ứng dụng chuẩn vi khuẩn lactic sinh bacteriocin vào sản xuất đậu phụ

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài nghiên cứu và làm thí nghiệm, em đã hoàn thành đề tài này với sự giúp đỡ của quý thầy cô giáo, gia đình và bè bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong ban giám hiệu đã tạo điều kiện và giúp đỡ em thực hiện đề tài này. Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Minh Trí đã bổ trợ kiến thức chuyên môn và định hướng em nghiên cứu tiếp cận khoa học. Em xin cảm ơn các thầy cô giáo và cán bộ phòng thí nghiệm. Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình đã tạo điều kiện về tinh thần và vật chất giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cám ơn sự hỗ trợ và động viên của các bạn trong suốt quá trình em học tập và nghiên cứu. Nha Trang, ngày 20 tháng 7 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thương ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1. Giới thiệu chung về cây đậu nành 2 1.1. Đặc điểm của cây đậu nành 2 1.4. Diện tích, sản lượng và nhu cầu sử dụng đậu nành 10 1.4.1. Trên thế giới 10 1.4.2. Ở Việt Nam 10 1.5. Một số vấn đề sử dụng thạch cao trong sản xuất đậu phụ 12 1.6. TỔNG QUAN VỀ ĐẬU PHỤ VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ ĐẬU NÀNH 13 1.6.1. Đậu phụ: 13 1.6.2. Các sản phẩm chế biến từ đậu nành 18 1.6.2.1. Những sản phẩm đậu nành phương Tây 18 1.6.2.2. Sản phẩm đậu nành phương Đông 18 1.7. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC 20 1.7.1. Khái niệm 20 1.7.2. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic 20 1.7.3. Lên men lactic 22 1.7.3.1. Lên men lactic đồng hình 22 1.7.3.2. Lên men lactic dị hình 24 1.7.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic 25 1.7.5. Tổng quan về bacteriocin của vi khuẩn lactic 26 1.7.6. Ứng dụng của bacteriocin 27 1.8. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN 28 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1. Đối tượng nghiên cứu 31 2.1.1. Đậu nành 31 2.1.2. Các chủng vi khuẩn lactic 31 2.1.3.Nước dùng trong thí nghiệm 31 2.2. Nội dung nghiên cứu 31 2.3. Phương pháp nghiên cứu 32 iii 2.3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất đậu phụ bằng nước chua từ dịch lên men lactic dự kiến: 32 2.3.2. Bố trí thí nghiệm 33 2.3.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 33 2.3.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng thạch cao kết tủa protein đậu nành 34 2.3.2.3. Bố trí thí nghiệm xác định một số thông số trong sản xuất đậu phụ bằng nước chua từ dịch lên men lactic 35 1. Xác định thành phần dịch lên men lactic tạo nước chua 35 2.Xác định điều kiện kết tủa protein đậu nành (pH, nhiệt độ, thời gian) 37 2.3.2.4. Bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu quả phương pháp sản xuất đậu bằng nước chua từ dịch lên men lactic 41 2.3.4. Phương pháp phân tích 45 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 46 3.1. Kết quả xác định hàm lượng thạch cao kết tủa protein đậu nành 46 3.2. Kết quả xác định hàm lượng đậu bổ sung vào môi trường lên men lactic tạo nước chua 46 3.3. Kết quả thăm dò pH 47 3.4. Kết quả thăm dò nhiệt độ 49 3.5. Kết quả xác định thời gian 51 3.6. Kết