công nghệ sản xuất nước mắm lên men từ đậu nành

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƢỚC MẮM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH Chuyên ngành : công nghệ sinh học Mã ngành : 111 GVHD : ThS. BÙI ĐỨC CHÍ THIỆN SVTH : NGUYỄN THỊ DIỄM PHÚC MSSV : 207111041 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010 LỜI CẢM ƠN Con luôn khắc ghi công ơn của mẹ hiền đã chịu bao gian lao khó nhọc nuôi dạy con đƣợc nhƣ ngày hôm nay. Để có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này, đó là nhờ sự chỉ dạy và giúp đỡ tận tình của tất cả các thầy cô, bạn bè tôi trong 3 năm qua. Xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Bùi Đức Chí Thiện, cô TS. Nguyễn Thị Hoài Hƣơng đã tận tình hƣớng dẫn, cung cấp những kiến thức hữu ích cho tôi trong quá trình làm khóa luận và giúp tôi hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này. Cảm ơn quý thầy cô trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghệ đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Cảm ơn quý thầy cô bộ môn công nghệ sinh học- khoa môi trƣờng và công nghệ sinh học, các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm đã nhiệt tình chỉ dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi thực hiện đề tài. Lời cảm ơn sau cùng xin dành cho bạn bè tôi, các anh chị khóa 06DSH đã chia sẻ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tp.HCM, tháng 7 năm 2010 Nguyễn Thị Diễm Phúc DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên Trang 1.1 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới từ năm 2001 đến năm 2005 5 1.2 Tình hình sản xuất đậu nành của 4 nước đứng đầu trên thế giới trong những năm gần đây 5 1.3 Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt Nam từ năm 2001-2005 6 1.4 Thành phần dinh dưỡng trong 100g đậu nành của các loại hạt khác nhau 13 1.5 Thành phần hóa học của hạt đậu nành 13 1.6 Thành phần acid amin trong hạt đậu nành 15 1.7 So sánh hàm lượng acid amin (%) của đậu nành với các protein khác nhau. 15 1.8 Thành phần acid béo trong đậu nành 16 1.9 Thành phần carbohydrate trong đậu nành 17 1.10 Thành phần khoáng trong đậu nành 17 1.11 Thành phần vitamin trong đậu nành 19 1.12 Bảng so sánh thành phần dinh dưỡng trong đậu nành với sữa bò và sữa mẹ 20 1.13 Thành phần hóa học của bột mì 21 1.14 Thành phần hóa học của muối 25 1.15 Chỉ tiêu của nước sử dụng trong thực phẩm 26 4.8 Hàm lượng acid amin (g/l) trong từng mẫu thí nghiệm 73 4.9 Hàm lượng acid ammoniac (g/l) trong từng mẫu thí nghiệm 74 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Tên Trang 1.1 Một số loại hạt đậu nành 3 1.2 Hạt đậu nành màu vàng 3 1.3 Cấu trúc của hạt đậu nành 4 4.1 Kết quả nhuộm Gram của Bacillus subtilis 70 4.2 Kết quả nhuộm bào tử của Bacillus subtilis 70 4.3 Biểu đồ xác định hoạt tính enzyme protease của Bacillus subtilis 71 4.4 Biểu đồ xác định hoạt tính enzyme amylase của Bacillus subtilis 71 4.5 Biểu đồ sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của enzyme Bacillus subtilis 72 4.6 Hàm lượng acid amin trong từng mẫu thí nghiệm 75 4.7 Hàm lượng ammoniac trong từng mẫu thí nghiệm 75 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Mục lục LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 2 1.1 Tổng quan về nguyên liệu 3 1.1.1 Nguyên liệu đậu nành 3 1.1.1.1 Nguồn gốc cây đậu nành và cấu tạo của hạt đậu nành 3 1.1.1.2 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và Việt Nam 4 1.1.1.3 Kỹ thuật canh tác cây đậu nành 6 1.1.1.4 Phƣơng pháp thu hoạch và bảo quản hạt đậu nành 8 1.1.1.5 Các hiện tƣợng hƣ hỏng của hạt đậu nành và các yếu tố ảnh hƣởng đến thời gian bảo quản. 9 1.1.1.6 Giá trị kinh tế của cây đậu nành 11 1.1.1.7 Giá trị dinh dƣỡng của hạt đậu nành 12 1.1.2 Nguyên liệu bột mì 20 1.2 Tổng quan về sinh vật 21 1.2.1 Yêu cầu chung về vi sinh vật trong sản xuất nƣớc mắm 21 1.2.2 Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 22 1.2.2.2 Đặc điểm 22 1.2.2.3 Sự phân bố trong tự nhiên 23 1.2.2.4 Tác hại 23 1.2.2.5 Lợi ích 23 1.3 Các thành phần khác trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 24 1.3.1 Giới thiệu về nguyên liệu muối 24 1.3.2 Nƣớc dùng để sản xuất 25 1.3.3 Phụ gia 26 1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men 27 1.4.1 Lƣợng nƣớc cho vào trong quá trình lên men 28 1.4.2 Nhiệt độ khi lên men 28 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc 1.4.3 Thời gian lên men 29 1.4.4 Ảnh hƣởng của pH 29 CHƢƠNG 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Các phƣơng pháp xác định hình thái vi khuẩn 31 2.1.1 Nhuộm Gram 31 2.1.2 Nhuộm bào tử 31 2.1.3 Nhuộm vỏ nhày 32 2.2 Các phản ứng sinh hóa xác định vi sinh vật 32 2.2.1 Thử nghiệm Catalase 32 2.2.2 Thử nghiệm khả năng sinh Indol 33 2.2.3 Thử nghiệm Metyl Red 33 2.2.4 Thử nghiệm Voges-Proskauer 34 2.2.5 Thử nghiệm Citrate 35 2.2.6 Thử nghiệm trên môi trƣờng KIA/TSI 36 2.2.7 Thử nghiệm tính di động trên môi trƣờng thạch mềm 37 2.2.8 Thử nghiệm Urease 37 2.3 Phƣơng pháp phân lập giống Bacillus subtilis và xác định hoạt tính enzyme của vi khuẩn Bacillus subtilis. 38 2.3.1 Phân lập giống 38 2.3.2 Xác định hoạt tính enzyme protease 38 2.3.3 Xác định hoạt tính enzyme amylase 40 2.4 Nhân giống 42 2.5 Giữ giống 42 2.3.1 Phƣơng pháp cấy chuyền 43 2.3.2 Bảo quản lạnh 43 2.6 Các phƣơng pháp xác định chỉ tiêu hóa sinh 43 2.6.1 Xác định độ ẩm 43 2.6.2 Phƣơng pháp xác định đạm tổng số 44 2.6.3 Định lƣợng nitơ acid amin bằng phƣơng pháp chuẩn độ formol 46 2.6.4 Xác định hàm lƣợng nitơ amoniac 47 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc 2.6.5 Xác định muối NaCl 48 2.6.6 Xác định độ acid 48 2.7 Phƣơng pháp phân tích vi sinh vật 49 2.7.1 Tổng vi sinh vật hiếu khí 49 2.7.2 Xác định tổng số Coliforms 50 2.7.3 Escherichia coli 51 2.7.4 Staphylococcus aureus 52 2.7.5 Xác định Salmonella 53 2.7.6 Shigella 54 CHƢƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƢỚC MẮM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH 56 3.1 Bản chất của quá trình lên men nƣớc mắm từ đậu nành 57 3.1.1Cơ sở sinh hóa của quá trình lên men 57 3.1.2 Cơ chế của quá trình hình thành nƣớc mắm khi lên men đậu nành 57 3.2 Các hệ enzyme tham gia vào quá trình thủy phân 58 3.3 Ƣu và nhƣợc điểm của quá trình lên men 58 3.4 Sơ đồ quy trình sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 59 3.5 Thuyết minh quy trình 60 3.6 Các sự cố xảy ra trong quá trình lên men và phƣơng pháp xử lý 63 3.7 Phƣơng pháp thí nghiệm 65 3.7.1Mục đích thí nghiệm 65 3.7.2 Phƣơng pháp thí nghiệm 65 3.8 Thiết bị dùng trong sản xuất 66 3.9 Đánh giá chất lƣợng sản phẩm nƣớc mắm chay 67 3.9.1Chỉ tiêu cảm quan về sản phẩm nƣớc mắm lên men từ đậu nành 67 3.9.2 Chỉ tiêu vi sinh vât 67 3.9.3 Giá trị dinh dƣỡng 68 3.9.4Chỉ tiêu hóa học của sản phẩm nƣớc mắm lên men từ đậu nành 68 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ 69 4.1 Kết quả nhuộm Gram của Bacillus subtilis 70 4.2 Kết quả nhuộm bào tử của Bacillus subtilis 70 4.3 Xác định hoạt tính enzyme protease của vi khuẩn bacillus subtilis 71 4.4 Xác định hoạt tính amylase của vi khuẩn bacillus subtilis 71 4.5 Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hoạt động enzyme của vi khuẩn bacillus subtilis 72 4.6 Hàm lƣợng acid amin (g/l) trong từng mẫu thí nghiệm 73 4.7 Hàm lƣợng ammoniac (g/l) trong từng mẫu thí nghiệm 74 4.8 Hàm lƣợng muối có trong nƣớc mắm 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 76 Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 1 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc LỜI MỞ ĐẦU Nƣớc mắm có vai trò khá quan trọng trong nền văn hóa ẩm thực của Việt Nam. Nƣớc mắm hấp dẫn mọi ngƣời nhờ hƣơng vị thơm ngon đặc biệt của nó và có giá trị dinh dƣỡng cao. Thông thƣờng ngƣời ta quan niệm nƣớc mắm là một gia vị tạo cho bữa ăn hàng ngày đƣợc thơm ngon hơn, ngoài nó còn là một thực phẩm có chứa đầy đủ các acid amin không thay thế cần thiết cho cơ thể. Đậu nành là một loại thực phẩm tự nhiên có giá trị dinh dƣỡng cao. Đậu nành chứa hầu hết các chất dinh dƣỡng cần thiết cho cơ thể nhƣ là: protein, glucid, một số chất khoáng và vitamin cần thiết cho cơ thể. So với các loại thuộc họ đậu khác, đậu nành là loại có chứa hàm lƣợng protein cao nhất, hàm lƣợng protein trong một hạt đậu chiếm tới 38% trọng lƣợng của hạt đậu. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và cho biết rằng protein của đậu nành có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thƣ, bệnh tim mạch và phòng tránh đƣợc bệnh loãng xƣơng. Các nghiên cứu khoa học cũng chứng minh rằng các sản phẩm lên men từ đậu nành ta còn có rất nhiều vitamin B12 mà vitamin này có khả năng tổng hợp các chất cần thiết cho cơ thể, hạn chế đƣợc bệnh thiếu máu. Từ đậu nành ta có thể làm ra nhiều sản phẩm bổ dƣỡng nhƣ: sữa đậu nành, chao, tƣơng, đậu phụng, nƣớc tƣơng …. Ngoài ra, từ đậu nành ta cũng có thể tạo ra sản phẩm nƣớc mắm chứa đầy đủ các chất dinh dƣỡng và thơm ngon. Nƣớc mắm lên men từ đậu nành là một sản phẩm rất tốt cho ngƣời tiêu dùng, đặt biệt phù hợp với ngƣời ăn chay, nhất là khi xu hƣớng ăn chay trong cộng đồng ngƣời Việt chúng ta hiện nay ngày càng tăng. Chúng tôi chọn đề tài này với mong muốn mở rộng thêm vốn kiến thức của mình về loại nƣớc mắm đặt biệt này, hy vọng rằng có thể tạo ra một sản phẩm nƣớc mắm có chất lƣợng nhƣ nƣớc mắm lên men từ cá nhƣng có hƣơng vị đặc trƣng của sản phẩm để phục vụ cho ngƣời tiêu dùng, mà quan trọng là ngƣời ăn chay. Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 2 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN [...]... Có khả năng sử dụng đƣợc nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm nhƣ các phụ phẩm… 21 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 1.2.2 Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành là vi khuẩn Bacillus subtilis 1.2.2.1 Phân loại của vi khuẩn Bacillus subtilis - Giới: Bacteria -.. .Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 1.1 Tổng quan về nguyên liệu 1.1.1 Nguyên liệu đậu nành 1.1.1.1 Nguồn gốc cây đậu nành và cấu tạo của hạt đậu nành Cây đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merril Tên tiếng Anh là soyabeans Tên tiếng Việt là đậu nành (miền Nam), đậu tƣơng (miền Bắc) Đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc (miền đông bắc) khoảng hơn ngàn năm trƣớc công. .. trong việc lên men là: nhiệt độ lên men, thời gian lên men và lƣợng nƣớc cho vào nguyên liệu khi lên men 27 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 1.4.1 Lƣợng nƣớc cho vào trong quá trình lên men Lƣợng nƣớc cho vào trong quá trình thủy phân phải phù hợp thì quá trình thủy phân sẽ xảy ra nhanh hơn Theo kinh nghiệm của các xí nghiệp sản xuất nƣớc... Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện Diện tích trồng đậu nành ở nƣớc ta trong năm 2005 tăng 24,16%, sản lƣợng tăng 19,1% so với năm 2001 nhƣng đáng chú ý nhất là năng suất đậu nành tăng không đáng kể do nhiều nguyên nhân: Hạn chế về giống, điều kiện canh tác, sự xuất hiện của những loại bệnh gây ảnh hƣởng đến tình hình sản xuất Bảng 1.3 Tình hình s ản xuất đậu nành. .. Hình 1.3 Cấu trúc của hạt đậu nành Tùy theo kích thƣớc của hạt, ta có thề chia làm 3 loại: to (1000 hạt nặng từ 300g), trung bình (loại 1000 hạt nặng từ 150g-300g), nhỏ (1000 hạt nặng dƣới 150g) 1.1.1.2 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và Việt Nam - Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới Do hạt đậu nành có giá trị dinh dƣỡng cao và thời gian trồng ngắn, nên đậu nành trở thành cây trồng kinh... yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men Lên men là dùng enzyme của vi khuẩn để thủy phân protein trong đậu nành và tinh bột trong gạo nếp thành nƣớc mắm Điều khác biệt giữa sự lên men và thối rữa là sau khi lên men xong không sinh ra mùi thối Lên men cũng là một giai đoạn quan trọng, nếu xử lý nguyên liệu tốt, nuôi vi khuẩn đúng kỹ thuật mà lên men không đảm bảo thì nƣớc mắm vẫn không đạt yêu cầu, hiệu... Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện Bảng 1.11 Thành phần vitamin trong đậu nành Các vitamin Hàm lƣợng (mg/kg) Thiamin 11,0 – 17,5 Riboflavin 3,4 – 3,6 Niacine 21,4 – 23,0 Pyridoxin 7,1 – 12,0 Biotin 0,8 Pantothenic acid 13,0 – 21,5 Acid folic 1,9 Inositol 230 Vitamin A 0,18 – 2,43 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 19 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ. .. mốc, vi sinh vật gây hại làm cho hạt bị biến chất, giảm sút chất lƣợng hạt đậu nành 9 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện - Đậu nành lại là nguồn thức ăn rất tốt cho vi sinh vật và côn trùng phá hoại mạnh, rất dễ bị mốc, oxy hoá, lƣợng axit béo tăng lên, phẩm chất của đậu nành giảm xuống - Nếu thuỷ phần của hạt 15 - 16% và bảo quản trong điều kiện... thành phần khác trong sản xuất nƣớc mắm lên men từ đậu nành 1.3.1 Giới thiệu về nguyên liệu muối Muối trong tự nhiên gồm có mỏ, muối giếng, muối ở đáy hồ nƣớc mặn và muối biển Tùy theo phẩm chất và công dụng của mỗi loại muối ngƣời ta chia ra: muối ăn – muối công nghiệp – muối làm phân Muối dùng để sản xuất nƣớc mắm là muối ăn Muối là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất nƣớc chấm, thiếu... 24 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện là NaCl, ngo ài ra còn có các tạp chất nhƣ canxi, magie…, tỷ lệ của muối NaCl và các tạp chất tùy thuộc vào từng loại muối mà ngƣời ta muốn sản xuất Muối sử dụng trong sản xuất nƣớc chấm có chất lƣợng càng tốt sẽ giúp cho nƣớc chấm càng thơm ngon Yêu cầu của muối trong sản xuất nƣớc chấm phải là muối ăn . TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƢỚC MẮM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH Chuyên ngành : công nghệ sinh học . Shigella 54 CHƢƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƢỚC MẮM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH 56 3.1 Bản chất của quá trình lên men nƣớc mắm từ đậu nành 57 3.1.1Cơ sở sinh hóa của quá trình lên men 57 3.1.2 Cơ chế của. chay. Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện 2 SVTH: Nguyễn Thị Diễm Phúc CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN Công nghệ lên men nƣớc mắm từ đậu nành GVHD: