amin cao nhất (6.92 g/l) và có khác biệt ý nghĩa với mẫu có

lượng enzyme là 5 g/kg (có giá trị đạm amin là 6.55 g/l), và không có sự khác biệt

ý nghĩa với nghiệm thức 15 g/kg (có giá trị đạm amin là 6.86 g/l)

Phân tích thống kê giá trị đạm amin sau 10 ngày lên men giữa 4 nghiệm thức: 0 g

g/kg, 5 g/kg, 10 g/kg và 15 g/kg enzyme promelin bổ sung, cho thấy có sự khác

biệt ý nghĩa ở mức 5 % (p<0.05) Mẫu không bổ sung enzyme có giá trị đạm amin

(7.7 g/l) thấp nhất và mẫu có bổ sung lượng enzyme là 5g/kg có giá trị đạm amin

là 8.01 g/l, không có sự khác biết Mẫu có bổ sung lượng enzyme là 10 g/kg có

lượng đạm amin cao nhất (8.55g/kg) và có sự khác biết ý nghĩa với mẫu không bổ

sung enzyme và mẫu có lượng enzyme là 5 g/kg Mẫu có lượng enzyme là 15 g/kg,

Comment [NTS1]:

có giá trị đạm amin là 8.23 g/l, không có sự khác biệt ý nghĩa với hai mẫu có bổ sung enzyme Gía trị đạm amin của mẫu có lượng enzyme là 15 g/kg không có sự khác biệt ý nghĩa với giá trị đạm amin của mẫu có lượng enzyme là 5 g/kg, có thể

do lượng nước bay hơi trong quá trình phơi nắng của mẫu có lượng enzyme là 15 g/kg không nhiều lên đã làm giảm giá trị đạm amin của mẫu này hoặc có thể do quá trình ép mẫu không triệt để lên đã làm cho hai mẫu này không có sự khác biệt

Từ kết quả phân tích thống kê đạm amin sau thời gian lên men 5 và 10 ngày thì mẫu thí nghiệm có bổ sung lượng enzyme bromelin 10 g/kg cho nước tương có giá trị đạm amin cao nhất

Phân tích thống kê giá trị đạm tổng sau 5 ngày lên men giữa 4 nghiệm thức: 0 g g/kg, 5 g/kg, 10 g/kg và 15 g/kg enzyme bromelin bổ sung có sự khác biệt ý nghĩa

ở mức 5 % Giá trị đạm tổng của mẫu không bổ sung enzyme có giá trị thấp nhất (13.01 g/l) và có sự khác biệt có ý nghĩa với các mẫu có bổ sung enzyme; Giữa các mẫu có bổ sung enzyme thì mẫu có lượng enzyme là 15g/kg, có lượng đạm tổng cao nhất (17.73 g/l) và có sự khác biệt ý nghĩa với mẫu có lượng enzyme là 5g/kg (15.58 g/l) Giữa mẫu có lượng enzyme bromelin là 10 g/kg (16.68 g/l) và mẫu có lượng enzyme bromelin 15 g/kg (17.73 g/l) thì không có sự khác biệt ý nghĩa Phân tích thống kê giá trị đạm tổng sau 10 ngày lên men giữa 4 nghiệm thức: 0 g g/kg, 5 g/kg, 10 g/kg và 15 g/kg enzyme bromelin bổ sung, không có sự khác biệt

ý nghĩa ở mức 5 % (p<0.05) Điều này có thể do các yếu tố bên ngoài như: sự bốc hơi nước giữa các mẫu trong quá trình phơi nắng không đều lên có thể đã làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm, hoặc có thể do thao tác lấy mẫu và chắt ép nước bằng tay lên có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm …

Từ kết quả phân tích thống kê đạm tổng sau thời gian lên men 5 và 10 ngày thì mẫu thí nghiệm có bổ sung lượng enzyme bromelin 10 g/kg cho nước tương có giá trị đạm tổng cao nhất

Việc bổ sung enzyme bromelin vào quá trình sản xuất nước tương, có tác dụng làm tăng lượng đạm amin, đạm tổng số cho nước tương Với bốn mức độ enzyme trong thí nghiệm, thì theo phân tích thống kê cho thấy mẫu nước tương có bổ sung lượng enzyme bromelin là 10 g/kg và 15 g/kg đều cho nước tương có hàm lượng đạm cao hơn mẫu không có bổ sung enzyme Do enzyme bromelin phân cắt các liên kết peptide của phân tử protein, tạo thành các phân tử peptide, để các enzyme do nấm mốc tạo ra tiếp tục phân cắt cho ra các phân tử acid amin trong quá trình lên men Tuy nhiên giữa hai mẫu có bổ sung lượng enzyme bromelin là 10 g/kg và 15 g/kg, thì lượng đạm amin và đạm tổng tạo ra không có sự khác biệt, là do khả năng phân cắt của enzyme có giới hạn (Dương Thị Hương Giang, 2005)

Từ những nhận xét trên ta thấy mức enzyme bromelin bổ sung là 10 g/kg là mức tối ưu của enzyme bromelin, để phân cắt triệt để protein đậu nành cho ra nước