quả bài toán quy hoạch thực nghiệm 51 3.7. Kết quả xác định hàm lượng protein 62 3.8. Đánh giá chất chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn TCVN 3215 – 79 63 3.9. Kết quả xác định thời gian bảo quản 64 3.10. Tính toán chi phí nguyên vật liệu và năng lượng 66 3.11. Đề xuất quy trình sản xuất đậu phụ 67 2. Thuyết minh 68 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 71 Kết luận 71 Đề xuất ý kiến 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 1 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại hạt đậu 2 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của đậu nành 3 Bảng 1.3. Acid amin không thay thế trong đậu nành và các thực phẩm quan trọng khác (g/ 100g protein) 3 Bảng 1.5. Hàm lượng vitamin trong đậu nành 5 Bảng 1.6. Thành phần chất khoáng trong đậu nành 5 Bảng 1.8. Diện tích, năng suất và sản lượng đậu nành trên thế giới 10 Bảng 1.9. Diện tích và sản lượng đậu nành ở Việt Nam những năm gần đây 11 Bảng 1.10. Thành phần chủ yếu của đậu phụ 13 Bảng 3.18. Cơ sở đánh giá chung chất lượng cảm quan thực phẩm 29 Bảng 3.19. Tiêu chuẩn quy định cấp chất lượng 30 Bảng 2.1. Bảng mô tả thang điểm cảm quan của đậu phụ 43 Bảng 3.1. Kết quả đo pH và xác định khả năng đông tụ của vi khuẩn lactic 46 Bảng 3.2. Mô tả điều kiện thí nghiệm 52 Bảng 3.3. Ma trận thí nghiệm 52 Bảng 3.4. Ma trận biến mã 53 Bảng 3.5. Các giá trị của t j 54 Bảng 3.6. Kết quả t j 56 Bảng 3.7. Bảng mô tả điều kiện theo đường dốc nhất của Box và Wilson 58 Bảng 3.8. Bảng kết quả thí nghiệm 58 Bảng 3.9. Bảng bố trí điều kiện thí nghiệm 59 Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm theo đường dốc nhất của Box và Wilson 59 Bảng 3.11. Mô tả điều kiện thí nghiệm theo đường dốc nhất của Box và Wilson 60 Bảng 3.12. Kết quả thí nghiệm 61 Bảng 3.13. Đánh giá thời gian bảo quản 64 Bảng 3.14. Tính toán chi phí sản phẩm 66 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.4: Quy trình sản xuất đậu phụ truyền thống ở Việt Nam 14 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình sản xuất đậu phụ bằng nước chua từ dịch lên men lactic32 Hình 2.2. Sơ đồ thí nghiệm tổng quát 33 Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lượng thạch cao kết tủa sữa đậu nành 34 Hình 2.4. Sơ đồ thí nghiệm xác định thành phần dịch lên men lactic 36 Hình 2.5. Sơ đồ thí nghiệm thăm dò khoảng pH 37 Hình 2.6. Sơ đồ thí nghiệm thăm dò khoảng nhiệt độ kết tủa protein đậu nành 38 Hình 2.7. Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian để kết tủa protein đậu nành 39 Hình 2.8. Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lượng protein thu hồi trong đậu phụ sản xuất bằng thạch cao. 41 Hình 2.9. Sơ đồ thí nghiệm xác định hàm lượng protein thu hồi trong đậu phụ sản xuất bằng nước chua từ dịch lên men lactic 42 Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện mỗi quan hệ giữa pH và sản lượng gel thu được 47 Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện mỗi quan hệ giữa pH và độ bền gel 48 Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện mỗi quan hệ giữa nhiệt độ tạo gel và sản lượng gel 49 Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện mỗi quan hệ giữa nhiệt độ tạo gel