ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÊN MEN SẢN XUẤT DƯA MUỐI

Nói chung, thành phần của cải gồm các chất khác nhau như : nước, gluxit đường, tinh bột, xenluloza, pectin, chất chát, chất màu, các axit hữu cơ, các chất chứa nitơ trong đó kể cả protei

I- Nguyên liệu

1 Cải bẹ

- Tên tiếng Anh là: mustard green, mustard cabbage, Chinese mustard green

- Tên khoa học: Brassica juncea (thuộc loài: Brassica juncea, giống:Brassica)

1.1 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của cải luôn thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố : giống, điều kiện gieo trồng, mức độ chín, quá trình thu hoạch, vận chuyển và bảo quản

Nói chung, thành phần của cải gồm các chất khác nhau như : nước, gluxit (đường, tinh bột, xenluloza, pectin, chất chát, chất màu, các axit hữu cơ, các chất chứa nitơ trong đó kể cả protein, các chất khô, các vitamin, các enzyme và khoáng chất …)

Thành phần hóa học của cải bẹ (% khối lượng):

* Nước liên kết: chiếm không quá 6% khối lượng , là thành phần nước tham gia vào các thành phần keo của hệ mixen và đồng thời là lượng nước chứa các ion hoặc phân tử của các chất hòa tan

Thành phần của nước là chỉ tiêu quan trọng trong việc bảo quản nguyên liệu, thời gian và khả năng bảo quản của nguyên liệu phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng nước vì nó là dung môi hòa tan các chất hữu cơ, chất khoáng và cũng là chất tham gia vào quá trình xảy ra trong rau củ Hàm lượng nước mất từ 5%-7% thì rau bị héo, đồng thời ảnh hưởng đến quá trình co nguyên sinh, phá vỡ sự trao đổi chất bình thường trong các tế bào, mặt khác nó còn kích thích sự hoạt động của các men ở trong rau củ Quá trình bốc hơi phụ thuộc vào trạng thái nước ở trong tế bào của chúng

Thành phần nước cũng là chỉ tiêu quan trọng trong giai đoạn cắt nhỏ nguyên liệu chuẩn bị cho quá trình muối chua, lượng nước càng nhiều làm nguyên liệu càng dễ gãy nát, thất thoát dịch bào gây tổn thất đường - nguyên liệu cho quá trình lên men Chính vì vậy cần phải có giai đoạn làm héo nguyên liệu để giảm hàm lượng nước trước khi cắt nhỏ

b) Gluxit

Là thành phần chủ yếu trong hàm lượng chất khô của rau cải ( cũng như các loại rau), gluxit là nguồn dự trữ năng lượng cho các quá trình sống của rau quả tươi khi

bảo quản Vì lượng chất khô trong rau không nhiều nên lượng glluxit cũng không nhiều(4,5% lượng chất khô), độ sinh năng lượng của rau không lớn lắm ( 100g rau cho 25-40kcal)

Mặc khác, gluxit còn là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng sản phẩm rau, trong thành phần của rau có các loại gluxit khác nhau như : đường, tinh bột, xenluloza, hemixenluloza và các chất khác như : inulin…

 Đường

Trong rau hàm lượng đường từ 0.8-12% lượng gluxit Khi nghiên cứu đường trong rau ta cần chú ý đến các loại đường tự do quan trọng sau: D.fructoza, D.glucoza, saccaroza

- Glucoza : là loại đường tương đối phổ biến trong các loại rau, chúng thường ở dạng tự do, ngoài ra nó còn ở dạng liên kết trong các phân tử gluxit phức tạp, trong thành phần phân tử saccaroza, pectin, tinh bột, xenluloza, hemixemluloza và một số hợp chất khác

- Fructoza : cũng có nhiều trong rau ở dạng tự do hoặc ở cùng glucoza Đối với

cơ thể thì fructoza dễ tiêu hóa hơn glucoza vì fructoza dễ thấm vào máu hơn Đôi khi chúng ta còn thấy các gốc của phân tử fructoza có thành phần của phân tử polysaccarit inulin và saccaroza

- Saccaroza : với tác dụng của enzyme invectaza ở dạ dày, đường saccaroxza dễ bị thủy phân thành glucoza và fructoza Nhìn chung trong rau các loại hàm lượng đường saccaroza nhiều hơn ở các loại quả

 Xenluloza

Chủ yếu là ở vỏ làm nhiệm vụ cấu tạo nên màng tế bào và bảo vệ cho rau củ Xenluloza không tan trong nước và các dung môi khác Khi đun nóng với acid vô cơ thì xenluloza thủy phân thành glucoza, xenluloza làm tăng độ rắn chắc cho nguyên liệu

Hàm lượng xenluloza chiếm khoảng 0.5-2% thay đổi tùy theo các loại rau, hàm lượng xenluloza có ảnh hưởng đến mùi vị, trạng thái và độ tiêu hóa của rau củ : loại có ít xenluloza thì dễ tiêu hóa hơm, có mùi vị thơm ngon; loại có nhiều xenluloza thì rắn và khó tiêu hóa vì xenluloza trong cơ thể người không thể tiêu hóa được, nhưng với một lượng ít sẽ có tác dụng co thắt ruột, thuận lợi cho tiêu hóa Xenluloza không phải là chất dinh dưỡng đối với cơ thể chúng ta nhưng cũng cần một lượng ít để giúp bài tiết dễ dàng Xenluloza có ảnh hưởng đáng kể trong bảo quản, chống va chạm cơ học vì tính bean vững của nó che chở cho rau củ khỏi bị dập nát

Trong bảo quản xenluloza không bị biến đổi gì Tuy nhiên, khi bảo quản bắp cải, xenluloza bị giảm đi (có thể do bị thủy phân) Lượng xenluloza trong rau là 0.2-2.8% tùy giống và loại rau (cà, bắp cải, rau cần có 1.5%, măng 3%) cũng có khi cao hơn ( dưa chuột 4-5%) Thành phần của xenluloza trong cải bẹ là 1,4%.(chất xơ)

 Hemixenluloza:

Là polusaccarit cao phân tử cùng với xenluloza tạo màng tế bào thực vật Các hexozan như galactan, mangan và các pentozan như araban, xilan thuộc nhóm

hemixenluloza khi thủy phân cho đường Phần lớn hemixenluloza không tan trong nước trừ một số pentozan

c) Các chất pectin

Trong rau củ có các hợp chất cao phân tử gần giống gluxit, chúng là pectin Trong pectin gồm có : protopectin, pectin và acid pectin, các chất này khác nhau về cấu tạo phân tử và tính chất hóa học

 Protopectin

Có ở lớp ngoài màng tế bào, đồng thời ở khoảng gian bào chúng tạo thành những bản mỏng gắn liền các màng tế bào lại với nhau Propectin không hòa tan trong nước, chúng làm cho các củ quả chưa chin rắn lại Sự thủy phân protopectin dưới tác dụng của men protopectinaza tùy theo mức độ chin của rau củ mà protopectin chuyển thành pectin hòa tan làm yếu sự liên hệ giữa các tế bào dẫn đến rau củ bị mềm Khi đun nóng dưới tác dụng của axit, kiềm thì trở thành pectin hòa tan

 Pectin

Là sản phẩm phân giải của protopectin, pectin có trong quả chin nhiều hơn ở rau Pectin dễ tan trong nước lạnh và có ở dịch tế bào ở rau quả, đóng vai trò quan trọng trong trao đổi nước của sự chuyển hóa các chất và trong quá trình chin Dưới tác dụng của kiềm loãng hoặc men pectinaza, pectin thủy phân tạo thành rượu metylic và các chất keo đông tụ có tính axit gọi là axit pectin, ở trong sản phẩm thủy phân của pectin thường có đường (arabimoza, galactoza ) và axid citric, axid acetic là sản phẩm phân giải axit pectic

Trong thành phần của rau quả các chất pectin không nhiều, khoảng 1-1.5% ( trong cà rốt và bí đỏ 2.5%), Trong quá trình lớn lên và chin của rau củ, hàm lượng pectin luôn biến đổi, cao nhất khi chin tới, sau đó bị giảm đi vì bị demetoxin và depolime hóa

d) Các axit hữu cơ

Ở rau quả thường có pH < 7 nghĩa là chúng có môi trường axit Đối với các loại rau có pH < 5.5 ( thuộc loại chua ), còn loại rau có pH > 5.5 ( thuộc loại không chua)

Trong các loại rau thường có các loại axit hữu cơ sau: acid malic, acid acetic, acid lactic và hàm lượng không lớn lắm các acid khác: acid formic, xalixilic, sucinic , benzoic Acid acetic và acid lactic thường có nhiều trong một số rau củ bị sâu bệnh, hoặc bị vi sinh vật phá hoại

e) Protein

Hàm lượng protein trong rau không lớn 1.6%,chủ yếu là các protein không hoàn hảo, thiếu các axit amin không thay thế Hàm lượng protein trong nguyên liệu không ảnh hưởng đến quy trình công nghệ nhưng cũng làm tăng giá trị dinh dưỡng trong sản phẩm

f) Vitamin

Trong rau cải lượng vitamin cũng không được phong phú, chủ yếu là vitamin C,

B1, B2, B3

Rau quả là nguồn cung cấp vitamin C chủ yếu,có hai dạng chủ yếu: dạng khử là axit L.ascorbic tự do và dạng oxy hóa là axit dehidroascorbic, hai dạng này có thể chuyển hóa thuận nghịch

Vitamins Đơn vị % trong 100g Vitamin C, total ascorbic acid mg 70.0

C cho nên trong một số rau nấu chin ( bắp cải ) hàm lượng vitamin C khi xác định có thể không giảm hoặc lại tăng so với rau tươi

Vitamin C trong sản phẩm phân bố không đều, ví dụ trong lõi bắp cải hàm lượng vitamin C gấp đôi ở lá bẹ

Hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu khá cao và được bảo vệ tốt trong môi trường axit khi muối chua nên trong sản phẩm vẫn còn khá nhiều vitamin C

g) Chất khoáng

Trong rau củ chất khoáng một phần ở dạng muối của các axit hưu cơ và vô cơ như các sunfat, photphat, silicat… và một phần ở trong thành phần của các hợp chất cao phân tử ở dạng các nguyên tố (ví dụn như Mg trong phân tử clorofin, lưu huỳnh và photpho trong thành phần của protit )

Tổng các chất khoáng được xác định theo hàm lượng tro còn lại sau khi đốt một lượng rau củ nhất định Tro của rau củ có phản ứng kiềm, độ kiềm của tro là hàm lượng ml dung dịch acid 0.1N dùng để trung hòa 1g tro

Hàm lượng tro của cải bẹ là :1.1% trong đó thành phần các chất có trong bảng dưới đây

Minerals Đơn vị % trong 100g

Manganese, Mn mg 0.480

Bảng 2: Hàm lượng các chất khoáng trong 100g nguyên liệu

1.2 Tính chất của cải bẹ

Tính chất vật lý của cải bẹ phụ thuộc vào giống, loại, chế độ chăm bón và thời điểm thu hoạch của rau

* Điều kiện chăm sóc: nhóm cây này thuộc loại cây ưa lạnh, thời gian sinh trưởng dài (120-150 ngày)

* Khối lượng: cây phát triển mạnh và trọng lượng có thể đạt tới 3-4 kg

* Màu sắc : lúc còn xanh màu của rau chủ yếu được quyết định bởi màu của clorofin Trong quá trình muối lượng clorofin bị phân hủy và thay vào đó là màu thật của sản phẩm Màu này được quyết định chủ yếu bởi hàm lượng beta carotene, lutein, và zeaxanthin Thường thì sản phẩm có màu vàng.Hàm lượng các chất này trong nguyên liệu theo bảng sau:

Các chất màu Đơn vị Hàm lượng

Lutein + zeaxanthin mcg 9900 Bảng 3 : thành phần các chất màu trong 100g nguyên liệu

* Độ giòn: độ giòn của nguyên liệu phụ thuộc và thành phần của protopectin trong nguyên liệu

1.3 Tính chất công nghệ

Muối chua là một phương pháp lên men truyền thống, nó được sử dụng để kéo dài thời gian bảo quản của rau quả, cũng là để làm nên một món ăn mới Phương pháp này sử dụng đường có sẵn trong nguyên liệu để chuyển hóa thành axit lactic nhờ vi khuẩn lactic Phương pháp này có thể dùng với nhiều nguồn nguyên liệu, nhưng nguyên liệu cải bẹ được sử dụng phổ biến và rộng rãi ở Việt Nam nhất Đơn giản vì nguồn nguyên liệu này khá phong phú, lại dễ trồng ở nhiều vùng miền, rẻ tiền

1.4 Tiêu chuẩn chọn nguyên liệu

Nên dùng loại nguyên liệu cải bẹ có hàm lượng đường cao, và mô lá không quá giòn để sản phẩm đỡ gãy nát

 Yêu cầu đối với nguyên liệu:

- Không nên dùng bắp cải quá non, quá già hoặc bị sâu bệnh

- Cải bẹ tươi được lưu trữ vài ngày để hơi héo, khi cắt nhỏ đỡ gãy nát

- Phải cắt bỏ những lá xanh và lá có khuyết tật trước khi tiến hành muối

2 Nguyên liệu phụ

2.1 Củ hành tím

Tên khoa học: Allium schoenoprasum

Củ hành tím được bổ sung vào quá trình lên men trong muối chua nhằm mục đích:

- Hồn thiện: Làm tăng hương vị cho sản phẩm

- Bảo quản: do hành tím được cho là có chất kháng sinh có tác dụng bảo quản

sản phẩm Trong thành phần của nó có chứa chất alliin bản chất là một sulfoxide nó là một dẫn xuất của amino acid cysteine Khi hành bị cắt và làm nát thì enzyme alliinase

sẽ làm biến đổi alliin thành allicin, một chất kháng sinh

2.2 Tỏi

Danh pháp khoa học: Allium sativum

Trong tỏi có chứa iod và tinh dầu (100kg tỏi chứa 60÷200g tinh dầu) Thành phần chủ yếu của tinh dầu tỏi là allycin, allicin là một chất kháng sinh có tác dụng diệt vi khuẩn rất mạnh Trong tỏi tươi không có allycin mà chỉ chứa allyn (một acid amin) Do tác dụng của enzym alynase có sẵn trong tỏi nên khi bảo quản sẽ cho ra allycin Allycin với nồng độ 1/8500÷1/125000 đủ sức ức chế

sự sinh trưởng của các vi khuẩn Staphylococcus, thương hàn, tả, lị, bạch

hầu,…

Vì vậy bổ sung tỏi với mục đích:

- Bảo quản: ức chế sự sinh trưởng của các vi sinh vật có hại

- Hoàn thiện: là một gia vị làm tăng hương vị cho sản phẩm

Bảng 4 Thành phần chất dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của tỏi

2.3 Ớt

Danh pháp khoa học: Capaicumonimumlin

Chất gây cay chủ yếu trong ớt là capcaisin (0,5÷0,2%) Capcaisin là một alcaloid, phần lớn tập trung ở biểu bì của giá noãn Chất này với nồng độ 1/100.000 vẫn còn gây cay và không bị biến đổi trong môi trường kiềm Ngoài ra trong ớt còn có capcisin

0,01÷0,18%) xuất hiện khi quả chín, có trạng thái dầu lỏng và là hoạt chất gây đỏ nóng Trong ớt còn có những chất khác như: capsantin là chất màu có tinh thể thuộc loại caroten, vitamin B1, vitamin B2, vitamin C (0,80÷1,08%), acid citric, acid malic,…

Mục đích hoàn thiện: tăng hương vị cho sản phẩm

2.4 Muối ăn (NaCl)

Muối ăn có tính sát trùng nhẹ, ức chế một số vi sinh vật nhưng không diệt được vi sinh vật ưa muối

Muối ăn góp phần vào việc tạo vị cho sản phẩm Trong sản phẩm rau muối chua, muối ăn có tác dụng chủ yếu là gây ra hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào rau làm dịch bào trong rau tiết ra Trong dịch bào có chứa đường và các chất dinh dưỡng khác sẽ tạo điều kiện tốt cho vi khuẩn lactic hoạt động và phát triển tạo sự lên men tốt, làm sản phẩm đạt chất lượng cao

Vì vậy việc bổ sung NaCl với mục đích: bảo quản, hoàn thiện, khai thác

Thành phần chủ yếu của muối ăn là NaCl, ngoài ra còn có n hững tạp chất như các chất khoáng không tan, các ion Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ Lượng nước trong muối ăn thay đổi rất nhiều, nếu độ ẩm không khí lớn hơn 75% thì muối ăn hút nước nhiều

Trong muối ăn có nhiều CaCl2, MgCl2 Độ hòa tan của hai muối này lớn hơn

độ hòa tan của NaCl rất nhiều Khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan của hai muối này rất cao Do đó, nếu hàm lượng của hai muối này chiếm tỉ lệ cao trong muối ăn thì sẽ làm giảm đáng kể độ hòa tan của muối NaCl Nếu như trong muối ăn có từ 0,15÷0,18 % muối CaCl2, MgCl2 thì muối ăn sẽ có vị đắng

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%)

2.5 Đường

Đường được sản xuất từ củ cải đường hoặc từ mía đường Ở nước ta là một nước nhiệt đới nên đường được sản xuất từ cây mía Trong quá trình muối chua đường có tác dụng sau:

- Hoàn thiện: Tạo hương vị hài hòa cho sản phẩm

- Bảo quản: Kìm hãm một số vi sinh vật có hại

- Chuẩn bị: Là môi trường tốt cho nấm men và vi khuẩn phát triển

Đường có thành phần chủ yếu là saccharose, có cấu tạo phân tử là C12H22O11 Đường có dạng tinh thể màu trắng, rất dể tan trong nước với tỉ lệ nước:đường là 1:2 Đường không tan trong dung môi hữu cơ

Bảng 5 Chỉ tiêu về đường saccharose sử dụng trong sản xuất

Vi khuẩn lên men lactic được Pasteur tìm ra từ sữa bị chua Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae, thường có dạng hình cầu (hoặc ovan)

và hình que Được xếp vào 4 nhóm: Streptococcus, Pediococcus,

Lactobacillus, Leuconostoc Đây là những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn

không tạo bào tử Tất cả vi khuẩn lactic đều không chuyển động, gram dương, hô hấp yếm khí

Đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5÷1,5µm Các tế bào hình cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi có chiều dài khác nhau Kích thước tế bào trực khuẩn lactic từ 1÷8µm Trực khuẩn đứng riêng rẻ hoặc kết thành chuỗi

Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau khi tạo thành acid lactic trong môi trường, và sức chịu acid (hay độ bền acid) cũng rất khác nhau

Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid lactic cao hơn (khoảng 2÷3%) liên cầu khuẩn (khoảng 1%) Các trực khuẩn này có thể phát triển ở

pH 3,8÷4 (cầu khuẩn không thể phát triển được 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÷350C,ưa nhiệt là 40÷450C và ưa lạnh là thấp hơn 50C Khi gia nhiệt khoảng 60÷800C thì hầu hết chúng bị chết sau 10÷30 phút

Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic thường gặp ở trong đất, trong nước, trong

không khí, nhưng chủ yếu là ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm (trên các loại rau, quả, sữa, thịt,…)

b Phân loại

Vi khuẩn lên men lactic bao gồm 2 loại

- Loại vi khuẩn lên men lactic điển hình (lên men đồng hình)

- Loại vi khuẩn lên men lactic không điển hình (lên men dị hình)

 Vi khuẩn lên men lactic điển hình

Chúng lên men đường và cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (khoảng

90÷98%) Bao gồm các vi khuẩn sau:

Bacterium brassiceae fermentati

Bacterium cucumeris fermentati

Giống Lactobacillus: là giống được sử dụng rộng rãi, là loài có khả năng chịu

đựng pH acid thấp

- Lactobacillus acidophilus: trực khuẩn dài Đây là loại ưa nhiệt, nhiệt

độ tối thiểu cho sinh trưởng là 200C và tối thích là 37÷400C Trực khuẩn này được phân lập từ ruột trẻ em và bê mới đẻ

- Lactobacillus bulgaricus: trực khuẩn tròn (đôi khi dạng hạt),

thường kết thành chuỗi rất dài được tìm ra do Mesnhicov ở sữa chua Bungari Có khả năng lên men được đường glucose, không lên men được đường saccharose Đây là loại ưa nhiệt, nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển

là 45÷500C, nhiệt độ tối thiểu là 15÷200C, có khả năng tạo acid rất cao (từ 2,5÷3,7% acid lactic)

- Lactobacillus plantarum: trực khuẩn nhỏ, thường kết thành đôi hoặc

chuỗi Là loại ưu ấm, nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng là 300C, tích tụ được khoảng 1,3% acid Loại này tìm thấy chủ yếu trong rau muối chua và ủ xylo thức

ăn xanh dùng cho chăn nuôi Flening (1969) đã kết luận rằng sự đóng góp quan trọng nhất của vi khuẩn này là việc tạo mùi vị cho sản phẩm lên men và sinh ra hàm lượng acid để bảo quản, ngăn cản những vi sinh vật không mong muốn có thể sinh ra mùi xấu cho sản phẩm

Giống Streptococcus: là loại vi khuẩn không nha bào, có khả năng lên men

nhiều loại đường như: glucose, lactose, maltose,…

- Steptococcus cremoris: thường tạo thành một chuỗi dài Tế bào có kích thước 0,6÷0,7 m, thường phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Streptococcus lactis Nhiệt độ phát triển tối ưu là 25÷350C, nhiệt độ tối đa là 35÷380C Lên men glucose và galactose

- Steptococcus lactis: cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn khi còn non,

kết song đôi thành chuỗi ngắn Đây là loại ưu ấm, nhiệt độ tối ưu 30÷350C, Nhiệt độ tối thiểu cho sự phát triển là 100C và tối đa là 40÷050C Trong môi trường chúng có khả năng tích tụ được khoảng 0,8÷1% acid Một số chủng tạo thành bacterioxin ở dạng nizin, là một hợp chất có hoạt tính chất kháng sinh chỉ được dùng trong bảo quản

- Streptococcus thermophilis: hình cầu kết thành chuỗi dài, phát triển

tốt nhất ở 40÷450C, trong quá trình lên men chúng có khả năng tích tụ được khoảng 1% acid

 Nhóm vi khuẩn lên men lactic không điển hình

Chúng có khả năng sử dụng được đường pentose và acid citric để lên men Nhóm này gây lên men phức tạp hơn nhóm vi khuẩn lên men lactic điển hình Chúng tạo nên trong môi trường ngoài acid lactic còn có các sản phẩm khác như: acid acetic, rượu ethylic, CO2, H2 và một số chất thơm (ester, diacetyl, ) Nhóm vi khuẩn này gồm một số loại sau:

Lactobacillus brevis

Lactobacillus pentoaceticus

Lactobacterium – coli – aerogennes

Betabacterium brevis

Streptobacterium brassicae fermentati

Giống Leuconostoc: có dạng hình cầu nhưng trong môi trường acid thì tế bào dài ra và nhọn ở hai đầu Trong số đó, Leuconostoc mensenteroides cùng với một số vi khuẩn lactic đồng hình khác như Lactobacillus plantarum

tham gia vào việc chế biến rau muối chua

- Streptobacterium brassicae fermentati: thường thấy chúng có trong

dịch lên men chua rau cải Thường tồn tại tế bào đơn hoặc ghép thành từng đôi hoặc chuỗi ngắn và thường tạo thành chuỗi dài hình sợi Đuôi tế bào thường uốn cong lại Khi lên men rau cải chua tạo thành acid lactic, acid acetic

và rượu (đến 2,4%) và CO2 Chúng lên men saccharose tốt hơn lactose

- Lactobacillus bervis: tìm thấy chủ yếu trong muối chua bắp cải, rau

cải, dưa chuột, nên nó còn được gọi là "trực khuẩn bắp cải" Trong lên men, ngoài tạo thành acid lactic (1,2%) nó còn tạo thành acid acetic, rượu ethylic (2,4%) và CO2 Đồng thời tạo hương làm sản phẩm có hương vị dễ chịu

Lactobacillus pentoaceticus: là trực khuẩn, không sinh bào tử Nhiệt độ

thích hợp cho sự phát triển là 30÷350C Vi khuẩn này chỉ lên men được đường glucose

- Lactobacterium lycopersici: Là trực khuẩn gram dương, sinh hơi,tế bào

tạo thành chuỗi hay đơn, có khi tạo thành từng đôi một khi lên men tạo thành rượu, acid latic, acid acetic và CO2, chúng có khả năng tạo bào tử Tế bào sinh dưỡng thường chết ở 77÷800C

- Lactobacterium – coli – aerogenes: là giống đại diện của lên men lactic dị

hình Có dạng hình que, không hình thành bào tử, nhiệt độ thích hợp cho phát trển là 35÷380C Thường gặp loại này trong nước, trên bề mặt rau quả, trong ruột người và động vật, trong sữa chua,… Sản phẩm của vi khuẩn này là acid lactic, acid acetic, acid succinic, rượu ethylic, CO2, H2O và indol

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

chuyển động, sinh bào tử, kỵ khí bắt buộc Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển là 30÷400C Chúng rất nhạy cảm với môi trường acid, pH tối thích cho sự phát triển là 6,9÷7,3 và chúng ngừng sinh trưởng ở pH < 4,9 Hay gặp hơn cả là

Clostridium butyricum, Clostridium pasteurianus và Clostridium saccharobutyricum

Vi khuẩn butyric rất có hại đối với rau muối chua vì chúng tạo acid butyric Acid butyric là một loại acid lỏng, không màu, có mùi hắc khó chịu ngay khi chỉ có một lượng rất nhỏ, 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 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

1.3 Vi khuẩn gây thối

Các vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ thường được gọi là các vi sinh vật thối rữa, trong số này vi khuẩn đóng vai trò quan trọng

Vi khuẩn thối rữa có thể là kỵ khí hoặc hiếu khí, tạo thành hoặc 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 yếm khí và loại kỵ khí

- Loại yếm khí: Clostridium putrificum và Bacillus botulinum

 Clostridium putrificum: trực khuẩn sinh bào tử, chuyển động, bào tử chịu

nhiệt cao Bào tử tương đối lớn nằm ở phía đầu làm cho tế bào có hình dùi trống Vi khuẩn này không lên men các hydratcarbon chỉ phân huỷ protein Protein bị phân hủy tạo thành NH3, H2S Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 37÷430C và tối thiểu là 50C

Ngoài ra còn có loài Proteus vulgaris là thể kỵ khí tùy tiện, trực khuẩn nhỏ,

gram âm, không sinh bào tử Tùy thuộc vào điều kiện sống, các tế bào của loài này thay đổi hình dạng và kích thước đáng kể Đặc điểm của loài này là chuyển động rất nhanh, sinh trưởng trong môi trường giàu hydrratcarbon sẽ tạo thành lượng lớn CO2 và H2 Tính chất gây thối rữa của loài này được thể hiện rất rõ khi chúng phân hủy các sản phẩm có protein thành các chất H2S, NH3 và indol Chúng phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 25÷370C, ngừng sinh trưởng khoảng 50C

- Loại hiếu khí: Bacillus subtilis (trực khuẩn cỏ khô) và Bacillus

mesenteroides (trực khuẩn khoai tây)

 Bacillus subtilis: trực khuẩn kết thành chuỗi dài, ngắn khác nhau và tế bào

có thể đứng riêng rẽ Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 36÷500C và tối

đa khoảng 500C Bào tử chịu nhiệt khá cao

 Bacillus mesenteroides: trực khuẩn gần giống với Bacillus subtilis Nhiệt

độ tối thích cho sinh trưởng là 36÷450C và tối đa là 50÷550C Ở pH 4,5÷5

loài này ngừng phát triển Bacillus mesenteroides có hoạt tính amylase

và protease cao hơn so với Bacillus subtilis, nhưng lên men đường lại kém

hơn

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 trong những ngày đầu sau khi ngâm muối Nấm men thường hoạt động ở giai đoạn lên men chính của quá trình muối chua cho đến khi lượng carbohydrat không còn nữa

 Phân loại một số nấm men chủ yếu sau:

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 cerevisiae, có ý

nghĩa quan trọng trong lên men lactic

 Các loại nấm men có tính chất oxy hóa:

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 quả thể Nấm mốc thuộc vi nấm (nấm hiển 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 long tơ, dạng mạng nhện 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,…Đối với rau muối chua nấm mốc xuất hiện trên bề mặt gây mùi vị khó chịu cho sản phẩm và có một số loài tiết ra độc tố gây ngộ độc thức ăn Bên cạnh đó, nhiều loài nấm mốc có lợi được sử dụng trong công nghệ sản xuất các

chế phẩm enzym, tổng hợp hữu cơ, chất kháng sinh,…

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 một số vi khuẩn không 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 Trong quá trình lên men lactic thường gặp các

loài nấm mốc như: Aspergillus, Oidium lactis,… Đặc biệt nhất là sinh enzym

thủy phân pectin, có thể gây hư hỏng quan trọng do enzym làm mềm cấu trúc mô rau cải Enzym thủy 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

III - Quy trình công nghệ

1.Quy trình

- Bảo quản: làm giảm lượng vi sinh vật bám trên rau, cũng như những dư lượng thuốc trừ sâu

Rửa xối:

Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo các chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm Thường dùng tia nước phun (áp suất 1,96 – 2,94.105 N/m2, tức 2–3 at) hay vòi hoa sen để xối Thời gian rửa càng nhanh càng tốt Để nước rửa ít bị nhiễm bẩn, người ta dùng nước rửa chảy liên tục trong các bể

Tuy nhiên, tùy theo độ dơ của nguyên liệu mà ta có nhiều mức độ rửa khác nhau:

Rửa thô : loại bẩn cơ học

Rửa sạch : rửa với nước có pha muối loãng hoặc hóa chất khử bỏ bẩn hóa học

Rửa tinh : rửa trong nước có sục khí ozon để khử trùng, loại bỏ bẩn sinh học

 Các biến đổi của nguyên liệu:

o Biến đổi vật lý:độ ẩm tăng do tiếp hàm lượng nước thay đổi

o Biến đổi hĩa học:Hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C

o Biến đổi vi sinh: giảm vi sinh vật bám trên bắp cải

o Biến đổi hố sinh và hố lí :khơng thay đổi đáng kể

o Biến đổi cảm quan: nhìn sạch sẽ và tươi hơn

 Thiết bị: sử dụng máy rửa thổi khí

Nguyên lý hoạt động:

- Tác dụng cọ rửa là không khí được quạt gió thổi vào làm cho nước và nguyên liệu bị đảo trộn Các tạp chất bám bên ngoài sẽ được tách ra Đồng thời các vật nhẹ như lá, rác… sẽ nổi trên mặt nước

- Còn rau theo băng chuyền tiếp tục qua bộ phận xối là hệ thống hoa sen Nước xối sạch rau và rau theo băng chuyền qua bộ phận khác Một số lưu ý khi rửa rau

- Ở đây rau được cho vào từng bồn và được rửa theo nguyên tắc như trên, vì rau rất dễ bị dập nên ta phải điều chỉnh áp lực nước cho thích hợp

- Máy rửa thổi khí có thể rửa 500–700 kg nguyên liệu/1 giờ

- Nước rửa: là yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trình – độ sạch của nguyên liệu Vì thế nước rửa phải đủ tiêu chuẩn nước sạch, đảm bảo các chỉ tiêu do Viện vệ sinh dịch tễ (Bộ Y tế) qui định

Nước có độ cứng cao thường làm cho nguyên liệu rau quả chắc hơn và

ít nở hơn như vải, nhãn, dưa chuột dòn, cứng hơn nhưng một số rau họ đậu (có nhiều tinh bột) lại dễ bị sượng Nói chung độ cứng của nước rửa không quá 20 mg/ml ( ở đây tính theo muối CaCO3) Nếu dùng nước thiên nhiên như ao, hồ, đầm, sông thì phải qua hệ thống lọc trong và sát trùng bằng cách cho qua nhiều lớp sỏi, cát, than hoặc đánh phèn

Người ta thường sát trùng nước bằng vôi clorua (3CaOCl2.Ca(OH)2.3H2O) Nồng độ Clo có tác dụng sát trùng trong nước là

- Bảo quản: làm giảm lượng nước trong nguyên liệu , giảm sự phát triển của vi sinh vật

 Các biến đổi của nguyên liệu:

o Vật lý:độ ẩm giảm( hàm lượng nước giảm 5%-7%, từ lượng nước ban đầu 91% xuống khoảng 84%), khối lượng nguyên liệu giảm

o Hĩa học:Hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C, hàm lượng chất khơ tăng

o Vi sinh: trong quá trình phơi lượng vi sinh vật giảm nhưng cũng cĩ thể bị nhiễm thêm một số vi sinh vật khác vào làm tăng lượng vi sinh vật

o Hố sinh và hố lí :khơng thay đổi đáng kể

o Cảm quan: hơi héo, màu đậm hơn

 Phương pháp thực hiện : phơi trên sàng ( thiết kế để cách mặt đất )

- Phơi là một hình thức làm khô rẻ tiền nhất so với các loại sấy khác và chất lượng cũng đảm bảo nếu phơi đúng kỹ thuật và thời tiết thuận lợi

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phơi :

Nhiệt độ không khí

Độ ẩm không khí

Vận tốc không khí

Loại sân phơi

Chiều dày lớp nguyên liệu và số lần đảo trở trên sân

2.3 Cắt:

 Mục đích :

- Chuẩn bị cho quá trình lên men sau này (tăng diện tích bề mặt, thuận tiện cho quá trình lên men )

- Hồn thiện: định dạng kích thước cho sản phẩm

 Các biến đổi của nguyên liệu:

o Vật lý:diện tích bề mặt tăng, thay đổi kích thước của miếng dưa

o Hĩa học:Hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C, cĩ thể tổn thất hàm lượng đường trong nguyên liệu

o Vi sinh, hố sinh và hố lí :khơng thay đổi đáng kể

 Thiết bị: cĩ thể sử dụng máy cắt

 Nguyên lý hoạt động: Máy cắt gồm 1 tấm bằng ngang, băng tải truyền động và các tấm cắt Cải bẹ được đi vào đầu bên trái và đi ra ở đầu bên phải Băng tải được đặt phía trên tấm bằng, chuyển động ngang bằng bánh đai truyền động, trên

đĩ cĩ gắn các thanh ngang đặt ngang cĩ độ rộng và khoảng cách giữa các thanh

cố định tạo thành các bản gạt đầy nguyên liệu đi về phía đầu ra Ở phía đầu ra cải

bẹ sẽ bị cắt bởi hệ thống dao đặt ngang và tiếp tục bị cắt bởi hệ thống dao đặt đứng Sau đĩ cải bẹ sẽ bị đẩy ra cửa thĩat về phía tấm chặn cong nhằm đổi hướng cho các miếng cải bẹ nhỏ rớt xuống băng tải đi vào thiết bị chần Kích thước cải

bẹ sẽ được tối ưu hĩa bằng các thay đổi khỏang cách giữa các dao trong hệ thống dao đặt đứng và đặt ngang.

 Thơng số kỹ thuật:

o Cắt cải thành từng miếng dài khoảng 5-6cm, ngang 2-3cm

2.4 Chần:

 Mục đích :chuẩn bị và bảo quản

o Chuẩn bị: cho quá trình lên men sau này

o Bảo quản: loại bớt vi sinh vật trước khi vào lên men

o Hồn thiện: làm cho sản phẩm giịn hơn

 Các biến đổi của nguyên liệu:

- Hĩa học: hao hụt một số Vitamin, chủ yếu là Vitamin C.Tuy nhiên việc bổ sung CaCl2 cĩ nhiều cơng dụng giúp nâng cao chất lượng dưa chua sau này: Bên cạnh đĩ CaCl2 cũng cĩ khả năng ngăn cản phản ứng hố nâu, do tác dụng tạo phức của Ca với các acid amin Ngồi ra CaCl2 sẽ kết hợp với pectin cho ra pectat-canxi tạo màng cứng bao bọc sản phẩm, giúp cho sản phẩm giịn hơn Tính chất này tuỳ thuộc vào phản ứng giữa ion Ca2+ với nhĩm carboxyl của pectin Khi nồng độ CaCl2 cao ( trên 0.2% ) thì lượng acid lactic sinh ra trong sản phẩm sẽ bị giảm

- Vi sinh: quá trình chần sẽ tiêu diệt các vi sinh vật lạ bám trên bề mặt nguyên liệu và một số enzym cĩ trong nguyên liệu như: peroxydase, tirosinase, phosphorilase, polyphenoloxydase,…Tránh được hiện tượng sẫm màu cho sản phẩm

- Cảm quan: tăng độ giịn, tránh được hiện tượng hĩa nâu

 Thiết bị: chần thùng quay (rotary drum blancher)

o Nguyên lý hoạt động của thiết bị:

- Sản phẩm đi vào trong thùng quay và được hệ thống vít đẩy đi bên trong thùng Bên trong thùng có 2 phần được ngăn cách với nhau bằng tường cách nhiệt Rau trái được đẩy đi từ từ ở phần được đun nóng, trong thời gian khoảng 1-2ph, đó cũng chính là thời gian chần của sản phẩm Sau đó rau được đẩy qua phần làm lạnh để giảm nhiệt độ của sản phẩm Sau đó cho ra ngoài

Mặt cắt ngang của thiết bị chần thùng quay

Nguyên lý hoạt động của thiết bị chần thùng quay

Hình các thiết bị trong thực tế