Đề tài: Công nghệ sản xuất nước chấm lên men.

Chính vì thế, để hạn chế 3-MCPD có trong nước tương ngoài việc lựa chọn nguyên liệu tươi, mới, không có nấm mốc, cũng cần phải lựa chọn phương pháp sản xuất phù hợp nhằm hạn chế việc sin

CÔNG NGHỆ LÊN MEN

TRUYỀN THỐNG



Đề tài: Công nghệ sản xuất nước chấm lên men.

GVHD : Phạm Minh Nhựt.

I LỜI MỞ ĐẦU

Nước chấm nguồn gốc thực vật là dịch thủy phân nguồn đạm có trong nguyên liệu Tác nhân thủy phân có thể là enzyme do vi sinh vật tiết ra, có thể là acid như HCl (nước chấm hóa giải)

Nước chấm lên men thuần túy là nước chấm cổ điển ở các nước Á châu Tuy nhiên thời gian thủy phân kéo dài hàng tháng, giá thành cao Vì vậy trong một thời gian dài hầu hết nước tương được sản xuất ở Việt Nam là nước chấm hóa giải

Gần đây người ta phát hiện trong nước chấm hóa giải bằng HCl có chứa nhiều 3-MCPD (3-monochloropropane-1,2diol) có khả năng gây ung thư Chính vì thế, để hạn chế 3-MCPD có trong nước tương ngoài việc lựa chọn nguyên liệu tươi, mới, không có nấm mốc, cũng cần phải lựa chọn phương pháp sản xuất phù hợp nhằm hạn chế việc sinh ra nấm mốc và 3-MCPD đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm cho người tiêu dùng Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài: "Nghiên cứu chế biến chấm bằng phương pháp lên men”

II TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM

2.1 Lịch sử phát hiện sản phẩm

Các loại nước chấm lên men được sản xuất từ đậu nành có một lịch sử sản xuất lâu đời Tất nhiên nước chấm lên men cũng được làm ra trước rất nhiều so với các loại nước chấm thủy phân acid Các tài liệu của nhiều nước cũng như của Trung Quốc đều nói rằng Trung Quốc là xứ sở đầu tiên của nước chấm lên men đậu nành Từ các nước phương Đông, nước chấm lên men đậu nành lan dần đến một số nước phương Tây Tuy nhiên đến năm 1993 vấn đề này mới được nghiên cứu ở Liên Xô

và sau đó phương pháp sản xuất nước chấm lên men từ thực vật được hoàn chỉnh

và phổ biến

Ở Việt Nam, nước chấm lên men đậu nành, trước kia được sản xuất chủ yếu ở một

số thành phố đông người Hoa Trước đây, để tận dụng những sản phẩm phụ của ngành công nghiệp thịt, chúng ta bắt đầu sản xuất maggi theo phương pháp thủy phân acid Sau này, người ta nghiên cứu và sản xuất nước chấm bằng phương pháp

vi sinh (lên men)

Ngày nay, con người biết chọn những quy trình sản xuất nước tương phù hợp với khẩu vị từng vùng, từng dân tộc… Do đó, nước tương mang nhiều tên gọi khác nhau maggi, xì dầu, nước chấm lên men, nước chấm hóa giải,…

2.2 Giới thiệu về nguyên liệu trong quy trình sản xuất

2.2.1 Đậu nành

Đậu nành được sử dụng là chủ yếu vì protein trong đậu nành cao hơn và đậu nành chứa đầy đủ các acid amin giống acid amin thịt,trứng

Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merril Đậu nành có nhiều màu

sắc khác nhau Trong đó đậu nành màu vàng là loại tốt nhất được trồng và sử dụng nhiều

Hình 1: Một số loại hạt đậu nành

Hạt đậu nành gồm ba 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 Protei

n (%)

Dầu (%)

Tro (%)

Hydratecarbo

n (%)

Hạt đậu nành

nguyên

100 40,0 21,0 4,9 34,0

Tử diệp (nội nhũ) 90,3 43,0 23,0 5,0 29,0

Trong thành phần hóa học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỷ lượng rất lớn Thành phần acid amin trong protein của đậu nành ngoài methyonine

và tryptophane còn có các acid amin khác với số lượng khá cao tương đương lượng acid amin có trong thịt

Trong protein đậu nành, globuline chiếm 85 – 95% ngoài ra còn có một lượng như albumin, một lượng không đáng kể prolamin và glutenlin

Bảng 2: Thành phần acid amin trong đậu nành.

Acid amin Hàm lượng (%)

Phenylalanine 5,0

Bảng 3: Thành phần hydratcacbon trong đậu nành.

Hydratecarbon Hàm lượng (%)

Hemicellulose 15,4

Các loại đường khác

5,1

Hydratcarbon chiếm khoảng 34% hạt đậu nành Phần hydratcacbon có thể chia làm hai loại: loại tan và không tan trong nước Loại tan trong nước chỉ chiếm khoảng 10% tổng lượng hydratcacbon Thành phần khoáng chiếm khoảng 5%

trọng lượng chất khô của hạt đậu nành Trong đó đáng chú ý nhất là Ca, P, Mn, Zn

và Fe Hàm lượng các chất khoáng này như trình bày ở bảng 10

Ngoài ra, đậu nành còn chứa rất nhiều vitamin khác nhau trừ vitamin C và D

Bảng 4: Thành phần chất khoáng trong hạt đậu nành.

Chất khoáng Hàm lượng (%)

Bảng 5: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành.

Các vitamin Hàm lượng (mg/

kg)

Riboflavin 3,4 – 3,6

Pirydoxin 7,1 – 12,0

Acid tantothenic 13,0 – 21,5

Vitamin A 0,18 – 2,43

Đậu nành là loại hạt giàu chất dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, muối khoáng và vitamin Chính vì thế, đậu nành là một nguồn thực phẩm quan trọng và được trồng rộng rãi ở Trung Quốc, Mỹ, Brazil Ở Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc và Nam

2.2.2 Nguồn tinh bột:

2.2.2.1 Gạo nếp:

Gạo nếp được dùng trong sản xuất tương không bị mọt, không mốc Thành phần hóa học của gạo nếp như sau:

Bảng 6: Thành phần hóa học của gạo nếp.

Thành phần Hàm lượng

(%)

Protein của gạo nếp chủ yếu là glutelin (oryzeine) và glubuline Ngoài ra còn

có lẫn ít Cozine và prolamin Glucid của gạo nếp chủ yếu là tinh bột, đường, cellulose, hemicellulose Trong tinh bột chủ yếu là amylopectin, các chất khoáng

có phosphor, kali, magie Ngoài ra còn chứa một số vitamin như B1, B2, B6, PP, E

2.2.2.2 Gạo tẻ:

Cũng như gạo nếp, gạo tẻ được dùng trong sản xuất tương không được mốc, không mọt Thành phần trung bình của gạo tẻ như sau:

Bảng 7: Thành phần hóa học của gạo tẻ.

Thành phần Hàm lượng (%)

Muối khoáng 0,54

2.2.2.3 Bột mì:

Bảng 8: Thành phần hóa học của bột mì.

Thành phần Hàm lượng (%)

Vitamin B1 0,48

Protein của bột mì có 4 loại: albumin, globulin, prolamin, glutelin Trong đó chủ yếu là glutelin và prolamin chiếm khoảng 75% tổng lượng protein

2.2.2.4 Bắp:

Bảng 9: Thành phần hóa học của bắp

2.2.3 Muối:

Muối dùng trong sản xuất tương thường là NaCl, phải có độ tinh khiết 92 – 97%, khi pha vào nước không có vị chát

2.2.4 Nước:

Nước dùng trong sản xuất tương có độ cứng trung bình 8 – 170 (10 tương đương 10mg CaO/ lít hay 7,19 mg MgO/ lít nước) Các chất khoáng và các chất hữu cơ khác không được quá 500 – 600 mg/l Lượng vi sinh vật không được quá

20 – 100/cm3 nước

2.2.5 Giống vi sinh vật :

Trong phương pháp cổ truyền, nhân dân ta thường dùng vi sinh vật có sẵn

trong tự nhiên Thường là các loài nấm mốc: Mucor mucedo, M.rouxii, Rhizopus

nigicans, Aspergillus oryzae, A.flavus, A.niger, P.notatum, P.expansum, Monilia sitofila, Trichoderma lignorum Chính vì thế trong nguyên liệu nấm mốc thấy có

nhiều màu sắc khác nhau

Mốc A.flavus có bào tử lúc đầu màu vàng sáng, sau chuyển sang màu nâu

oliu Mốc này có hoạt tính enzym proteaza khá cao, nhưng ở một số môi trường có

chất béo, với điều kiện nhất định, mốc sinh ra độc tố aflatoxin (độc tố từ A.flavus) Độc tố này có thể làm sưng gan, sơ gan,…và dẫn tới ung thư.

Các nghiên cứu về tương cho thấy nấm mốc có ý nghĩa lớn nhất trong sản

xuất tương là nấm mốc Aspergillus oryzae Trong sản xuất tương công nghiệp ứng dụng chủ yếu nấm mốc A.oryzae thuần chủng, khi phát triển trong khối nấm mốc

thấy chỉ có màu vàng

Sau đây là một số đặc điểm của nấm mốc:

Aspergillus oryzae là một loại nấm vi thể thuộc bộ Plectascales lớp Ascomycetes (Nang khuẩn) Cơ thể sinh trưởng của nó là một hệ sợi bao gồm

những sợi rất mảnh, chiều ngang 5 – 7 μm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang chia sợi thành nhiều bào tế bào (nấm đa bào).

Hình 2: Aspergillus oryzae.

Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi đứng thẳng gọi là cuống

đính bào tử, ở đầu có cơ quan sinh sản vô tính Cuống đính bào tử của A.oryzae

thường dài 1,0 – 2,0 mm nên có thể nhìn thấy bằng mắt thường Phía đầu cuống đính bào tử phồng lên gọi là bọng Từ bọng này phân chia thành những tế bào nhỏ, thuôn, dài gọi là những tế bào hình chai Đầu các tế bào hình chai phân chia thành

những bào tử dính vào nhau, nên gọi là đính bào tử Đính bào tử của A.oryzae có

màu vàng lục, chính là màu ta thường thấy ở mốc tương

2.3 Bản chất sinh hóa của quá trình lên men

2.3.1 Biến đổi hoạt động enzyme amylase, protease và hàm lượng đường khử trong quá trình ủ mốc tương:

Trong quá trình ủ mốc tương thủ công, hoạt động amylase của mốc tương thường đạt tới cực đại sau 5 ngày, tiếp đó giảm dần Hoạt động protease của mốc đạt tới cực đại sau sáu ngày, rồi giảm tương đối nhanh Hàm lượng đường khử cùng đạt tới cực đại ở ngày thứ năm (26,2%) Như vậy trong phương pháp ủ thủ công tự nhiên, nấm mốc phát triển chậm, và mốc thích hợp để đem muối hoặc ngả tương chỉ vào khoảng 5 – 6 ngày sau khi ủ

Các thí nghiệm ủ mốc xôi theo phương pháp gieo cấy mốc giống A.oryzae

thuần khiết và ủ trong điều kiện thích hợp (nhiệt độ 30 – 32OC, độ ẩm xôi 55%, độ

ẩm không khí 85 – 100%) cho thấy hoạt động của amylase đạt tới cực đại chỉ sau

30 – 36 giờ Lượng đường khử có thể lên tới 20% sau 36 giờ nuôi cấy và lên tới 34% sau 65 giờ Như vậy ta thấy việc sử dụng vi sinh vật thuần chủng và nuôi cấy thích hợp làm quá trình sản xuất mốc đều tăng nhiều Đây chính là phương hướng

để cải tiến việc sản xuất mốc tương

2.3.2 Biến đổi hoạt động amylase, protease và hàm lượng các dạng đạm trong quá trình làm nước đậu:

Phần cái và phần lỏng của nước đậu tuy khác nhau, nhưng các biến đổi trong hai phần này có nhiều điểm tương tự nhau Các nghiên cứu cho thấy hoạt động amylase của nước đậu đạt tới cực đại ở khoảng 9 – 10 ngày sau khi ngâm

Hoạt động protease đạt tới cực đại ở ngày thứ 9

Độ hoạt động protease của nước đậu thấp, còn độ hoạt động amylase thì rất thấp, gần như không đáng kể

Lượng đạm toàn phần của nứơc đậu chủ yếu là nằm trong phần cái Trong quá trình ngâm, sự hòa tan các dạng đạm khác nhau vào phần lỏng tiến hành rất chậm Do hoạt động của men protease thấp, nên mức độ thủy phân protein của đậu không đáng kể Lượng đạm amin đều nhỏ trong phần cái cũng như trong phần lỏng Sau 9 ngày ngâm, tỷ lệ đạm amin đối với đạm toàn phần trong cái đậu chỉ có 4,2% Hàm lượng đạm amin trong phần lỏng chỉ đạt tới 0,830 g/l

Các trị số thấp của hoạt động amylase, protease và hàm lượng đạm amin cho phép

ta kết luận rằng các quá trình sinh hóa có lợi xảy ra dưới tác dụng của vi sinh vật trong quá trình ngâm nước đậu rất yếu Để cải biến khâu này ta nghĩ đến khả năng

sử dụng mốc tương là một chế phẩm có chứa nhiều enyme amylase và protease Các thí nghiệm cho thấy, nếu sau khi ngâm nước đậu 7 ngày, trước lúc ngả tương,

ta sử dụng 15 – 20% mốc làm thủy phân phần cái ở nhiệt độ 50 – 550C trong thời gian 14 – 20 giờ, thì lượng đạm amin trong nước đậu sẽ lên tới 1,80 – 2,00 g/l, đạt mức như trong tương thành phẩm