và độ bền gel 50 Hình 3.5. Hàm lượng đạm thu hồi được trong đậu khuôn 62 Hình 3.6. Biểu đồ điểm cảm quan 3 mẫu sản phẩm 63 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT INS Hệ thống đánh số quốc tế. ADI Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được TT3 Trung tâm tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3 STT Số thứ tự TN Thí nghiệm i 1 LỜI MỞ ĐẦU Đậu phụ là một sản phẩm giàu dinh dưỡng và ngày càng được nhiều người ưa chuộng do đặc điểm dễ ăn, dễ dàng chế biến lại rẻ tiền. Sản phẩm này có quy trình sản xuất khá đơn giản không đòi hỏi nhiều thiết bị máy móc. Đời sống con người ngày nay đã được cải thiện rất nhiều, nhận thức về mỗi nguy của thực phẩm mang lại càng sâu sắc vì vậy sản phẩm an toàn hợp vệ sinh là một lựa chọn hàng đầu. Sản xuất đậu phụ bằng thạch cao cho sản lượng lớn nhưng không đảm bảo an toàn thực phẩm vì phần lớn các hộ sản xuất chạy theo lợi nhuận mua thạch cao công nghiệp có hàm lượng kim loại nặng cao hơn nhiều so với thạch cao tinh khiết cho phép sử dụng trong thực phẩm. Kim loại nặng khi vào cơ thể sẽ tích tụ và gây ra nhiều bệnh nguy hiểm cho người sử dụng sản phẩm. Đậu phụ sản xuất bằng thạch cao hay nước chua tự nhiên có thời gian bảo quản rất ngắn nếu bảo quản ở nhiệt độ thường. Trên thực tế chỉ tiêu thụ trong ngày. Khi ứng dụng vi khuẩn lactic sinh bacteriocin để sản xuất đậu phụ do hợp chất này có khả năng kháng khuẩn, có khả năng ức chế và tiêu diệt vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm và một số vi khuẩn gây bệnh (nhóm gram dương) như Samonella, Staphylococcus. Vì vậy sản phẩm sản xuất ra có thể bảo quản trong thời gian dài tăng lợi nhuận cho người sản xuất vừa an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về cây đậu nành 1.1. Đặc điểm của cây đậu nành Đậu nành có tên khoa học là Glycine max Merril. Cây đậu nành thuộc loại cây họ đậu, là loại cây trồng ngắn ngày (80 ÷ 150 ngày), thân cây cao khoảng 30÷ 80 cm tùy giống. Cây tương đối thẳng và đứng hơn so với các cây họ đậu khác, cây ít phân nhánh, cây có quả theo từng chùm, quả có khoảng từ 2 ÷ 20 quả và có gần 400 quả trên một cây. Một quả có từ 1÷7 hạt. Quả đậu tương hơi cong, chiều dài trung bình khoảng từ 4 ÷ 6 cm. Hạt đậu có nhiều hình dạng khác nhau: hình tròn, hình bầu dục, hình tròn dài, hình tròn dẹt. Về màu sắc cũng khác nhau: vàng xanh, xám, đen. Nhưng nói chung phần lớn là màu vàng. Thường thì đậu nành có màu vàng là loại tốt. Hạt đậu nành có 3 phần là vỏ, tử điệp (còn gọi là các lá mầm) và phôi (còn gọi là trụ dưới lá mầm). Tử điệp là chỗ dự trữ chất dinh dưỡng. Trong hạt đậu nành không có lớp alơrông, nội nhũ và phôi đứng tách biệt như ở các hạt ngũ cốc. Mà toàn bộ hạt đậu là 1 phôi lớn được bao quanh bởi lớp vỏ hạt [6] 1.2. Thành phần hóa học của đậu nành So với các loại đậu khác thì đậu nành hầu như không có tinh bột, trong khi đó hàm lượng protein và lipid lại cao hơn hẳn. Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại hạt đậu [10] Hàm lượng % theo khối lượng chất khô Các loại đậu Tro Cellulose Các đường Tinh bột Protein Lipid Đậu Hà Lan 3,0 6,5 4 50 28 2,0 Đậu đỗ 4,1 5,2 3 55 28 2,4 Đậu ván 3,2 4,4 4 56 29 2,0 Đậu tương 4,0 3,7 19 - 42 20,0 3 Bảng 1.2. Thành phần hóa học của đậu nành [2] Thành phần Tỷ lệ % Protein % Lipid % Cacbonhydrate % Tro % Nguyên hạt 100 40,0 21,0 34,0 4,9 Nhân (tử diệp) 90,3 43,0 23,0 29,0 5,0 Vỏ hạt 8,0 8,8 1,0 86,0 4,3 Phôi 2,4 41,1 11,0 43,0 4,4 Như vậy trong hạt đậu nành protein tập trung chủ yếu ở nhân (tử điệp) và phôi còn vỏ chứa ít protein.  Protein và thành phần acid amin Protein chiếm đậu nành chiếm một tỷ lượng lớn. Protien trong đậu nành được tạo bởi các acid amin không thay thế (ngoại trừ hàm lượng methionin, tryptophan thấp) còn các acid amin còn lại hàm lượng tương đương như các phẩm quan trọng khác. Trong protein đậu nành globulin chiếm 85 ÷ 95%, ngoài ra còn có một lượng albumin, một lượng không đáng kể prolamin và glutelin. Trong các loại đậu nành hàm lượng protein tổng dao động 29,6% đến 50,5%, trung bình chiếm từ 36% đến 40%. Protein của đậu nành gần giống với trứng. Bảng 1.3. Acid amin không thay thế trong đậu nành và các thực phẩm quan trọng khác (g/ 100g protein) [10] Loại acid amin Đậu nành Trứng Thịt bò Sữa Gạo Giá trị cần có trong thực phẩm Leucine 7,84 8,32 8,00 10,24 8,26 4,8 Isoleucine 4,48 5,56 5,12 5,60 3,84 6,4 Lysine 6,40 6,24 2,12 8,16 3,68 4,2 Phenylalanine 4,96 5,12 4,48 5,44 4,80 2,8 Threonine 3,84 5,12 4,64 4,96 3,36 2,8 Tryptophan 1,28 1,76 1,21 1,44 1,28 1,4 Valine 4,80 7,52 5,28 7,36 5,76 4,2 Methionine 1,28 3,20 2,72 2,88 2,08 2,2 [...]... trị dinh dưỡng của đậu nành trước khi đưa vào sản xuất 20 1.7 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC [5] 1.7.1 Khái niệm Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn gram dương, không sinh bào tử, không di động, có khả năng lên men đường để tạo acid lactic Nhóm vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaccae và được xếp vào bốn chi: Streptococus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc Nhóm vi khuẩn này có rất nhiều... hàm lượng cao có thể gây nên ngộ độc cấp tính Vào cơ thể các hợp chất kim loại nặng được tích lũy trong gan, thận, não…đến một lượng nào đó có thể gây nên ngộ độc mạn tính, ung thư 1.6 TỔNG QUAN VỀ ĐẬU PHỤ VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ ĐẬU NÀNH 1.6.1 Đậu phụ: Đậu phụ là một sản phẩm được sản xuất từ đậu nành, giàu chất dinh dưỡng Đậu phụ không chỉ được sản xuất ở Vi t Nam mà còn một số nước như Trung Quốc, các... năng ức chế các vi khuẩn có quan hệ chủng loại gần với vi khuẩn sinh ra bacteriocin đó Bacteriocin có mặt trong tất cả các nhóm của vi khuẩn lactic như: Lactobacillus, Lactococcus, Enterococus, Sterptococcus, Leuconostoc và Pediococcus Trong đó 2 nhóm chính là Lactobacillus, Lactococcus đóng vai trò quan trọng Kiểu hoạt động của bacteriocin từ vi khuẩn lactic: bacteriocin của vi khuẩn lactic có thể phân... cho biết 1.4 Diện tích, sản lượng và nhu cầu sử dụng đậu nành 1.4.1 Trên thế giới Quê hương của đậu nành là đông Nam Á nhưng 45% diện tích trồng đậu nành và 55% sản lượng đậu nành thế giới nằm ở Mỹ Nước Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu nành năm 2000 và hơn 1/3 sản lượng dùng để xuất khẩu Một số nước sản xuất đậu nành lớn khác như Brazil, Argentia, Trung Quốc, Ấn Độ, sản lượng đậu nành ở Ấn Độ năm 2008... Nhiều người đã sử dụng thạch cao (có thành phần hóa học là CaSO4) và can-xi clorua (CaCl2) để kết tủa protein trong sữa để sản xuất phô-mai, trong sữa đậu nành để sản xuất đậu phụ (còn gọi là đậu khuôn) Dùng thạch cao để làm đậu phụ, sẽ giúp cho công vi c trở nên dễ dàng thuận lợi hơn và có hiệu quả cao hơn so với làm đậu phụ theo phương pháp truyền thống Để kết tủa protein trong sữa đậu nành theo phương... Hiện nay vi c phân loại vi khuẩn lactic được coi là chưa hoàn thiện, phần lớn các nhà phân loại chỉ theo hình thái tế bào, vi khuẩn lactic được chia làm 3 nhóm chính:  Cầu khuẩn (Coccus): xếp đôi, xếp bốn, xếp thành chùm hoặc xếp thành chuỗi ít khi ứng riêng rẽ  Trực khuẩn (Lactobacillus): G+, không sinh bào tử, xếp thành chuỗi  Leucoccus: tế bào hình trứng, ngoài sinh acid lactic còn sinh bao... Bacteriocin bản chất là một peptid kháng khuẩn sinh ra bởi vi khuẩn để kháng lại các vi khuẩn khác Như vậy loại vi khuẩn có khả năng sinh ra bateriocin nào thì có khả năng kháng lại bacteriocin đó Ngoài ra không gây ra các phản ứng dị ứng trong con người và các vấn đề về sức khỏe, bị thủy phân nhanh bởi proteasevà lipase Bacteriocin do vi khuẩn lactic sinh ra là các phân tử protein mang điện tích dương,... 1.6.2 Các sản phẩm chế biến từ đậu nành Các sản phẩm được chế biến từ đậu nành chủ yếu chia làm 2 dạng:  Các sản phẩm lên men từ đậu nành: chao, tương, nước chấm lên men, tempeh, tauco  Các sản phẩm đậu nành không lên men: đậu phụ, tào phở, sữa đậu nành, đậu hũ 1.6.2.1 Những sản phẩm đậu nành phương Tây 1, Deffated soy fluor and grist (bột đậu nành đã khử lipid) [9] Sản phẩm này chứa từ 50 ÷ 52% protein... chuyển hóa thành acid lactic, ngoài ra còn các sản phẩm phụ khác như: acid axetic, ethanol, CO2 Lượng sản phẩm phụ hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường sinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung acid lactic thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, acid sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, acid axettic 10% và các sản phẩm khí chiếm khoảng 20% Sự đa dạng các sản phẩm được hình... lên men lactic dị hình chứng tỏ trong cơ thể vi khuẩn lactic thuộc nhóm này tồn tại nhiều hệ thống enzyme nên quá trình thủy phân và chuyển hóa glucose phức tạp hơn vi khuẩn lactic đồng hình Một số chủng vi khuẩn lactic lên men dị hình: Lactobacillus brevis: tìm thấy chủ yếu trong muối chua bắp cải, rau cải, dưa chuột vì vậy nó còn được gọi là trực khuẩn bắp cải Trong quá trình lên men ngoài sinh ra . Khi ứng dụng vi khuẩn lactic sinh bacteriocin để sản xuất đậu phụ do hợp chất này có khả năng kháng khuẩn, có khả năng ức chế và tiêu diệt vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm và một số vi khuẩn. thạch cao trong sản xuất đậu phụ 12 1.6. TỔNG QUAN VỀ ĐẬU PHỤ VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ ĐẬU NÀNH 13 1.6.1. Đậu phụ: 13 1.6.2. Các sản phẩm chế biến từ đậu nành 18 1.6.2.1. Những sản phẩm đậu nành phương. VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ ĐẬU NÀNH 1.6.1. Đậu phụ: Đậu phụ là một sản phẩm được sản xuất từ đậu nành, giàu chất dinh dưỡng. Đậu phụ không chỉ được sản xuất ở Vi t Nam mà còn một số nước như Trung