Hoàn thiện quy trình chế biến dưa cải

2.3.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men Trong quá trình lên men xảy ra hàng loạt quá trình: quá trình trích ly hay thẩm thấu của các chất từ mô tế bào thực vật, quá trình tăng sinh k

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

HOÀN THI Ệ N QUY TRÌNH CH Ế BI Ế N D Ư A C Ả I

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 08

Giáo viên hướng dẫn

PGs Ts NGUYỄN VĂN MƯỜI

Cần Thơ, 2011

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

HOÀN THI Ệ N QUY TRÌNH CH Ế BI Ế N D Ư A C Ả I

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

PGs.Ts Nguyễn Văn Mười Phan Thuỳ Như

Lớp: CNTP K33

Cần Thơ, 2011

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Hoàn thiện quy trình chế biến dưa cải” do

sinh viên Phan Thuỳ Như thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua

Giáo viên hướng dẫn

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2011

Chủ tịch hội đồng

LỜI CẢM TẠ



Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ, mặc dù gặp không ít khó khăn trong thời gian thực hiện nhưng đến nay tôi đã hoàn thành quá trình đề tài nghiên cứu và thu hoạch nhận được những kết quả như mong muốn Nhờ sự tận tình giúp đỡ từ gia đình, thầy cô và các bạn, đề tài tốt nghiệp của tôi

đã hoàn thành Có được kết quả này, tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến:

- Con xin gởi đến gia đình thân yêu lòng biết ơn sâu sắc về những gì mà mọi người đã giành cho con, để con có đủ điều kiện học tập và nghiên cứu

- Tôi xin cảm ơn thầy Nguyễn Văn Mười và cô Trần Thanh Trúc, những người

đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài Mặc

dù bận rộn với công việc giảng dạy nhưng thầy cô vẫn thường xuyên theo dõi, hướng dẫn và giúp đỡ tôi rất tận tình

- Tôi xin cảm ơn thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại hoc Cần Thơ đã cho tôi những kiến thức quý báu trong thời gian học tập tại trường Những kiến thức tích lũy được từ sự giảng dạy tận tình của quý thầy cô đã giúp tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài này

- Tôi xin cảm ơn các bạn sinh viên lớp Công Nghệ Thực Phẩm khoá 33 đã nhiệt tình đóng góp ý kiến và động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tại phòng thí nghiệm

- Cuối lời tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể quý thầy cô trường Đại học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt bốn năm học tập tại trường

Kính chúc quý thầy cô và các bạn luôn dồi dào sức khỏe và thành công

Tôi xin chân thành cảm ơn

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2011

Sinh viên thực hiện

PHAN THUỲ NHƯ

TÓM TẮT



Dưa cải là một trong những sản phẩm tiêu biểu được chế biến theo phương pháp lên men truyền thống ở nước ta Dưa cải thường sản xuất theo kinh nghiệm ở qui mô vừa và nhỏ bằng thủ công nên chất lượng sản phẩm không được ổn định và khả năng bảo quản còn khá hạn chế Vì vậy, việc xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình làm dưa cải đã được tiến hành Nghiên cứu thực hiện với 4 khảo sát : (i) Ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và cải bẹ đến chất lượng sản phẩm theo 5 mức độ 0:1 (không chần), 6:1, 8:1, 10:1, 12:1 ; (ii) Ảnh hưởng của nhiệt độ chần (65 o C, 70 o C, 75 o C, 80 o C) và thời gian chần (30, 60, 90 và 120 giây) đến chất lượng sản phẩm và quá trình lên men;(iii) Vai trò của nồng độ muối (2%, 3% và 4%) và nồng độ đường (0%, 1%, 2% và 3%) trong dịch lên men đến chất lượng của sản phẩm; và (iv) Xác định nồng độ CaCl 2 ban đầu thích hợp cho sản phẩm ở 5 mức độ 0%, 0,25%, 0,5%, 0,75% và 1% Kết quả thu nhận được từ các thí nghiệm cho thấy, nên chần cải bẹ với tỉ lệ nước chần và cải bẹ là 10:1 ở nhiệt độ là 70 o C trong thời gian là 60 giây Dung dịch có nồng

lại chất lượng tốt cho sản phẩm dưa cải

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ iii

TÓM TẮT iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG viii

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu cải bẹ 3

2.1.1 Đặc điểm cải bẹ 3

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của cải bẹ 3

2.2 Giới thiệu chung về lên men lactic và vi sinh vật trong rau muối chua 4

2.2.1 Vi khuẩn 5

2.2.2 Nấm men 7

2.2.3 Nấm mốc 7

2.3 Cơ sở khoa học của quá trình lên men 8

2.3.1 Mối liên quan giữa sinh trưởng và sự tạo thành sản phẩm 8

2.3.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men 9

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic 10

2.4 Tình hình nghiên cứu chế biến sản phẩm muối chua có liên quan 13

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 15

3.1.1 Địa điểm, thời gian 15

3.1.2 Dụng cụ thiết bị 15

3.1.3 Nguyên liệu 15

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu 15

3.2.2 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả 16

3.2.3 Phương pháp xử lý kết quả 17

3.3 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 17

3.3.1 Xác định thành phần cơ bản của nguyên liệu 17

3.3.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và nguyên liệu đến chất lượng cải muối chua 17

3.3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến chất lượng của sản phẩm 18

3.3.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối và đường mía đến chất lượng sản phẩm 20

3.3.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát quá trình bổ sung CaCl 2 trong nước muối đến chất lượng của sản phẩm 21

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

4.1 Xác định thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu 23

4.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và cải đến chất lượng của sản phẩm 23

4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến chất lượng của sản phẩm 26

4.4 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường đến chất lượng của sản phẩm 31

4.5 Ảnh hưởng của nồng độ CaCl 2 bổ sung trong nước muối đến cấu trúc sản phẩm 34

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36

5.1 KẾT LUẬN 36

5.2 ĐỀ NGHỊ 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ LỤC 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH x

PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ THỐNG KÊ xvi

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Cải bẹ (Brassica campestris L) 3

Hình 2: Cải bẹ nguyên liệu 16

Hình 3: Quy trình chế biến cải muối chua 16

Hình 4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 18

Hình 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 20

Hình 6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 21

Hình 7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 22

Hình 8: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH dịch lên men trong suốt quá trình lên men theo tỉ lệ nước chần 24

Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng acid lactic trong sản phẩm trong suốt thời gian lên men 24

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Thành phần hoá học trong 100g phần ăn được của rau cải bẹ 3

Bảng 2: Đặc điểm của các nhóm vi khuẩn lactic 6

Bảng 3: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu 16

Bảng 4: Thành phần hóa học cơ bản của cải bẹ 23

Bảng 5: Thành phần hóa học cơ bản của đường mía 23

Bảng 6: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và cải đến pH cuối dịch lên men và hàm lượng acid trong sản phẩm 24

Bảng 7: Ảnh hưởng tỉ lệ nước chần và cải đến cấu trúc sản phẩm 25

Bảng 8: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và cải đến giá trị cảm quan sản phẩm 26

Bảng 9: Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian chần đến pH cuối dịch lên men và hàm lượng acid trong sản phẩm 26

Bảng 10: Sự thay đổi pH dịch lên men trong suốt quá trình lên men theo nhiệt độ và thời gian chần 27

Bảng 11: Sự thay đổi hàm lượng acid lactic của sản phẩm trong suốt quá trình lên men theo nhiệt độ và thời gian chần (tính theo % acid lactic) 28

Bảng 12: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến cấu trúc sản phẩm 29

Bảng 13: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến giá trị cảm quan sản phẩm 30

Bảng 14: Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến giá trị pH cuối dịch lên men và hàm lượng acid lactic trong sản phẩm 31

Bảng 15: Sự thay đổi pH của dịch lên men trong quá trình lên men ở các nồng độ muối, đường khác nhau 31

Bảng 16: Sự thay đổi acid lactic của dịch lên men trong quá trình lên men ở các nồng độ muối, đường khác nhau (tính theo % acid lactic) 32

Bảng 17: Hàm lượng muối trong sản phẩm lên men ở các nồng độ muối khác nhau 32

Bảng 18: Ảnh hưởng của nồng độ muối đến giá trị cảm quan sản phẩm 33

Bảng 19 : Ảnh hưởng của nồng độ muối đến cấu trúc sản phẩm cải bẹ muối chua 34

Bảng 20: Ảnh hưởng của % CaCl2 đến pH cuối dịch lên men và acid lactic trong sản phẩm 35

Bảng 21: Ảnh hưởng của % CaCl2 đến cấu trúc sản phẩm 35

Bảng 22: Ảnh hưởng của % CaCl2 đến giá trị cảm quan sản phẩm 35

Bảng 1PL : Mô tả chỉ tiêu đánh giá cảm quan về mức độ ưa thích sản phẩm x

Bảng 2PL: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về mùi vị của sản phẩm x

Bảng 3PL: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về cấu trúc của sản phẩm x

Bảng 4PL: Mô tả chỉ tiêu cảm quan về màu sắc của sản phẩm xi

Bảng 5PL: Bảng tra lượng đường nghịch chuyển xiv

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tổng quan

Rau là thức ăn thiết yếu và cung cấp cho con người nhiều vitamin, chất khoáng, … Vì vậy, trong chế độ dinh dưỡng của con người, rau không thể thiếu và ngày càng trở nên quan trọng Khoa học dinh dưỡng đã kết luận rằng rau còn cung cấp nhiều chất xơ, có tác dụng giải các độc tố phát sinh trong quá trình tiêu hóa thức ăn và có tác dụng kích thích tiêu hóa Đặc biệt khi lương thực và các thức ăn giàu đạm đã được đảm bảo thì yêu cầu về số lượng và chất lượng rau lại càng gia tăng như một nhân tố tích cực trong cân bằng dinh dưỡng và kéo dài tuổi thọ của con người

Ở Việt Nam do có điều kiện khí hậu thuận lợi nên có nhiều chủng loại rau, sản lượng lớn và có chất lượng đặc trưng Do đó, cùng với lương thực và cây ăn trái, rau là một loại cây trồng quan trọng của nền nông nghiệp nước ta Tuy nhiên do tính chất thời vụ

và điều kiện bảo quản rau tươi ở nước ta chưa thật tốt nên để có thể đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng rau trong nước và trên thế giới, đồng thời vẫn đảm bảo giữ được phần lớn các chất dinh dưỡng có sẵn trong rau ta cần phải có những biện pháp bảo quản và chế biến thích hợp

Trong công tác bảo quản và chế biến rau, kinh nghiệm cổ truyền quý báu cần được khai thác tối đa đồng thời cần kết hợp với các phương pháp công nghệ tiên tiến để sản phẩm có chất lượng đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của người tiêu dùng ở thị trường trong nước và thị trường quốc tế Nhiều sản phẩm thực phẩm được chế biến trên cơ sở của vi sinh vật, trong đó quá trình muối chua rau là một trong những quá trình mà vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, giữ một vai trò quan trọng

Dưa cải là sản phẩm phổ biến của phương pháp chế biến cổ truyền ở nước ta Acid lactic và các sản phẩm của quá trình lên men tạo thành sẽ làm cho sản phẩm có hương

vị đặc trưng, có tính sát trùng, ức chế hoạt động của vi sinh vật lạ và giữ cho sản phẩm khỏi bị hư hỏng

Trong thực tế ở nước ta, việc chế biến sản phẩm dưa cải đều sản xuất theo qui mô thủ công và dựa chủ yếu vào kinh nghiệm nên có những khuyết điểm là không thể bảo quản trong thời gian dài, chất lượng không ổn định Vì vậy, để sản phẩm rau muối chua đạt chất lượng tốt, kéo dài được thời gian bảo quản và xuất khẩu đi các nước thì việc chế biến sản phẩm rau muối chua nói chung và dưa cải nói riêng phải được công nghiệp hóa bằng cách kết hợp hài hòa giữa tính dân gian và khoa học, do đó chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố tối ưu cho quá trình chế biến cải bẹ muối chua nhằm tạo nên loại sản phẩm có chất lượng ổn định, đáp ứng được nhu cầu của thị trường

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định các thông số tối ưu cho quá trình chế biến dưa cải theo phương pháp chế biến dân gian nhằm ổn định chất lượng sản phẩm, đáp ứng được nhu cầu của thị trường

Từ mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài tiến hành khảo sát các nội dung sau:

- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và cải nguyên liệu đến chất lượng sản phẩm

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến chất lượng của sản phẩm

- Xác định nồng độ muối, đường thích hợp sử dụng trong cải bẹ muối chua

- Khảo sát nồng độ CaCl2 xử lý trong dung dịch muối đến chất lượng sản phẩm

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu cải bẹ

2.1.1 Đặc điểm cải bẹ

Tên khoa học của cải bẹ là Brassica campestris L. Cải bẹ gồm các giống cải Đông dư, cải Tiếu, cải Tàu cuốn, cải Lạng Sơn… Nhóm này chịu lạnh khá, phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ tương đối thấp Nhiệt độ thích hợp là 15 ÷ 20oC, do đó trồng thích hợp trong vụ Đông – Xuân

Cải bẹ có bẹ lá to, phiến lá lớn Thời gian sinh trưởng của cải bẹ dài khoảng 120 ÷ 160 ngày Sau khi trồng 3 ÷ 4 tháng thì có thể thu hoạch Thu hoạch bằng cách nhổ cả cây Năng suất cải bẹ ở nước ta có thể đạt 30 ÷ 70 tấn/ha

Hình 1: Cải bẹ (Brassica campestris L)

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của cải bẹ

Thành phần hóa học gồm protein, nước, glucid, cellulose, tro, vitamin … các thành phần này khác nhau thay đổi phụ thuộc vào giống, mùa vụ, thời điểm thu hoạch Thành phần các chất dinh dưỡng cơ bản trong cải bẹ được thể hiện ở bảng 1

Bảng 1: Thành phần hoá học trong 100g phần ăn được của rau cải bẹ

(Nguồn:Thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam)

Cũng như đa số các loại rau khác, nước là thành phần chủ yếu của cải bẹ Trong cải bẹ hàm lượng nước chiếm khoảng 93,8% tồn tại ở hai dạng là nước tự do và nước liên kết Trong đó nước tự do chiếm số lượng lớn hơn nước liên kết Ngoài ra cải bẹ còn một lượng vitamin, khoáng với hàm lượng tương đối thấp nhưng là thành phần rất cần thiết cho cơ thể con người

2.2 Giới thiệu chung về lên men lactic và vi sinh vật trong rau muối chua

Khái niệm lên men (fermentation) được hiểu theo hai nghĩa khác nhau:

- Trong lĩnh vực vi sinh vật học: Trước đây lên men được hiểu là quá trình sinh tổng hợp năng lượng (ATP) ở tế bào vi sinh vật từ các hợp chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy Gần đây, người ta cho rằng lên men là quá trình sinh tổng hợp năng lượng ở tế bào không có sự tham gia của chuỗi hô hấp Trên cơ

sở đó, một vài quá trình sinh tổng hợp ATP diễn ra trong điều kiện kị khí của vi sinh vật nhưng không được gọi là lên men, mà phải gọi là hô hấp kị khí

(anaerobic répiration) vì có sự tham gia của chuỗi hô hấp như hô hấp nitrate,

hô hấp sulfate… ở vi khuẩn Pseudomonas, Desulfovidrio…

- Trong lĩnh vực công nghệ vi sinh vật: Lên men được hiểu là quá trình chuyển hoá cơ chất của các tế bào VSV kèm theo sự phát triển sinh khối và tổng hợp các sản phẩm trao đổi chất, từ đó ta có các khái niệm như lêm men hiếu khí

(aerobic fermentation) nếu như trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật diễn ra trong điều kiện có oxy, và lên men kị khí (anaerobic fermentation) nếu như

nuôi cấy vi sinh vật trong điều kiện không có oxy

Ở đây, kỹ thuật lên men được hiểu là hệ thống các giải pháp công nghệ được xây dựng nhằm mục đích điều khiển quá trình nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất thực phẩm lên men với các chỉ tiêu chất lượng mong muốn và đạt được hiệu quả kinh tế cao

Lên men lactic là một trong những quá trình sinh hóa phát triển nhất trong thiên nhiên,

đó là quá trình chuyển hóa các chất đường thành acid lactic nhờ hoạt động sống trực tiếp của vi sinh vật lactic (một số vi khuẩn, nấm mốc và nấm men) Quá trình lên men lactic được ứng dụng để chế biến các sản phẩm và bảo quản rau quả Ngoài ra nó còn ứng dụng để ủ chua thức ăn gia súc đặc biệt cần thiết đối với các trại chăn nuôi với

mục đích cơ bản: bảo quản nguyên liệu, làm tăng giá trị dinh dưỡng (Nguyễn Đức Lượng, 1996)

2.2.1 Vi khuẩn

i Vi khuẩn lactic

Năm 1780, nhà toán học Thuỵ Điển Scheele lần đầu tiên tách được acid lactic từ sữa

bò lên men chua Năm 1857, Pastuer chứng minh rằng việc làm sữa chua là kết quả hoạt động của một nhóm vi sinh vật đặt biệt gọi là vi khuẩn lactic Năm 1878, Liester

phân lập thành công vi khuẩn lactic đầu tiên và đặt tên là Bacterium lactic (hiện nay gọi là Streptococcus lactic); về sau các nhà khoa học liên tiếp phân lập được nhiều loài

vi khuẩn lactic khác nhau Công nghiệp lên men để sản xuất acid lactic có thể nói đã được hình thành từ năm 1881

Vi khuẩn lactic được xếp vào họ Lactobacteriaccae Chúng có thể là cầu khuẩn, trực

khuẩn ngắn hoặc dài nhưng đều là vi khuẩn gram dương, không tạo bào tử và hầu hết không chuyển động Chúng không có cytochrom và catalase nhưng sống được trong điều kiện không có oxy không khí vì có proxyoase phân giải H2O2 thành oxy không khí nên gọi là vi khuẩn hiếu khí hay kị khí không bắt buộc Nhóm vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật có ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp sữa, nói chung đây là tác nhân gây lên men nhằm sản xuất hàng loạt các sản phẩm từ sữa khác nhau trong đó có yorhurt, format, bơ chua Ngoài ứng dụng trong công nghiệp sữa, vi khuẩn lactic còn được sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất acid lactic, công nghiệp chế biến thịt

cá, công nghiệp muối chua rau quả, sản xuất men tiêu hoá trong y học…

Sự phân bố của vi khuẩn lactic trong tự nhiên càng chứng tỏ những vi khuẩn này yêu cầu dinh dưỡng cao và khả năng phân giải để thu năng lượng của chúng lớn Những vi khuẩn lactic ít gặp trong đất, nước mà thường gặp trong sữa và các sản phẩm của sữa

như Lactobacillus lactis, L.bulgaricus, streptococcus lactis, L.fermenti…), trên bề mặt của thực vật và xác cây đang phân giải (như Lactobacilusplantarum, L.delbruckii,

L.fermenti, L.brevis, Streptococcus lactis…), trong ruột và ở trong lớp màng nhầy của

người và động vật (như Lactobacillus acidophilus, Streptococcusfaecalis,

Str.salivaricus, Str.bovis, Pnenumococcus…)

Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau khi tạo thành acid lactic trong môi trường và như vậy sức chịu acid cũng khác nhau Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid cao hơn (khoảng 2 ÷ 3,5%) liên cầu khuẩn (khoảng 1%) Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH= 3,8 ÷ 4 (cầu khuẩn không thể phát triển ở môi trường này), hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn ở vùng pH= 5,5 ÷ 6

Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25 ÷ 35oC, ưa nhiệt là 40 ÷

45oC và ưa lạnh là thấp hơn 5oC Khi gia nhiệt khoảng 60 ÷ 80oC thì hầu hết chúng bị chết sau 10 ÷ 30 phút

Vi khuẩn lactic chia thành hai nhóm: nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình và nhóm

vi khuẩn lên men lactic dị hình

- Nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình: chúng lên men đường và cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (khoảng 90 ÷ 98%), bao gồm một số vi khuẩn sau:

Streptococcus thermophilus, Lactobacilus acidophilus, Bacterrium cucumeris fermentati…

- Nhóm vi khuẩn lên men lactic dị hình: nhóm này gây lên men phức tạp hơn Chúng tạo nên trong môi trường ngoài acid lactic còn nhiều sản phẩm phụ khác như acid acetic, rượu ethylic, CO2, H2 và một số chất thơm (ester, diacetyl…)

Gồm một số loại vi khuẩn sau: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus

pentoaceticus, Betabacterium brevis,…

Bảng 2: Đặc điểm của các nhóm vi khuẩn lactic

Tế bào Giống

(Nguyễn Thành Đạt, 2001)

ii Vi khuẩn butyric

Vi khuẩn butyric là loại vi khuẩn yếm khí, vi khuẩn này xâm nhập vào sản phẩm, có khả năng lên men được các loại đường, tinh bột, dextrin, glycerin và các muối lactat Dưới tác dụng của vi khuẩn butyric, đường và acid lactic bị phân giải thành acid butyric, CO2, H2, rượu ethylic, rượu butylic, aceton, acid acetic, acid capronic và acid caprilic

Những vi khuẩn butyric thuộc giống Clostridium Đây là trực khuẩn lớn, chuyển động,

sinh bào tử, kỵ khí bắt buộc Nhiệt độ tối thích cho phát triển là 30 ÷ 40oC Chúng rất nhạy với môi trường acid, pH tối thích cho phát triển là 6,9 ÷ 7,3 và chúng ngừng sinh

trưởng ở pH<4,9 Hay gặp hơn cả là Clostridium butyricum và Clostridium

pasteurianum

Vi khuẩn butyric rất có hại đối với rau muối chua vì chúng cản trở sự phát triển của nấm men, làm dưa khú khi muối dưa chưa kịp chua, làm sản phẩm rau có mùi hôi thối, khó chịu

Khi vi khuẩn này phát triển ở thực phẩm, chỉ cần thay đổi pH sang môi trường acid là

có thể ức chế được chúng Nhưng diệt vi khuẩn này rất khó vì chúng có mặt rộng rãi

trong tự nhiên, ở bất kì nguyên liệu thực phẩm nào, tham gia vào vòng tuần hoàn vật chất và sinh bào tử có khả năng chịu nhiệt rất cao

iii Vi khuẩn gây thối

Các vi sinh vật phân huỷ các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ thường được gọi là các vi sinh vật gây thối, trong số này vi khuẩn đóng vai trò quan trọng Vi khuẩn gây thối có thể là hiếu khí hoặc kỵ khí, tạo thành hay không tạo thành bào tử Chúng là các thể ưa

ấm, ưa nhiệt hoặc ưa lạnh Đa số trong chúng rất nhạy cảm với độ acid và hàm lượng NaCl trong môi trường

Vi khuẩn gây thối chia làm hai loại: loại hiếu khí và loại yếm khí

- Loại yếm khí gồm Clostridium putrificum, Bacillus botulinus…

- Loại hiếu khí gồm Bacillus subtilis (trực khuẩn cỏ khô), Bacillus mesenterius

(trực khuẩn khoai tây)…

2.2.2 Nấm men

Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm men có cấu tạo đơn bào, không di động, thường sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi và phân cắt Nhóm này được phân bố rộng rãi trong tự nhiên (đất, nước, không khí và đặc biệt là ở rau quả, các sản phẩm lương thực, thực phẩm)

Nấm men có thể hoạt động trong hầu hết quá trình lên men rau cải, có thể hiện diện với số lượng rất ít trong nước muối dưa vào những ngày đầu sau khi ngâm muối

(Etchell et al., 1956; trích dẫn bởi Lê Mỹ Hồng, 1999) Nấm men thường hoạt động ở

giai đoạn lên men chính của quá trình muối dưa cho đến khi lượng carbohydrat không còn nữa

Giống nấm men thường gặp là Saccharomyces, có tế bào hình cầu, hình elip và hình ống Loại được sử dụng rộng rãi là Saccharomyces cereviceae, có ý nghĩa quan trọng

trong lên men lactic

Nấm men oxy hoá Debaryomyces memdarnaefcien, Saccharomyces rouxii, Pichia

ohmeri, … có thể sử dụng acid lactic và hạ thấp độ acid của nước muối, tạo điều khiện

cho các vi khuẩn gây hư hỏng phát triển Acid sorbic được sử dụng để làm giảm sự phát triển của nấm men oxy hoá

2.2.3 Nấm mốc

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

là các nấm lớn có quần thể Nấm mốc thuộc vi nấm (nấm hiểm vi), phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có cấu trúc hình sợi phân nhánh, thường phát triển rất nhanh trên bề mặt cơ chất thành các dạng lông tơ, dạng mạng nhệnh hoặc sợi bông, một số tạo thành

màng hoặc lớp mỏng gọi là hệ sợi nấm Nấm mốc còn tạo khuẩn ty ở dạng bột màu xanh, màu vàng, màu trắng, màu đen…

Nấm mốc là loại vi sinh vật hiếu khí bắt buộc điển hình Nấm mốc có thể phát triển được ở một số môi trường mà nấm men và vi khuẩn không thể phát triển được như môi trường có áp suất thẩm thấu cao, môi trường có độ acid lớn và môi trường có độ

ẩm thấp

Nhiều loại nấm mốc có lợi có thể sử dụng trong công nghiệp sản xuất các chế phẩm enzym, tổng hợp hữu cơ, chất kháng sinh, Nhưng bên cạnh đó, nhiều nấm mốc làm

hư hỏng sản phẩm thực phẩm, gây bệnh cho người, động thực vật

Trong và sau quá trình lên men lactic thường gặp các loài mốc như Aspergillus,

Oidium lactis,… Đặc biệt là loài sinh enzyme thuỷ phân pectin, có thể gây hư hỏng

quan trọng do enzyme làm mền cấu trúc mô rau cải Enzyme thuỷ phân pectin có thể hiện diện trong rau cải lúc ngâm muối hoặc là có thể sinh ra do nấm mốc sinh sống trên bề mặt nước muối dưa

2.3 Cơ sở khoa học của quá trình lên men

2.3.1 Mối liên quan giữa sinh trưởng và sự tạo thành sản phẩm

Trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, toàn bộ quá trình sinh trưởng của vi sinh vật gắn liền với sự thay đổi theo thời gian của các điều kiện nuôi cấy Trong môi trường, các chất dinh dưỡng theo thời gian sẽ giảm, tương ứng lúc ấy số lượng tế bào vi sinh vật sẽ tăng lên Đồng thời hoạt tính trao đổi chất của tế bào cũng sẽ thay đổi Lúc này các sản phẩm trao đổi chất có thể có vai trò khác nhau đối với tế bào

Ta có thể chia các sản phẩm ra làm hai loại:

- Loại sản phẩm mà sự hình thành của nó gắn liền với sinh trưởng của vi sinh vật như các chất trao đổi bậc I, các enzyme, các sản phẩm của quá trình lên men

Sự tổng hợp các sản phẩm này xảy ra trong thời gian sinh trưởng và còn có thể tiếp tục sao khi sinh trưởng đã kết thúc

- Loại các sản phẩm mà sự hình thành của chúng không cần thiết cho sinh trưởng của vi sinh vật, như các chất trao đổi bậc II Sự tổng hợp các chất này xảy ra sau khi sinh trưởng đã kết thúc (ở vào pha cân bằng) Giai đoạn này của sự tạo thành sản phẩm được gọi là giai đoạn sản xuất

Tuy vậy cũng có nhiều sản phẩm mà sự hình thành của nó không nằm trong hai trường hợp trên Sản phẩm vừa được hình thành ở giai đoạn dinh dưỡng vừa tiếp diễn sau khi sinh trưởng đã kết thúc (các amino acid)

Từ đó cho thấy, trong công nghệ lên men đòi hỏi nhà sản xuất phải biết sản phẩm của mình cần thu được ở giai đoạn nào của quá trình nuôi cấy, đồng thời phải biết tìm ra

biện pháp để tối ưu hoá quá trình nuôi cấy để từ đó sẽ cho hiệu suất tạo sản phẩm cao nhất Điều cần thiết là phải tìm ra trạng thái sinh lí của vi sinh vật mà ở đó năng suất tạo ra sản phẩm đạt cao nhất và duy trì nó trong thời gian dài Tuy nhiên, trong sản xuất các sản phẩm, nhiều khi người ta cũng gặp phải trường hợp ngoại lệ là vi sinh vật đạt trạng thái sinh trưởng, phát triển tối ưu không đồng thời với việc cho ra một sản phẩm với hiệu suất cao nhất Đây là một vấn đề khá phức tạp cần có sự đầu tư nghiên cứu

Trong công nghệ lên men, cái đích cuối cùng cần phải đạt tới là: từ cơ chất ban đầu với một dung tích lên men nhỏ đến mức cho phép , trong thời gian ngắn, có thể thu hoạch sản phẩm mong muốn với năng suất cao nhất Có vậy giá thành mới hạ Một qui trình công nghệ như vậy mới hoàn thiện (Trần Thị Thanh, 2001)

2.3.2 Cơ sở khoa học của quá trình lên men

Trong quá trình lên men xảy ra hàng loạt quá trình: quá trình trích ly hay thẩm thấu của các chất từ mô tế bào thực vật, quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật (chủ yếu là

vi khuẩn lactic), quá trình tạo axit lactic, quá trình ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối bởi axit lactic và muối, quá trình tạo hương của sản phẩm Quá trình lên men

hoàn toàn là quá trình tự nhiên, gây ra bởi nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau

Cơ sở khoa học của quá trình muối chua là quá trình lên men lactic nhờ tác dụng của muối ăn NaCl Muối có tác dụng chủ yếu là gây ra hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào dịch rau làm cho dịch bào tiết ra Trong dịch bào có chứa nhiều đường và một số chất dinh dưỡng khác, tạo điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩn lactic phát triển Ngoài ra, muối còn tạo ra hương vị đặt trưng cho sản phẩm và có tác dụng bảo quản sản phẩm

do đa số vi sinh vật gây thối bị ức chế hoạt động bởi muối (nồng độ 5 ÷ 7%), làm cho sản phẩm có chất lượng tốt

Quá trình lên men lactic trong rau muối chua là kết quả hoạt động của một số vi khuẩn

và nấm men Các vi khuẩn lactic có hoạt độ khác nhau nên cường độ lên men lactic của sản phẩm phụ thuộc vào dạng của hệ vi khuẩn có trong đó Một số vi khuẩn lactic đồng hình chuyển hoá hầu hết lượng đường trong sản phẩm thành acid lactic, trong khi một số vi khuẩn lactic dị hình thì ngoài acid lactic còn tạo ra một số sản phẩm khác như acid acetic, rượu ethylic, CO2, manitol và dextran chúng tạo ra mùi vị đặc trưng cho sản phẩm cuối cùng

Trong quá trình muối chua rau, ngoài các vi khuẩn lactic còn có vi sinh vật lạ phát triển Các vi sinh vật lạ này cũng phân huỷ đường như vi khuẩn butyric, vi khuẩn acetic, vi khuẩn gây thối và một số vi sinh vật khác Các nấm mốc làm cho acid lactic

bị phân giải tạo thành nhiều chất làm giảm hương vị, chất lượng, gây hư hỏng sản phẩm Quá trình muối chua rau quả cần thực hiện sao cho vi khuẩn lactic hoạt động mạnh và ức chế hoạt động của các vi sinh vật lạ khác

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic

Đặc điểm của các biến đổi vi sinh xảy ra trong khi muối chua rau phụ thuộc vào các điều kiện của quá trình Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong rau muối chua là nồng độ muối ăn, hàm lượng đường trong sản phẩm (đường có sẳn trong nguyên liệu và đường bổ sung thêm), pH của sản phẩm, nhiệt độ lên men của sản phẩm và sự hiện diện của oxy trong quá trình lên men Có yếu tố ảnh hưởng nhiều

và có yếu tố ảnh hưởng ít, nhưng yếu tố nào cũng dễ dẫn đến việc tạo ra một sản phẩm

có chất lượng không tốt

i Acid/ pH của môi trường lên men

pH của môi trường ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của vi sinh vật, sự có mặt của ion H+ sẽ tác động lên tế bào vi sinh vật theo nhiều cách:

- Ảnh hưởng trực tiếp lên bề mặt tế bào làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng từ đó dẫn đến hoạt độ của các loại enzym bị giảm

- Nồng độ ion H+ ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất dinh dưỡng trong môi trường

- pH môi trường khác còn làm độ phân tán chất keo và độ xốp của thành tế bào không đồng đều cho nên việc chống lại các tác động bên ngoài sẽ khác nhau dẫn đến làm thay đổi hình dạng của tế bào

Đối với các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường thường không ảnh hưởng đến các sản phẩm đặc trưng của quá trình lên men còn đối với các vi khuẩn lên men lactic dị hình thì ngược lại

- Khi pH của môi trường cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic

- Khi pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid lactic còn có thêm nhiều sản phẩm khác

Qua nhiều nghiên cứu người ta nhận thấy rằng lượng di-acetyl tạo ra nhiều nhất tại pH

từ 4,6 đến 5,2 đây chính là yếu tố làm tăng mùi hương cho sản phẩm Tác dụng của chất kháng sinh do các vi khuẩn lactic sinh ra cũng bị ảnh hưởng bởi pH môi trường

pH môi trường tác động trực tiếp lên vi sinh vật, là một nhân tố có tính quyết định sự

hình thành mùi vị sản phẩm lên men (Lui, 2003; Montet et al., 2006) Hầu hết vi

khuẩn lactic thiên về điều kiện pH gần trung tính (Demain 2000; Battcock and Ali, 2001) Nếu ở môi trường acid cao thì các vi khuẩn gây chua sẽ kém hoạt động, quá trình chuyển hoá đường thành acid sẽ chậm lại vì những vi sinh vật có khả năng hoạt động ở môi trường có nồng độ cao sẽ bắt đầu hoạt động song song với vi khuẩn lactic, ngăn cản tác dụng của vi khuẩn gây chua làm hàm lượng đường trong nguyên liệu không thể chuyển hết thành acid lactic được, pH tối ưu cho các vi khuẩn lactic

Azam-hoạt động là 5,5-6 Sự giảm nhanh pH tại thời điểm bắt đầu sự lên men góp phần quan

trọng đối với chất lượng của sản phẩm cuối (Viander et al., 2003) Nồng độ acid lactic

tạo thành phụ thuộc vào hàm lượng đường trong nguyên liệu, nồng độ muối, nhiệt độ lên men, dạng vi sinh vật trong lên men Hương vị sản phẩm ngon nhất khi hàm lượng lactic đạt 0,8 ÷ 1,2% (Trần Minh Tâm, 2002)

ii Nồng độ muối ăn

Vai trò của muối ăn rất quan trọng, nó quyết định sự lên men tốt hay xấu và ảnh hưởng đến hương vị của dưa cải Muối có nhiều tác dụng trong việc muối chua

- Gây hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào rau, làm cho nước, đường và một số chất dinh dưỡng ở trong rau tiết ra, tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật lactic phát triển, làm cho sản phẩm đạt được chất lượng cao

- Hạn chế hoạt động của vi khuẩn gây thối góp phần kéo dài thời gian bảo quản

- Tạo hương vị cho sản phẩm

Thành phần chủ yếu của muối ăn là NaCl, ngoài ra còn có những tạp chất như các chất khoáng không tan, các ion Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ Các tạp chất có thể gây nên các vấn

đề liên quan đến chất lượng sản phẩm Tạp chất vôi có thể làm giảm độ acid của sản phẩm cuối Tạp chất magie đưa đến vị đắng hơn, tạp chất sắt có thể làm biến đen sản

phẩm, cacbonat có thể dẫn đến cấu trúc mềm (Lal el al., 1986)

Tiêu chuẩn muối ăn sử dụng trong sản phẩm là hàm lượng Ca2+, Mg2+ không vượt quá 0,7 % (Ca2+=0,6% và Mg2+=0,1%)

Trong quá trình muối chua cần chọn nồng độ muối thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn lactic và ức chế sự phát triển của vi sinh vật lạ Nồng độ muối ăn 2% sẽ làm

giảm hoạt động của nhiều loại vi sinh vật, trong đó có vi khuẩn butyric và nhóm Coli,

hoạt động của vi khuẩn lactic thì ít bị ảnh hưởng Nồng độ muối 5-6% sẽ ức chế hoàn toàn hoạt động của vi khuẩn butyric và trực khuẩn đường ruột, còn vi khuẩn lactic giảm hoạt độ 30%, nếu nồng độ muối quá cao thì vi khuẩn lactic cũng sẽ bị ức chế Bên cạnh đó, nồng độ muối sử dụng cũng thay đổi tuỳ theo loại nguyên liệu và nhiệt

độ môi trường Sử dụng nước muối với nồng độ khác nhau dẫn đến sự khác nhau về lượng acid hình thành Sự sinh ra acid nhiều xảy ra trong nước muối có nồng độ muối thấp và acid ít hơn trong dung dịch nước muối có nồng độ muối cao (Jones, 1940: trích dẫn bởi Viander et al 2003) Sự tăng nồng độ muối đã dẫn đến sự giảm nhẹ tổng lượng acid tạo thành nhưng không ảnh hưởng khác biệt rõ rệt đến sự sinh acid hoặc sự

sử dụng đường (Veldhuis et al., 1941; trích dẫn bởi Montet et al., 2006) Ngoài ra

nồng độ muối cũng ảnh hưởng đến cấu trúc của sản phẩm do nó tác động đến sự ức

chế enzyme pectinolytic (Bell & Etchells, 1961; Bell et al., 1950; trích dẫn bởi Viander et al 2003)

iii Hàm lượng đường

Đường là thành phần quan trọng để tích tụ acid lactic thúc đẩy quá trình lên men, đối với nguyên liệu có hàm lượng đường thấp thì độ acid cần thiết cho dưa muối chua không đạt chất lượng Nguyên liệu thích hợp cho quá trình muối chua là 1,5-3%, trường hợp nguyên liệu có lượng đường thấp thì có thể bổ sung nguyên liệu phụ có hàm lượng đường cao: củ hành, cà rốt, (Trần Minh Tâm, 2002)

Một vài nghiên cứu cho thấy, sự bổ sung đường vào dung dịch nước muối trước hoặc trong khi lên men đã không gây nên thay đổi đáng kể độ acid nước muối khi so sánh với mẫu đối chứng Hơn nữa, không có bằng chứng về sự tăng thêm của sự hình thành acid khi đường được bổ sung vào thời điểm bắt đầu hoặc sau khi sự lên men đã được

tiến hành (Veldhus et al., 1941; trích dẫn bởi Montet et al., 2006) Tuy nhiên, sự bổ

sung đường đã đưa đến sự tăng đáng kể phần trăm bọt khí hình thành Người ta tìm thấy rằng sự bổ sung đường đã đưa đến sự tăng rõ rệt mật số vi khuẩn sinh acid với sự tăng không đáng kể độ acid cuối cùng Còn mật số nấm men cao hơn một chút so với

sự lên men mà đường đã được bổ sung vào (Veldhuis et al., 1940; trích dẫn bởi

Montet et al., 2006)

iv Nhiệt độ lên men

Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng lớn đến thời gian lên men, lượng acid tạo thành và chất lượng sản phẩm

Nhiệt độ thích hợp để các vi khuẩn lactic phát triển là trên dưới 26 Ở khoảng nhiệt độ

30 ÷ 37oC tốc độ lên men nhanh nhưng ở nhiệt độ này các vi sinh vật bất lợi cũng phát triển (Trần Minh Tâm, 2002) Do đó người ta thường giữ nhiệt độ lên men khoảng 20

÷ 30oC Nhưng chú ý cũng không nên đưa nhiệt độ xuống quá thấp Ở nhiệt độ dưới

20oC, quá trình lên men diễn ra rất chậm không có lợi cho sản xuất Ở nhiệt độ cao hơn chúng vẫn phát triển nhưng lại thuận lợi hơn cho vi khuẩn butyric gây thối ở thực phẩm Trong phạm vi thích hợp khi nhiệt độ tăng thì sự lên men tăng

v Sự hiện diện của oxy

Sự lên men lactic cần tiến hành ở điều kiện yếm khí Các vi khuẩn lactic hoạt động trong điều kiện kỵ khí tuỳ tiện Thành phần khí ở thời điểm ngâm muối ảnh hưởng lớn

đến tỉ lệ sự phát triển của vi khuẩn trong dịch lên men (Daeschel et al, 1985) Nếu có

oxy trong quá trình lên men thì vi khuẩn sẽ ưu tiên phát triển sinh khối Do đó trong quá trình lên men cần hạn chế sự có mặt của oxy bằng cách đậy kỹ và nén chặt khối dưa khi muối (Trần Minh Tâm, 2002) Các vi khuẩn lạ như các vi khuẩn acetic, các nấm men và nấm mốc có khả năng làm giảm chất lượng sản phẩm lại hoạt động trong điều kiện hiếu khí cao độ, và khi không có không khí thì không phát triển được

2.4 Tình hình nghiên cứu chế biến sản phẩm muối chua có liên quan

Mặt dù là phương pháp bảo quản thứ yếu ở các nước văn minh phương Tây nhưng muối chua và sự lên men vẫn là phương pháp quan trọng để bảo quản một vài loại rau, ngay cả những quốc gia phát triển cao vì chúng đem lại giá trị cảm quan mong muốn cho sản phẩm, giúp sản phẩm có thể tiêu thụ được quanh năm Góp phần giải quyết được nguồn rau tươi thường thu hoạch theo mùa vụ và dễ biến đổi chất lượng, đòi hỏi công nghệ và nguồn năng lượng trong sản xuất thấp

Hiện nay những nghiên cứu nhằm rút ngắn thời gian lên men bằng việc sử dụng những giống vi khuẩn thuần chủng để lên men đã được tiến hành Người ta đã tiến hành nuôi cấy và phân lập các giống vi khuẩn lên men để có thể rút ngắn thời gian lên men nhưng vẫn giữ được chất lượng sản phẩm Bên cạnh đó, để bảo quản sản phẩm lâu dài

và tiện lợi cho việc buôn bán, những nghiên cứu về kỹ thuật bao gói chân không đã được thực hiện Tại Việt Nam, nghiên cứu của Nguyễn Đức Lượng, Lương Đức Phẩm, Trần Minh Tâm sản xuất bắp cải muối chua với qui mô nhỏ Thời gian lên men là 10 ngày ở 20oC, quá trình lên men ngừng lại khi lượng acid lactic đạt 1,5 ÷ 2,4% , mùi vị tốt nhất khi nồng độ acid đạt 0,8 ÷ 1,2% (Trần Minh Tâm, 2002) Tuy nhiên trong quá trình muối chua rau có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như nồng độ muối, hàm lượng đường, nhiệt độ, pH, , do đó cần quan tâm điều khiển các yếu tố đó

để tránh các hiện tượng hư hỏng xảy ra trong quá trình muối chua để sản phẩm có chất lượng ổn định, có giá trị cảm quan cao

(Nguồn:http://www.foodproductdesign.com/cms/CMSsubcategory.asp/subcat/1020/sectionid/463 )

Ở nước ta các sản phẩm muối chua rất đa dạng và phong phú như cà chua, cà pháo, bắp cải, củ kiệu, tỏi muối chua Chúng là một trong những món ăn yêu thích của người dân Việt Nam

Nhiều quốc gia trên thế giới nổi tiếng với sản phẩm muối chua như: Kimchi của người Hàn Quốc, Baechoo kim chi của Triều Tiên Sauerkraut (bắp cải muối chua) được sản xuất ở Châu Âu thế kỉ 19, đặc biệt là ở Đức Sauerkraut được sản xuất với qui mô công nghiệp vì giá trị dinh dưỡng của nó mang lại (sản phẩm Sauerkraut chứa một hàm lượng vitamin C tương đương với một số loại trái cây có múi); Hoàng gia Anh sử dụng sản phẩm này để ngừa bệnh Sorbut (bệnh thiếu vitamin C) thay thế cho các loại trái cây vì chúng đắt tiền (Foundamentals of Microbiology, 6th, 2001 được trích dẫn bởi Lâm Thị Việt Hà, 2005) Dưa chuột muối chua được sản xuất rộng rãi ở Châu Phi, Châu Á, Châu Mỹ Latinh Khalpi là món dưa chuột muối chua được ưa chuộng trong

những tháng hè ở Nepal (Karki, 1986)

Gần đây, việc nghiên cứu cải thiện cấu trúc rau quả muối chua, đặc biệt là dưa leo

cũng đã được quan tâm ở nhiều nơi trên thế giới Bescheur et al., (1979) đã khuyến

cáo việc bổ sung CaCl2 ở nồng độ 0,4% giúp cải thiện cấu trúc dưa leo muối chua Tang & McFeeters (1983) đã bước đầu nghiên cứu tác động của việc cải thiện cấu trúc dưa leo muối chua dựa trên sự thúc đẩy hoạt động của PME, làm thay đổi độ ester hóa

của pectin và hình thành pectate – Calci Voldřich et al (2009) đã xác nhận hiệu quả

của việc bổ sung Ca2+trong cải thiện đáng kể cấu trúc của dưa leo muối chua Đồng thời, tác giả cũng khẳng định vai trò của việc bổ sung Ca2+trong duy trì độ cứng chắc sản phẩm trong suốt thời gian bảo quản Đây cũng chính là cơ sở cho việc nghiên cứu tiền xử lý nhằm cải thiện chất lượng dưa leo muối chua trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

3.1.1 Địa điểm, thời gian

Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Thời gian: Từ ngày 03/01/2011 đến 22/04/2011

Cải bẹ được thu mua chủ yếu từ nguồn rau của hộ gia đình ở Bình Minh

ii Phụ gia và hóa chất sử dụng

- Muối NaCl

- Fehling (A + B)

- AgNO3

- Chất chỉ thị K2CrO4

- Cùng một số hóa chất khác dùng trong phân tích

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu

Khảo sát các yếu tố chính của quy trình chế biến có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như công đoạn xử lý, lên men

Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3-2 lần Kết quả phân tích và đánh giá cảm quan được tính toán thống kê bằng chương trình Stagraphics Bảng số liệu là trung bình của 3 lần lặp lại

Lấy thông số tối ưu của thí nghiệm trước làm cơ sở cho thí nghiệm sau

Chuẩn bị mẫu: trong suốt quá trình thí nghiệm, cải bẹ được thu mua ở cùng một vựa

rau Chọn cải bẹ không bị khuyết tật, bầm, dập nát, sâu, bệnh và có khối lượng tương đối đồng đều khoảng 0,3 đến 0,4kg Độ già của rau tốt nhất mới chớm có hoa Không nên sử dụng rau quá già cũng như rau quá non Loại bỏ phần bẹ già ở sát gốc cây Sau

khi cải bẹ được chọn lựa theo đúng yêu cầu thì rửa sạch để loại bỏ đất, cát, tạp chất và một số lớn vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu Nguyên liệu được sử dụng nguyên cây trong chế biến

Hình 2: Cải bẹ nguyên liệu

Qui trình thí nghiệm tham khảo

Dung dịch muối Cải bẹ (nguyên cây)

Làm nguội

Lên men

Thành phẩm

Hình 3: Quy trình chế biến cải muối chua

3.2.2 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả

Các chỉ tiêu cơ bản được phân tích, đo đạc theo phương pháp được tổng hợp ở bảng 3

Bảng 3: Phương pháp phân tích và đo đạc các chỉ tiêu

hết các acid có trong thực phẩm với phenolphthalein làm chất chỉ thị màu

Hàm lượng đường tổng số

(%)

Phương pháp Lane – Eynon Dựa vào phản ứng của

đường nghịch đảo khử đồng trong dung dịch Fehling

3.2.3 Phương pháp xử lý kết quả

Phân tích phương sai (ANOVA) theo kiểm định LSD để kết luận về sự sai khác giữa trung bình các nghiệm thức Số liệu được thu thập và xử lý bằng phần mềm Statgraphic 3.1

3.3 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

3.3.1 Xác định thành phần cơ bản của nguyên liệu

Các thành phần cơ bản của cải bẹ, đường mía như độ ẩm, đường tổng số và vitamin C được xác định Đây chính là cơ sở cho việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình muối chua cải bẹ

3.3.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và nguyên liệu đến chất lượng cải muối chua

Mục đích: Nhằm chọn ra tỉ lệ nước chần và nguyên liệu thích hợp

Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành với 1 nhân tố, ba lần lặp lại

Nhân tố A - Tỉ lệ nước chần và cải bẹ

÷ 3,3

Kết quả theo dõi:

Thí nghiệm được tiến hành với hai nhân tố, 2 lần lặp lại

Nhân tố B - Nhiệt độ (C0) Nhân tố C - Thời gian (giây)

Cải bẹ sau khi chọn lựa các cây có kích thước tương đối đồng đều được xử lý làm sạch,

để ráo Tiến hành chần với tỉ lệ nước chần tối ưu từ thí nghiệm 1 ở các mức thời gian

và nhiệt độ bố trí như trên Làm nguội trong nước lạnh rồi cho vào dụng cụ lên men, sau đó rót dung dịch muối NaCl 2%, đường 3%, bổ sung CaCl2 0,75% đã được thanh trùng để nguội và cho lên men, đồng thời xác định thời gian lên men cần thiết với điểm dừng lên men là khi sản phẩm đạt đến độ acid cần thiết hay pH của dịch lên men nằm trong khoảng 3,0 ÷ 3,3

Kết quả theo dõi:

Thí nghiệm được tiến hành với hai nhân tố, ba lần lặp lại

Nhân tố D - Nồng độ muối Nhân tố E - Nồng độ đường

Cải bẹ sau khi chọn lựa các cây có kích thước tương đối đồng đều được xử lý làm sạch,

để ráo Tiến hành chần với tỉ lệ chần tối ưu từ thí nghiệm 1 ở các thời gian và nhiệt độ tối ưu của thí nghiệm 2 Làm nguội trong nước lạnh rồi cho vào dụng cụ lên men, sau

đó rót dung dịch muối NaCl, đường với các nồng độ khác nhau, bổ sung CaCl2 0,75%

đã được thanh trùng để nguội và cho lên men, đồng thời xác định thời gian lên men cần thiết với điểm dừng lên men là khi sản phẩm đạt đến độ acid cần thiết hay pH của dịch lên men nằm trong khoảng 3,0 ÷ 3,3

Kết quả theo dõi:

Cải bẹ sau khi chọn lựa các cây có kích thước tương đối đồng đều được xử lý làm sạch,

để ráo Tiến hành chần trong nước nóng với tỉ lệ chần tối ưu của thí nghiện 1 ở các thời

gian và nhiệt độ tối ưu của thí nghiện 2 Làm nguội trong nước lạnh rồi cho vào dụng

cụ lên men, sau đó rót dung dịch muối NaCl, đường tối ưu ở thí nghiệm 3 có bổ sung CaCl2 ở các nồng độ khác nhau, đem thanh trùng để nguội và cho lên men, đồng thời xác định thời gian lên men cần thiết với điểm dừng lên men là khi sản phẩm đạt đến độ acid cần thiết hay pH của dịch lên men nằm trong khoảng 3,0 ÷ 3,3

Kết quả theo dõi:

Xử lý, làm sạch

Làm nguội

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Xác định thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu

Việc xác định các thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu đóng vai trò quyết định đến chất lượng sản phẩm cuối Trong quá trình muối chua, rau củ sẽ chịu sự chi phối lớn bởi hàm lượng đường trong nguyên liệu Thành phần hóa học cơ bản của cải bẹ và đường míađược phân tích và tổng hợp ở bảng 4, 5

Bảng 4: Thành phần hóa học cơ bản của cải bẹ

Bảng 5: Thành phần hóa học cơ bản của đường mía

4.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và cải đến chất lượng của sản phẩm

Trong quá trình gia nhiệt ngoài giá trị nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm thì tác động của sự truyền nhiệt cũng có tác động đáng kể đến sự

đồng đều chất lượng của sản phẩm Sự truyền nhiệt cũng được chi phối bởi tỉ lệ nước chần và nguyên liệu, do đó việc khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và nguyên liệu

(tính theo % acid lactic) Không chần

Ngày lên m en

Không ch ầ n 6:1

8:1 10:1 12:1

Hình 8: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH dịch lên men trong suốt quá trình lên men theo tỉ lệ

nước chần

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

8:1 10:1 12:1

Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng acid lactic trong sản phẩm

trong suốt thời gian lên men

Khi tiến hành chần nguyên liệu ở các tỉ lệ nước chần khác nhau thì sản phẩm lên men đạt yêu cầu sau 7 ngày đối với mẫu không chần và 6 ngày ở các tỉ lệ còn lại với pH chấp nhập trong khoảng 3,23 đến 3,3 Hàm lượng acid giữa các mẫu có sự khác biệt ý nghĩa giữa mẫu không chần, chần ở tỉ lệ 6:1 so với mẫu chần ở tỉ lệ 8:1, 10:1, 12:1 sau quá trình lên men Mẫu chần ở tỉ lệ 10:1, 12:1 đạt hàm lượng acid lactic cao nhất 0,75%

Nguyên nhân chủ yếu là do khi nguyên liệu được chần ở tỉ lệ nước chần càng cao thì

sự truyền nhiệt tác động đồng đều lên nguyên liệu làm cho tế bào nguyên liệu bị phá hủy, các chất trong dịch tế bào như đường, khoáng dễ thoát ra tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men lactic, các vi khuẩn lactic hoạt động mạnh ức chế các vi sinh vật bất lợi khác nên tạo được hàm lượng acid lactic cao và ít các sản phẩm phụ nên có thể rút ngắn được thời gian lên men Ở mẫu 6:1, 8:1 do tỉ lệ nước chần thấp nên khi chần nhiệt độ của nước chần giảm xuống và không đủ ngập nguyên liệu nên sự truyền nhiệt không ổn định và đồng đều như đối với tỉ lệ 10:1, 12:1

Bên cạnh đó, quá trình gia nhiệt có ảnh hưởng đến cấu trúc của tế bào Cấu trúc là đặc

điểm chính ảnh hưởng đến sự chấp nhận của người tiêu dùng về sản phẩm muối chua Tiến hành đo đạc sự thay đổi cấu trúc sản phẩm tương ứng với từng tỉ lệ chần, kết quả được tổng hợp ở bảng 7

Bảng 7: Ảnh hưởng tỉ lệ nước chần và cải đến cấu trúc sản phẩm

(Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%)

(1)H/H0: tỷ lệ độ cứng sản phẩm sau quá trình lên men và nguyên liệu tươi

Từ kết quả bảng 7 cho thấy, với tỉ lệ nước chần khác nhau không chỉ ảnh hưởng đến sự thay đổi pH, hàm lượng acid mà còn tác động đến cấu trúc của sản phẩm Độ giòn của sản phẩm giảm khi so sánh với nguyên liệu tươi, thể hiện ở giá trị H/H0 nhỏ hơn 1 Ở mẫu không chần cho kết quả H/Ho thấp nhất có thể do sự hoạt động của enzyme phân giải pectin làm cấu trúc cải bị mền Các mẫu được chần cho kết quả H/H0 cao hơn điều này có lẽ là do tác dụng nhiệt của quá trình chần đến cấu trúc của rau muối chua tác động đến sự thẩm thấu muối, CaCl2 vào trong cấu trúc tế bào, gây nên sự thay đổi

trong cấu trúc pectin (Kim et al, 1988)

Với mẫu ở tỉ lệ nước chần là 10:1 cho cấu trúc cứng chắc hơn các mẫu còn lại nhưng không khác biệt ý nghĩa đối với mẫu 12:1, nhưng có khác biệt ý nghĩa đối với các mẫu không chần, 6:1 và 8:1

Khi tiến hành đánh giá cảm quan mức độ ưa thích cũng như màu sắc, mùi vị thì mẫu 10: 1 cũng cho kết quả cao so với các mẫu khác, được thể hiện ở bảng 8

Bảng 8: Ảnh hưởng của tỉ lệ nước chần và cải đến giá trị cảm quan sản phẩm

(Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%)

Từ kết quả trên cho thấy tỉ lệ nước chần và nguyên liệu cũng có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Tỉ lệ nước chần và cải bẹ thích hợp cho chất lượng sản phẩm là 10: 1 Tuy nhiên, ngoài yếu tố của quá trình truyền nhiệt thì nhiệt độ và thời gian chần cũng

là yếu tố quan trọng không kém tác động đến chất lượng sản phẩm Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm ra giá trị nhiệt độ và thời gian chần tối ưu cho sản phẩm là cần thiết

4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chần đến chất lượng của sản phẩm

Quá trình gia nhiệt có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc (độ cứng) của tế bào, pectin bị phá

vỡ và những đặc tính vật lý của tế bào cũng thay đổi theo Tuy nhiên, nếu sự gia nhiệt thích hợp thì không những hạn chế được việc giảm cấu trúc mà còn góp phần cải thiện

cấu trúc sản phẩm (Vu et al., 2003)

Bảng 9: Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian chần đến pH cuối dịch lên men và hàm lượng acid sản phẩm

chần, giây

pH cuối dịch lên men

Hàm lượng acid trong sản phẩm (tính theo % acid lactic)