Luận văn tìm hiểu quy trình sản xuất natto

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 1 MỤC LỤC Giới thiệu 3 1. Nguyên liệu 4 2. Giống vi sinh vật trong sản xuất natto 8 3. Quy trình công nghệ 11 4. Giải thích quy trình công nghệ 11 4.1 Phân loại 12 4.2 Rửa sạch 13 4.3 Ngâm 14 4.4 Hấp 15 4.5 Cấy giống 18 4.6 Cho vào bao bì 18 4.7 Lên men 20 4.8 Làm chín 23 5. Sản phẩm 26 6. Thành tựu công nghệ 32 7. Tài liệu tham khảo 33 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 2 PHỤ LỤC HÌNH Hình 1: Natto ăn với cơm 3 Hình 2: Natto làm nhân shushi 3 Hình 3: Natto xào với rau 3 Hình 4: Hình ảnh về đậu nành 4 Hình 5: Vi khuẩn Bacillus subtilis dưới kính hiển vi 8 Hình 6: Thiết bị sàng phân loại hạt đậu nành 12 Hình 7: Thiết bị sàng và quạt thổi gió 13 Hình 8: Thiết bị rửa đậu nành 14 Hình 9: Thiết bị ngâm và đường ống nước. 15 Hình 10: Nồi hấp quay 16 Hình 11: Phòng nạp đậu hấp vào gói và thiết bị nạp đậu hấp tự động 16 Hình 12: Phòng nạp đậu và thiết bị đóng hộp tự động 16 Hình 13: Thiết bị đóng hộp tự động 17 Hình 14: Khu vực kho chứa sản phẩm lên men 18 Hình 15: Natto được trong bao bì PSP và nhãn sản phẩm được dán bên ngoài 19 Hình 16: Natto được đựng trong bao bì dạng cúp 21 Hình 17: Thiết bị lên men tự động 21 Hình 18: Thiết bị vận chuyển tự động 23 Hình 19: Khu vực làm lạnh 24 Hình 21: Phòng đóng gói và thiết bị đóng gói dạng cup 24 Hình 20: Thiết bị băng tải 26 Hình 22: Natto được bao gói bằng phương pháp thủ công 27 Hình 23: Sản phẩm Natto thương mại 28 PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1 : Thành phần hóa học của hạt đậu nành 5 Bảng 2: Thành phần acid amin trong protein của đậu nành 5 Bảng 3: Thành phần khoáng trong hạt đậu nành 6 Bảng 4: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành 6 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 3 Giới thiệu: Cạnh bên những Sushi, Sukiyaki, Shasimi, Sake…Natto là một món ăn không thể không nhắc đến trong nền ẩm thực giàu tính nghệ thuật này. Natto là gì? Natto là những hạt đậu nành đã luộc chín được ủ với vi khuẩn Bacillus natto ở nhiệt độ 40 0 C trong vòng từ 14 – 18h để lên men thành những hạt đậu có màu nâu, độ nhờn nhớt cao bền, có mùi khó chịu (của nước tiểu), rất khó chịu với người không quen. Tên natto được ghép bởi chữ “nat” (nạp) và chữ “to” (đậu), là một loại “đậu nành lên men”. Các sản phẩm lên men từ đậu nành khác như tương, chao được lên men từ con men như Aspergillus, Rhozipus, Actinomucos, duy chỉ có natto là được lên men từ vi khuẩn Bacillus subtilis có trong rơm rạ, và được gọi phổ biến là Bacillus natto. Hình 1: Natto ăn với cơm Hình 2: Natto làm nhân shushi Hình 3: Natto xào với rau GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 4 1. Nguyên liệu: 1.1 Đậu nành: Đậu nành, hay còn gọi là đậu tương, hay đỗ tương. Tên khoa học là Glycine max merrill Hình 4: Hình ảnh về đậu nành 1.2. Nguồn gốc: Đậu nành có nguồn gốc ở vùng Mãn Châu (Trung Quốc) xuất phát từ một loại đậu nành dại, thân mảnh, dạng dây leo, tên khoa học là Zucc. Từ Trung Quốc đậu nành lan truyền dần ra khắp thế giới, vào khoảng 200 năm trước công nguyên, đậu nành được đưa vào Triều Tiên và sau đó phát triển sang Nhật. Hiện nay do giá trị dinh dưỡng cao mà nó đem lại cho con người, đậu nành được trồng ở nhiều nơi, đặc biệt là ở Mỹ và các nước dọc theo sông Misisipi. Tại một số quốc gia trên thế giới, đậu nành trở thành nguồn thực phẩm được dùng hằng ngày như là một nguồn dinh dưỡng chính. Tại Nhật, người dân Nhật Bản sử dụng natto để ăn kèm với cơm và tương hằng ngày. Ở Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc và các tỉnh phía Nam. Đậu nành có nhiều màu khác nhau, trong đó đậu nành màu vàng có chất lượng tốt nhất nên được trồng và sử dụng nhiều nhất. GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 5 1.3. Thành phần hóa học hạt đậu nành: Hạt đậu nành có 3 bộ phận: - Vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt - Phôi chiếm 2% - Tử diệp chiếm 90% Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt đậu nành Thành phần Tỷ lệ Protein ( % ) Dầu ( % ) Tro ( % ) Hydratcacbon ( % ) Hạt đậu nành nguyên 100 40 21 4,9 34 Tử diệp 90,3 43 23 5 29 Vỏ hạt 8 8,8 1 4,3 86 Phôi 2,4 41,1 11 4,4 43  Thành phần protein chiếm một tỷ lệ lớn • Protein: Trong protein của đậu nành, globulin chiếm khoảng 85 – 95%, ngoài ra còn chứa một lượng nhỏ albumin, và một lượng không đáng kể prolamine và glutelin. Các acid amin không thay thế trong đậu nành có mặt khá đầy đủ và cân đối. Bảng 2: Thành phần acid amin trong protein của đậu nành Isoleucine 1,1% Phenylalanine 5,0% Leucine 7,7% Threonine 4,3% Lysine 5,9% Tryptophane 1,3% Methionine 1,6% Valine 5,4% Cystine 1,3% Histidine 2,6% • Hydratcacbon: Chiếm khoảng 34% hạt đậu nành. Phần hydratcacbon có thể chia thành hai loại, loại tan trong nước và loại không tan trong nước. Loại tan được trong nước chỉ chiếm khoảng 10% toàn bộ hydratcacbon. GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 6 Thành phần: Loại Phầntrăm% Cellulose 4,0 Hemicellulose 15,4 Stachyose 3,8 Rafinose 1,1 Saccharose 5,0 Các loại đường khác 5,1 • Khoáng: Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành. Trong đó đáng chú ý nhất là canxi, photpho, mangan, kẽm và sắt. Bảng 3: Thành phần khoáng trong hạt đậu nành Canxi 0,16 ÷ 0,47 % Kẽm 37 mg/ kg Photpho 0,41 ÷ 0,82% Sắt 90 ÷ 150 g/kg Mangan 0,22 ÷ 0,24% • Vitamin: Đậu nành còn chứa rất nhiều vitamin khác nhau, trừ vitamin C và vitamin D. Bảng 4: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng Thiamin 11,0 ÷ 17,5 mg/kg Inoxton 1,9 Riboflavin 3,4 ÷ 3,6 Acid folic 2300 Niacin 21,4÷ 23,0 Vitamin A 0,18 2,43 Pyridoxin 7,1- 12,0 Vitamin E 1,4 Biotin 0,8 Vitamin K 1,9 Acid tantothenic 13-21,5 mg/g GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 7 Enzyme • Urease: chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua hàng ruột do đó không nên ăn đậu nành sống. • Lipase: thủy phân glyceride tạo thành glycerin và acid béo. • Phospholipase: thủy phân ester của acid acetic. • Amylase: thủy phân tinh bột, ß- amylase có trong đậu nành với số lượng khá lớn. • Lipoxygenase: xúc tác phản ứng chuyển H 2 trong acid béo. Ngoài ra trong đậu nành còn có hợp chất isoflavone, là một chất tương tự như kích thích tố nữ estrogen, được xem như là estrogen thực vật (plant estrogen), có khả năng phòng ngừa và trị liệu một số bệnh như bệnh tim mạch, bệnh tai biến mạch máu não, ung thư vú… Các nhà khoa học Nhật Bản đã chứng minh được rằng những phụ nữ sử dụng nhiều thực phẩm làm từ đậu nành hàng ngày sẽ ít bị ung thư vú hơn những người ít sử dụng các loại thực phẩm đó. 1.4. Tiêu chuẩn chọn nguyên liệu đậu nành: Chất lượng của natto ảnh hưởng bởi chất lượng hạt đậu nành. Phẩm chất mong muốn của hạt đậu nành để sản xuất natto nhìn chung như sau: - Kích thước nhỏ - Dễ dàng rửa sạch tạp chất hay chất bẩn dính vào - Hạt đậu nành có bề mặt màu vàng, trông còn tươi - Khi sản xuất natto cho sản phẩm có độ nhầy thích hợp - Có hương vị ngọt, hài hòa - Ít thay đổi về thành phần trong thời gian lưu trữ Sau đây là một số lưu ý về tiêu chí chọn nguyên liệu: + Màu sắc Đậu nành với màu vàng ở trên bề mặt là loại được ưa chuộng. Natto làm từ đậu nành có màu nâu hoặc đen truyền thống cũng không được bán nhiều ở Nhật, do sản phẩm không ngon miệng và thiếu hương vị đặc trưng. Tuy nhiên, gần đây natto làm từ đậu nành đen đã được bán do hàm lượng polyphenol cao. + Kích thước: Hạt đậu nành được phân loại theo 4 nhóm với đường kính như sau: • Loại rất nhỏ có đường kính nhỏ hơn 5,5 mm GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 8 • Loại nhỏ có đường kính từ 5,5 mm – 7,3 mm • Loại trung bình có đường kính từ 7,3 mm – 7,9 mm • Loại lớn có đường kính lớn hơn 7,9 mm Thông thường loại rất nhỏ và loại nhỏ là thích hợp để sản xuất natto. Do chúng tạo ra hương vị đặc trưng. + Protein: Vi khuẩn B.subtilis sẽ sử dụng acidamin, peptide và protein để làm thức ăn giúp chúng sinh trưởng và phát triển trong quá trình lên men. Việc tạo ra acidamin và peptide bởi hoạt động của B.subtilis ảnh hưởng tới hương vị của natto. Do đó, việc đậu nành có hàm lượng protein cao là rất thích hợp. + Hydratcarbon: Để sản xuất natto với hương vị và chất lượng tốt, điều quan trọng là có sẵn hydratcarbon trong hạt đậu nành để cung cấp cho B.subtilis. Hạt đậu nành nhỏ thường chứa hàm lượng đường cao hơn, có phẩm chất cao hơn để sản xuất natto. B.subtilis có thể dùng một số đường như sucrose, raffinose và stachyose. 2. Giống vi sinh vật trong sản xuất natto: Vào năm 1905 TS Shin Sawamura (đại học Tokyo) đã thành công trong việc tách hai loại vi khuẩn Natto từ đậu nành nấu chín, đó là vi khuẩn gây ra mùi hương đặc biệt làm hạt đậu lên men (Bacillus natto) và vi khuẩn tạo chất nhờn rất dẻo dai (Bacillus mesentericus vulgarus) tạo vị ngọt. Bacillus subtilis được phát hiện và đặt tên vào năm 1872, nó phân bố phổ biến trong đất, đặc biệt trong cỏ khô nên còn có tên gọi khác là trực khuẩn cỏ khô. Ngành: Firmicutes Lớp: Trực khuẩn Bộ: Bacillales Họ: Bacillaceae Giống: Bacillus Loại: Bacillus subtilis Hình 5: Vi khuẩn Bacillus subtilis dưới kính hiển vi Là những vi khuẩn hình que, ngắn, nhỏ, kích thước 3 µm đến 5 µm Tế bào nối với nhau thành chuỗi dài ngắn khác nhau hoặc tế bào đứng riêng rẽ. GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 9 Khuẩn lạc khô, không màu hoặc màu xám nhạt, hơi nhăn hoặc tạo ra lớp màng mịn lan trên bề mặt thạch, có mép nhăn bám chặt vào môi trường thạch. Bào tử hình bầu dục, kích thước 0.6-0.9µm, phân bố lệch tâm, gần tâm nhưng không chính tâm. Bào tử có thể sống vài năm đến vài chục năm. Đã có những chứng cứ về việc duy trì sức sống của bào tử B.subtilis trong 200 - 300 năm. Vi khuẩn B.subtilis có màng nhày (giác mạc) giúp vi khuẩn có khả năng chịu đựng được điều kiện thời tiết khắc nghiệt, vì màng nhày có thể dự trữ thức ăn và bảo vệ vi khuẩn tránh tổn thương khi khô hạn. Màng nhày có thể quan sát được khi nhuộm tiêu bản, qua kính hiển vi thấy màng nhày không màu, trong suốt còn tế bào vi khuẩn bắt màu nâu đỏ trên nền tiêu bản xanh hoặc đen. 2.1. Tính chất sinh lý và dinh dưỡng vi sinh vật: Nhiệt độ thích hợp cho B. subtilis sinh trưởng là 30- 50 0 C, thường nuôi cấy ở 37 0 C. B.subtilis có khả năng sinh một số enzym như: α-amylase, protease kiềm có giá trị cao, đặc biệt có khả năng sinh tổng hợp riboflavin (tiền vitamin B2). Vì vậy B.subtillis được ứng dụng khá nhiều trong các ngành công nghiệp. Bacillus subtilis là loại vi khuẩn hiếu khí. Vi khuẩn Bacillus subtilis có thể lên men sử dụng nhiều loại đường như: glucose, fructose, sucrose, raffinose, stachyose và một số nguồn carbon. Sucrose không chỉ cần thiết cho sự phát triển mà còn cần cho sự tạo nhớt trong sản phẩm natto lên men từ đậu nành. Phát tri ển trong môi trường pH trung tính Phát triển chậm ở pH 4.5 và thấp hơn B. subtilis đỏi hỏi phải cung cấp chất sinh trưởng là biotin để bào tử của nó có thể nảy mầm. Bacillus subtilis: có nha bào không gây bệnh. Nha bào chịu 100 0 C trong 1 giờ, 115 0 C trong 6 phút. Loại này có trong đồ hộp cá, rau, thịt. Không gây mùi vị lạ, phát triển rất mạnh ở 25 – 35 0 C. GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 10 2.2. Tiêu chuẩn chọn giống: -Khả năng sinh tổng hợp độc tố thấp -Tạo ra tỉ lệ hàm lượng của các sản phẩm trao đổi chất cân đối và ảnh hưởng tốt tới giá trị cảm quan của sản phẩm. -Khả năng thích nghi và tốc độ sinh trưởng cao để rút ngắn thời gian lên men, lấn át các vi sinh vật tạp nhiễm. -Điều kiện nuôi cấy đơn giản, rẻ tiền. -Hoạt tính trao đổi chất ổn định. Phụ liệu khác: -Nước: theo tiêu chuẩn nước của Nhật Bản. [...]... 30oC là 2 ngày • Sản xuất công nghiệp với số lượng 170000 tấn/ ngày 26 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn NATTO ủ bằng rơm Natto làm bằng phương pháp thủ công: Hình 22: Natto được bao gói bằng phương pháp thủ công 27 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Natto ở dạng sản phẩm thương mại Hình 23: Sản phẩm Natto thương mại 28 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Sau đây là một số thông tin về sản phẩm cụ thể natto bán trên thị...GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn 3 Quy trình công nghệ: Đậu nành Phân loại Rửa sạch Ngâm Hấp Bacillus subtilis Bao bì Cấy giống Cho vào bao bì Lên men Làm chín Natto 11 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn 4 Giải thích quy trình công nghệ: Quy trình sản xuất natto trong công nghiệp không sử dụng chủng Bacillus.subtilis trong tự nhiên mà sử dụng... 100 - 120 g natto được xem là quá lớn vì hầu hết người tiêu dùng muốn ăn một chén natto toàn bộ một lúc Do đó, bao bì PSP được cải tiến là chứa 40 hoặc 50 g Natto Còn hiện nay, mỗi gói natto nhỏ chỉ chứa từ 20-30 g natto để phù hợp khi sử dụng trong một bữa ăn Bao gói natto Hình 15: Natto được trong bao bì PSP và nhãn sản phẩm được dán bên ngoài 19 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Hình 16: Natto được đựng... chế sự tiêu thụ đối với sản phẩm natto Tuy nhiên, nếu để lâu thì sản phẩm sẽ càng nhớt, và có vị ngọt của acid glutamic được phân giải Vì vậy thời gian lên men sẽ quy t định chất lượng của sản phẩm natto - Quá trình lên men được thực hiện trong các phòng lên men đều được trang bị quạt thông gió và sự điều hòa không khí tốt để kiểm soát độ ẩm của hạt đậu nành 22 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn sau lên men... trong quá trình lên men tạo natto Bởi vì nó thúc đẩy sự tăng trưởng của B .natto đồng thời tạo môi trường thuận lợi trong quá trình lên men Sau đó, người ta tìm ra một loại vật liệu mới dùng bao gói natto trong công nghiệp là bao bì PSP (polystyrene) và phát triển mạnh cho tới bây giờ Hiện nay, gói rơm chỉ được sử dụng như một sản phẩm mang tính đặc trưng mang tính truyền thống hoặc dùng trong các sản phẩm... Thiết bị sàng phân loại hạt đậu nành 12 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Hình 7: Thiết bị sàng và quạt thổi gió 4.2 Rửa sạch: Mục đích công nghệ: chuẩn bị Tách tạp chất ra khỏi nguyên liệu, làm các hạt đậu nành nguyên liệu đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, về vệ sinh trong suốt quy trình sản xuất, và sản phẩm thu được có chất lượng đạt yêu cầu Tạp chất xuất hiện trong nguyên liệu có thể từ các nguồn sau:... Bacillus natto lên men hiếu khí 18 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Vật liệu bao bì: Các loại bao bì ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, nhưng ngoài ra, các yếu tố sau là quan trọng đối với đóng gói Natto: - Dễ sản xuất Dễ dàng phân phối Dễ dàng để phục vụ Dùng một lần và có thể được loại bỏ Trước chiến tranh thế giới thứ hai, các gói được làm bằng rơm rạ hoặc bào gỗ thường được sử dụng để đóng gói natto. .. dính trong sản phẩm natto - Sau 10h lên men thì nhiệt độ của sản phẩm bắt đầu tăng lên và nó đạt tới 48 – 52oC - Sau đó nhiệt độ của sản phẩm dần giảm xuống còn 40oC - Sau 18 – 20h lên men, thì nhiệt độ của phòng lên men được thiết lập để giảm nhiệt độ của sản phẩm đến 10oC ở 24h Điều quan trọng là kiểm soát hoạt động của quá trình lên men sao cho nhiệt độ và thời gian được kiểm soát như trình bày ở... được chọn để sản xuất natto thường là các hạt có kích thướng rất nhỏ hoặc nhỏ Loại bỏ những tạp chất như cành cây, lá cây, đất cát bị nhiễm trong quá trình thu hoạch Tuy nhiên cần lưu ý có thể có hiện tượng tổn thương bề mặt nguyên liệu trong quá trình phân loại do xuất hiện các tác động cơ học Các biến đổi của nguyên liệu: Phân loại thường không tạo ra những biến đổi đáng kể trong quá trình thực hiện... thể Trong quá trình lên men, tùy thuộc vào dạng sản phẩm lên men cần thu nhận mà các nhà sản xuất sẽ điều khiển mức độ sinh trưởng của vi sinh vật sao cho phù hợp Cần chú ý là khi vi sinh vật sinh trưởng tốt với hàm lượng sinh khối cao thì chưa chắc sẽ đảm bảo là sản phẩm lên men được tạo thành với năng suất và chất lượng cao nhất Tuy nhiên, nếu vi sinh vật không sinh 20 GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn . GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 1 MỤC LỤC Giới thiệu 3 1. Nguyên liệu 4 2. Giống vi sinh vật trong sản xuất natto 8 3. Quy trình công nghệ 11 4. Giải thích quy trình công nghệ 11. Cho vào bao bì Bao bì GVHD: PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 12 4. Giải thích quy trình công nghệ: Quy trình sản xuất natto trong công nghiệp không sử dụng chủng Bacillus.subtilis trong tự nhiên. cao hơn, có phẩm chất cao hơn để sản xuất natto. B.subtilis có thể dùng một số đường như sucrose, raffinose và stachyose. 2. Giống vi sinh vật trong sản xuất natto: Vào năm 1905 TS Shin Sawamura