Cách thủy phân đậu sau khi ngâm bằng mốc làm tăng các quá trình sinh hóa

có ích Nhưng trong khâu ngâm đậu vẫn còn xảy ra những quá trình sinh hóa và vi sinh vật có hại Đậu là một sản phẩm giàu protein, được ngâm lâu trong nước không có muối, nên trong quá trình ngâm đã xảy ra sự thối rữa protein Quá trình này đã hình thành một số chất có hại cho cơ thể, và cũng đưa lại cho nước đậu ngoài mùi vị tương có những mùi vị khó chịu

Để làm cho tương có giá trị thực phẩm cao hơn (kể cả giá trị hương vị, hàm lượng đạm amin) và đảm bảo yêu cầu vệ sinh, ta có thể bỏ khâu ngâm đậu trong sản xuất tương mà tiến hành thủy phân đậu rang bằng mốc tương Các sản xuất thí nghiệm đã cho kết quả tốt Tương làm ra có mùi vị của tương cổ điển nhưng có mùi vị dịu và thơm hơn Mùi vị này được gây ra do sản phẩm của sự thủy phân và một số quá trình lên men ( rượu và acid), do hương vị của đậu rang và do phản ứng thứ cấp xảy ra giữa các sản phẩm trên với các thành phần khác có trong nguyên liệu

2.3.3 Biến đổi sau khi ngả tương:

Tương sau khi ngả được để chín khoảng 5 – 15 ngày thì ăn được Trong quá trình này các enzyme amylase và protease vẫn tiếp tục hoạt động thủy phân Các phân tích cho thấy trong mốc tương sau khi ủ xong, lượng đường khử chỉ chiếm khoảng 30 – 40% tổng số các sản phẩm thủy phân tinh bột, còn trong tương đã để chín lượng này chiếm 70 – 80%, nghĩa là tăng gấp đôi Tỷ lệ đạm amin trên đam toàn phần của nước đậu đã ủ 7 ngày đêm chỉ có 4,2%, còn của tương đã chín là khoảng 20 – 25% như vậy là tăng 5 – 6 lần

Trong quá trình chín, một lượng không nhiều các hợp chất melanoid cũng được hình thành do sự kết hợp của các aminoacid với đường Do đó tương trở nên có màu xẫm hơn lúc mới ngả

2.3.4 Sự biến đổi các chất đạm:

Sau khi pha trộn, các nguyên liệu được đổ vào các thùng chứa, thường là chum vại Trộn thật kỷ để tránh tạo các 'túi' không khí và đậy nắp kín Trong vại các phân hóa tố trong meo nấm mốc bắt đầu tác động, phân cắt các dưỡng chất có

trong đậu nành và hạt ngũ cốc Các protease tác động trên chất đạm, phân cắt thành các polypeptids rồi thành các acid amin Chất đạm chính trong đậu nành là glycinin (80-90%), và amino acid sau cùng là glutamic acid tạo vị ngọt cho tương Amylase biến đổi chất bột có trong meo thành các phân tử đường đơn giản và poly saccharides phần lơn là glucose, maltose, dextrose Các đường này sẽ là nguyên liệu để men và vi khuẩn hoạt động.Tương khi làm bằng meo nấm mốc cấy trên cơm và xôi sẽ ngọt hơn là meo cấy trên hạt đậu nành Lipase phân cắt chất béo của đậu nành (khoảng 18%) thành các acid béo tự do và do các phản ứng ester hóa sẽ tạo các alcol có mùi thơm đặc trưng cho tương

2.3.5 Hoạt động của vi khuẩn và nấm men (yeast):

Sau giai đoạn hoạt động của các phân hóa tố và ở trong một môi trường thich hợp có nhiều dưỡng chất, các vi khuẩn và nấm men hiếm khí bội sinh từ 10 triệu lên đến 930 triệu/ gram giá thể bắt đầu hoạt động Các Lactobacillus biến đổi các chất đường thành những acids khác nhau như acetic và lactic, các acid này tạo

vị chua nhẹ cho tương đồng thời giúp cho sự bảo quản Các nấm men dùng đường

để tạo ra các alcohol (ethyl và cao hơn như propyl, pentyl ) và các acid hữu cơ, nhất là succinic acid Các alcohol (cao) giúp tạo mùi còn các acid giúp tạo vị cho tương Đồng thời cũng xẩy ra các phản ứng tương tác giữa các chất tạo ra do các phân hóa tố và các chất tạo ra do lên men : acid hữu cơ phản ứng với alcohols, với acetic acid, với acid béo tự do để tạo ra các esters thơm; acid amin phản ứng với đường để tạo ra các sắc tố nâu hay đỏ (soyamelanine); các sắc tố này sau đó pha trộn với các sắc tố loại flavone có sẵn trong đậu nành và giúp tạo màu của tương

2.4 Giá trị dinh dưỡng của sản phẩm:

 Trong quá trình chuyển hóa trong tương, hàm lượng chất dinh dưỡng đáng chú ý nhất vẫn là protein, cụ thể là các acid amin và glucid (đường glucozo

và maltozo,…)

 Ngoài ra trong quá trình chuyển hóa ấy mà tạo ra một số acid hưu cơ cung cấp cho tương mùi vị dễ chịu Ngoài ra các thành phần cơ bản, tương còn cung cấp cho cơ thể chất béo, sinh tố và muối khoáng

 Nước tương không phải là chất bổ sung đạm mà chỉ là nước chấm tăng khẩu

vị, chứ ko có tác dụng bổ sung dinh dưỡng

 Theo các nhà y học, mỗi ngày cơ thể con người cần 60g chất đạm, nên nước tương không phải là chất cung cấp đạm chính

 Độ đạm thấp nhất trong nước tương là 10N người bình thường, tối đa mỗi ngày ăn 10ml nước tương thì chất đạm do nó mang lại không đáng kể

2.5 Tình hình sản xuất sản phẩm nước tương lên men:

 Tại Tp Hồ Chí Minh có trên 70 cơ sở sản xuất nước tương từ bánh dầu đậu phộng hoặc đậu nành, phần lớn sản xuất theo phương pháp hóa giải Với phương pháp này thời gian thủy phân nhanh, giá thành rẻ, ít choáng mặt bằng, mùi vị được người tiêu dùng ưa chuộng, nhưng cũng có những nhược điểm khó khắc phục như hư hao nhà xưởng, gây ô nhiễm cho người trực tiếp sản xuất, môi trường xung quanh và nhất là sản phẩm tạo ra có chứa độc tố 3 MCPD vượt mức cho phép nhiều lần có nguy cơ gây bệnh ung thư cho người tiêu dùng

o Công thức : 3-MCPD: 3 monochloropropane 1,2 diol

 Do đó, phần đông các nước trên thế giới hạn chế việc sản xuất nước chấm bằng phương pháp hóa giải mà đa số sản xuất bằng phương pháp lên men

 Gần đây , Nhật là quốc gia đầu tiên sử dụng “ Phương án sản xuất Shinshiki” đó là phương án sản xuất nước tương tự đậu nành bằng sự kết hợp giữa phương pháp sử dụng enzym và phương pháp hóa giải, ưu điểm là rút ngăn thời gian nồng độ 3-MCPD dưới nồng độ cho phép, nhưng giá thành sản phẩm cao hơn phương pháp hóa giải nhiều vì giá enzym protease cao

 Từ năm 2000-2001, nhờ sự hổ trợ kinh phí của Sở KH & CN Tp.HCM Phòng Vi sinh – Viện sinh học nhiệt đới đã nghiên cứu cải thiện qui trình công nghệ sản xuất nước chấm từ đậu nành lên men với chủng Aspergillus oryzae đã được chọn lọc có hoạt lực α-amylase và protease cao, không sinh aflatoxin

 Chủng A oryzae được nuôi cấy trên đậu nành, ủ trong thùng làm bằng sợi thủy tinh dung tích 5000 lít – 10000 lít, nên ít tốn mặt bằng đề tài được nghiệm thu năm 2001, nhưng chưa được sản xuất đại trà vì người tiêu dùng chưa quen với mùi vị nước tương lên men

 Gần đây, trước những bức xúc của người tiêu dùng về chất độc 3- MCPD hiện diện trong nước tương gấp nhiều lần nồng độ cho phép Nên chúng tôi

đã đưa ra hai qui trình công nghệ mới sản xuất nước tương sạch là: phương pháp lên men có cải tiến và một qui trình kết hợp giữa phương pháp dùng enzyme và phương pháp hóa giải

III QUY TRÌNH SẢN XUẤT SẢN PHẨM:

3.1 Quy trình công nghệ: