Ở Việt Nam, bên cạnh nước mắm thì nước tương là loại nước chấm không thể thiếu được trong những bữa cơm hằng ngày của mỗi gia đình. Tuy Trung Quốc là xứ sở đầu tiên của của nước tương lên men, nhưng khi nước tương du nhập vào Việt Nam, được nhân dân Việt Nam chế biến thì nước tương đã mang phong cách và khẩu vị đặc trưng của người Việt Nam. Ngày nay, không chỉ các nước ở châu Á: Việt Nam, Trung Quốc, Nhật Bản, Philiphine,... ưa chuộng nước tương mà ngay cả các nước châu Âu và châu Mỹ cũng rất thích vị ngọt đặc biệt của loại nước chấm này. Trong quy trình sản xuất nước tương, quá trình thủy phân protein là quá trình quan trọng nhất quyết định đến đặc tính về chất lượng của sản phẩm (Thành phần hóa học, màu sắc, mùi vị của sản phẩm). Có 2 phương pháp thủy phân, ta có thể dùng xúc tác sinh học (Hệ enzyme của vi sinh vật) hoặc dùng xúc tác hóa học (Acid hay kiềm) để thủy phân protein. Và cũng dựa vào phương pháp thủy phân protein này mà người ta phân nước tương thành 2 loại: Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men và nước tương sản xuất theo phương pháp hóa giải. Trong giới hạn của Seminar này, em xin trình bày quy trình sản xuất nước tương theo phương pháp lên men bằng nấm mốc Aspergillus Oryzae, nêu ra những biến đổi của sản phẩm. Qua đó, có được cái nhìn tổng quát hơn về công nghệ sản xuất nước tương trong nước và trong khu vực tạo cơ sở để đề ra những cách khắc phục nhược điểm làm cho sản phẩm ngày càng hoàn thiện hơn.
Trang 1Trường Đại học Cần Thơ Khoa Nông Nghiệp và sinh học ứng dụng
Lớp Công nghệ thực phẩm
Cà Mau ─ Khóa 2012
(Ctu.edu.vn)
Đồ Án Công Nghệ Quy trình sản xuất nước tương
Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
Tiến sỹ Huỳnh Thị Phương Loan Nguyễn Trường An
CM1208N020
Trang 2Chương 1: Đặt vấn đề.
Ở Việt Nam, bên cạnh nước mắm thì nước tương là loại nước chấm không thể thiếu được trong những bữa cơm hằng ngày của mỗi gia đình Tuy Trung Quốc là xứ sở đầu tiên của của nước tương lên men, nhưng khi nước tương du nhập vào Việt Nam, được nhân dân Việt Nam chế biến thì nước tương đã mang phong cách và khẩu vị đặc trưng của người Việt Nam Ngày nay, không chỉ các nước ở châu Á: Việt Nam, Trung Quốc, Nhật Bản, Philiphine, ưa chuộng nước tương mà ngay cả các nước châu Âu và châu Mỹ cũng rất thích vị ngọt đặc biệt của loại nước chấm này.
Trong quy trình sản xuất nước tương, quá trình thủy phân protein là quá trình quan trọng nhất quyết định đến đặc tính về chất lượng của sản phẩm (Thành phần hóa học, màu sắc, mùi vị của sản phẩm) Có 2 phương pháp thủy phân, ta có thể dùng xúc tác sinh học (Hệ enzyme của vi sinh vật) hoặc dùng xúc tác hóa học (Acid hay kiềm) để thủy phân protein Và cũng dựa vào phương pháp thủy phân protein này mà người ta phân nước tương thành 2 loại: Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men và nước tương sản xuất theo phương pháp hóa giải.
Trong giới hạn của Seminar này, em xin trình bày quy trình sản xuất nước tương theo phương pháp lên men bằng nấm mốc Aspergillus Oryzae, nêu ra những biến đổi của sản phẩm Qua đó, có được cái nhìn tổng quát hơn về công nghệ sản xuất nước tương trong nước và trong khu vực tạo cơ sở để đề ra những cách khắc phục nhược điểm làm cho sản phẩm ngày càng hoàn thiện hơn.
Trang 3Chương 2: Nội dung.
I/ Giới thiệu về nước tương.
Nước tương là loại dung dịch có màu nâu đen với vị mặn và mùi thơm đặc trưng Nước tương được làm bởi sự lên men đậu nành, lúa mì và muối với hỗn hợp của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn Sự lên men là thực chất của tiến trình thủy phân bằng enzyme, các hợp chất proteins, carbohydrats và thành phần khác của đậu nành và lúa mì thành peptides, amino acids, đường, alcolhols, acid và các hợp chất thấp - phân tử khác bởi các enzyme của vi sinh vật
Sự lên men nước tương có nguồn gốc từ Trung Quốc qua nhiều thế kỷ và sau đó được giới thiệu qua Nhật Bản và các nước phương Đông khác Nước tương được tiêu thụ ở hầu hết các quốc gia ở phương Đông và được dùng trong gia vị trong bữa ăn luôn đặt ở bàn Sản phẩm này được biết như Chang - yu ở Trung Quốc, Shoyu ở Nhật Bản, Kecap ở Indonesia, Kanjang ở Nam Triều Tiên, Toyo ở Philippine và See - iew ở Thái Lan Ở thế giới phương Tây, sản phẩm có tên Soy Sauce Nhật Bản là nước dẫn đầu về công nghiệp nước tương trên thế giới, Nhật Bản đã sử dụng thành công trong việc sản xuất nước tương quy mô lớn với sự thêm vào giống nấm men và vi khuẩn thuần chủng (Wang and Hesseltine, 1979)
Nguồn nguyên liệu để sản xuất tương rất đa dạng và phong phú, nhất là ở điều kiện nước ta Các loại ngũ cốc như: Đậu nành, gạo, ngô, bột mì, đều có thể dùng để sản
Trang 4xuất tương Trong đó, nguồn nguyên liệu đậu nành được sử dụng nhiều nhất trong việc sản xuất tương đặc (Nguyễn Đức Lượng, 2002)
Nguồn nguyên liệu sản xuất nước tương bao gồm các nguyên liệu giàu đạm và glucid Tùy thuộc vào loại tương và phương pháp sản xuất mà người ta sử dụng nguồn nguyên liệu khác nhau Các nguyên liệu cơ bản là đậu nành, bắp, gạo, bột mì, nấm mốc, nước muối,
Ưu điểm của quy trình sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men:
─ Chọn được một số chủng Aspergillus Oryzae có hoạt tính Alpha amylase và protease cao, không sinh aflatoxin, lên men ổn định
─ Nước tương không chứa độc tố 3 - MCPD
─ Tạo 3 sản phẩm: Nước tương, tương đặc và hắc xì dầu
Nhược điểm của quá trình sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men:
─ Thời gian sản xuất kéo dài: 2 - 3 tháng
─ Chiếm nhiều mặt bằng
─ Mùi vị nước tương chưa quen với người tiêu dùng
II/ Nguyên liệu: Đậu nành.
Đậu nành có tên khoa học là Glycine max Hạt đậu nành chứa nhiều protein, dầu, carbohydrat, nhiều loại khoáng Trong đó, đáng chú ý là phosphor, kẽm và sắt Ngoài
ra, hạt đậu nành còn chứa nhiều loại vitamin
Bảng 1: Thành phần hóa học chính của đậu nành (% căn bản khô)
Các phần
của hạt
Tỷ lệ Protein Lipid Carbohydrat Tro
Trang 51/ Protein.
Protein của đậu nành chứa đầy đủ các acid amin tối cần thiết cho dinh dưỡng của con người Nếu so với các loại protein tốt nhất như casein trong sữa bò thì protein đậu nành còn thua kém ở sự cân đối của các acid amin tối cần thiết methionin và cystein là hai acid amin chứa sulfur giới hạn trong dinh dưỡng protein của đậu nành Trái lại, protein của đậu nành có chứa thành phần lysine cao, trong khi các loại nông sản khác thì lại thiếu acid amin này Nếu cân đối lại các acid amin này bằng cách ăn trộn với các sản phẩm khác hay bổ sung thêm methionin (500mg/kg đậu) thì sự hấp thu và sự hiệu quả trong dinh dưỡng protein tăng rất đáng kể
Bảng 2: Thành phần acid amin tối cần thiết của đậu nành và thành phần acid amin chất lượng chuẩn của FAO (g/16g Nitrogen)
Acid amin Đậu nành Tiêu chuẩn FAO
2/ Chất béo.
Chất béo của đậu nành có tỷ lệ gần 20% Thành phần acid béo của đậu nành cho thấy có 85% ở dạng chưa bão hòa, trong đó có đến 8 - 9% acid linolenic, một loại acid béo có ba nối đôi, ngày nay được xem như là một loại acid béo có lợi không những về việc dễ tiêu hóa như các acid béo chưa bão hòa mà còn có trách nhiệm chuyển hóa cholesterol Nó còn chứa các vitamin tan trong dầu như A, D, E, K Vitamin E là chất chống ôi do quá trình oxy hóa trong dầu đậu nành tự nhiên
Bảng 3: Thành phần (%) acid béo bão hòa và không bão hòa ở một số dầu thực vật
Loại dầu Một nối đôi Nhiều nối đôi Acid bão hòa
Phẩm chất tốt của dầu đậu nành trong thế giới mà nhiều người bị bệnh tim mạch làm cho dầu đậu nành ngày càng có thị trường rộng lớn hơn, đặc biệt là ở các nước kỹ nghệ hóa
Trang 63/ Carbohydrate.
Phần carbohydrate chiếm khoảng 34% trên căn bản khô Phần này không có chứa tinh bột nên ít có giá trị dinh dưỡng so với protein và chất béo
Carbohydrate hòa tan vào khoảng 10% gồm có các đường không khử như: Sucrose, raffinose, stachyose Raffinose và stachyose là các oligosaccharide mà con người không tiêu hóa được Chúng đi đến ruột già và vi sinh vật đường ruột lên men sinh khí CH4, H2
và CO2, dẫn đến hiện tượng tạo khí trong cơ thể
Bảng 4: Thành phần (%) các loại hydratcarbon trong đậu nành
Cấu tử Hàm lượng trung bình
4/ Chất khoáng.
Thành phần khoáng vào khoảng 5% trên căn bản khô gồm có canxi, phosphor, magie, kẽm và sắt Các kim loại trong đậu nành có giá trị sinh học không cao vì acid phytic trong đậu nành kết hợp với chúng tạo thành các chất không tan phytate kim loại
Bổ sung chất khoáng vào đậu nành sẽ có hiệu quả dinh dưỡng tốt hơn
5/ Vitamin.
Đậu nành chứa nhiều loại vitamin chính ngoại trừ vitamin C, D, B12 Tuy nhiên, vitamin C được tìm thấy với hàm lượng cao (25mg/100g) trong giá đậu nành Vitamin
B12 được tìm thấy trong sản phẩm đậu nành lên men
6/ Năng lượng.
Năng lượng sinh học của đậu nành được tính dựa trên năng lượng sinh học của các chất thành phần: 4 kcal đối với 1g protein và carbohydrat, 9 kcal đối với 1g lipid Năng lượng sinh học trung bình của đậu nành tính trên căn bản khô là 450 kcal/100g
7/ Hemagglutinin.
Là chất độc đối với động vật Tuy nhiên, dễ phá hủy ở chế độ nấu thông thường
8/ Chất gây bứu cổ.
Đậu nành có chứa yếu tố ngăn cản sự hấp thu Iod nên gây hiện tượng bệnh bứu cổ Chất gây bứu cổ cũng bị phân hủy ở nhiệt độ cao Ở Mỹ, các loại thực phẩm cho trẻ em
ăn phải bổ sung 5 - 75.10-3 mg Iod trong 100 kcal để ngăn ngừa hiện tượng này
Trang 79/ Enzyme urease.
Enzyme này chuyển hóa urea thành ammoniac Chất này độc đối với động vật Enzyme này có hại đối với đại gia súc như trâu, bò, Trong thức ăn của chúng có chứa urea như một nguồn nitrogen cho hệ vi sinh vật đường tiêu hóa
Enzyme urease khá bền nhiệt do sự hoạt động của enzyme này tạo thành NH3 là một chất dễ nhận ra trong phòng thí nghiệm nên thông thường người ta thử hoạt tính của enzyme để biết mức độ xử lý nhiệt của đậu nành
10/ Acid phytic.
Acid này được tìm thấy ở nhiều loại thực vật, trong đậu nành có hàm lượng khoảng
1 - 2% Acid này kết hợp với các chất khoáng có lợi như Zn, Fe, Ca, làm cho cơ thể không hấp thu được Bổ sung khoáng vào các sản phẩm đậu là phương pháp khắc phục hiện tượng này
11/ Raffinose và Stachyose.
Các Olygosaccharite gây hiện tượng sinh hơi trong ruột Chúng hòa tan trong nước Phương pháp chế biến tốt là loại đi phần nước ngâm hòa tan, phân cắt nối bằng các biện pháp nhiệt, pH, enzyme, kết hợ với việc chọn giống chứa ít các loại đường này là những cách tốt nhất để hạn chế và loại trừ
Đậu nành có chứa một số thành phần không có lợi cho sức khỏe Hầu hết các thành phần này bị phá hủy bởi nhiệt Do đó, nên ăn đậu nành đã được nấu kỹ, hạn chế ăn đậu nành chưa được xử lý nhiệt tốt, ngay cả việc cung cấp thức ăn cho nhiều loại gia súc Tuy nhiên, hầu hết các thành phần có hại kể trên đều bị phá hủy bởi tác dụng nhiệt trong quá trình hấp Điều đáng quan tâm nhất là vấn đề chất độc được tạo ra trong quá trình chế biến như: Điều kiện chế biến và phương pháp chế biến
Điều kiện chế biến không tốt, bị nhiễm vi sinh vật có hại, chúng phát triển và sinh độc tố vào sản phẩm Như Aspergillus flavus sinh độc tố Aflatoxin
Hiện có 3 phương pháp chính để sản xuất nước tương: Phương pháp lên men, phương pháp acid thủy phân (Hóa giải) và phương pháp kết hợp giữa lên men với acid thủy phân Ở phương pháp acid thủy phân, chất chloride (Từ HCl) tác dụng với chất béo, dưới nhiệt độ cao tạo thành nhóm chloropropanols Trong chloropropanols hàm lượng nhiều nhất là 1.3 - DCP, 2.3 - DCP, 3 - MCPD Sau một thời gian nghiên cứu tác dụng của chúng trên sức khỏe, Ủy ban khoa học thực phẩm của Ủy ban châu Âu đã xếp
3 - MCPD và 1.3 - CPD vào loại gây ung thư Còn phương pháp lên men của một hợp chất giữa đậu nành với bột mì rang vàng thì không gây ra chất độc 3 - MCPD và 1.3 - CPD (DS Nguyễn Thành Phong, từ internet) Còn phương pháp 3 (Còn gọi là phương pháp chế biến nước tương sạch) trên cơ sở kết hợp giữa 2 phương pháp lên men và hóa giải Cụ thể, vừa ủ men vừa hóa giải, nhưng thay vì vừa ủ men bằng thuốc giống thì nguyên liệu bánh dầu được xử lý thanh trùng rồi ủ men bằng chế phẩm sinh học Các bước tiếp theo là hóa giải bằng acid chlohydric (HCl), để nguội, trung hòa, lọc thô, phối chế, lọc tinh để tạo thành nước tương Tuy nhiên, sản xuất nước tương theo phương pháp này vẫn cò 3 - MCPD, kết quả phân tích kiểm nghiệm các mẫu nước tương tại các
cơ sở (Theo quy trình mới) cho thấy: Hàm lượng 3 - MCPD có từ 0,2 - 0,5 mg/l, nhỏ hơn quy định của Bộ Y tế (1mg/l) Tuy nhiên, mùi khẩu vị có một ít khác biệt so với tàu
Trang 8vị yểu (Báo Cần Thơ, 8/7/2006), cũng tùy thuộc vào kinh nghiệm và thao tác trong sản xuất mà 3 - MCPD sản sinh ra nhiều hay ít, nhìn chung những phương pháp này cũng không ổn định
III/ Nấm mốc & Nấm men.
Nấm mốc Aspergillus oryzae
Nấm mốc là tên chung để chỉ nhóm nấm không phải là nấm men, cũng không phải
là nhóm nấm lớn có quả thể Nấm mốc có thể phát triển ở một sô môi trường mà nấm men và một số vi khuẩn không thể phát triển được, ví dụ như môi trường có áp suất thẩm thấu cao, độ acid lớn hoặc độ ẩm thiếu
Nấm mốc là những vi sinh vật hiếu khí bắt buộc Ta thường thấy nấm mốc xuất hiện trên bề mặt nước chấm, bánh mì, rau quả và các loại thực phẩm khác khi để các loại thực phẩm này ngoài không khí trong một thời gian gây ra mùi vị khó chịu, một số nấm mốc còn tiết độc tố vào thức ăn Tuy nhiên, không phải nấm mốc nào cũng có hại, một số nấm mốc có vai trò quan trọng trong việc chế biến một số thực phẩm điển hình
là Aspergillus oryzae có vai trò chính trong quy trình sản xuất tương (Trần Thị Xuân Hoa, 2000)
Trang 91/ Nhu cầu dinh dưỡng.
a/ Nguồn carbon.
Nấm mốc có thể sử dụng nguồn carbon khác nhau, thường là các loại hydrate carbon và dẫn xuất hydrate carbon, các loại rượu, các acid hữu cơ, Nhiều loại nấm mốc có khả năng đồng hóa cả những hợp chất hữu cơ rất bền vững hoặc rất độc đối với những loài vi sinh vật khác
Để thực hiện các quá trình sinh lý khác nhau, nấm mốc thường có những nhu cầu không giống nhau về nguồn thức ăn carbon Vì vậy, sự thích hợp của một nguồn thức
ăn carbon nào đó có thể được đánh giá bằng nhiều chỉ tiêu khác nhau: Mức độ sinh trưởng tối đa của hệ nấm sợi, mức độ tối đa lượng bào tử, mức độ tích lũy tối đa các chất chuyển hóa
b/ Nguồn nitơ.
Nấm mốc thường có khả năng sử dụng nguồn nitơ hữu cơ lẫn nguồn nitơ vô cơ Nhiều loại nấm mốc có khả năng đồng hóa cả muối amon lẫn nitrat
c/ Các nguyên tố khoáng.
Các nguyên tố đại lượng có thể kể đến: S, P, K, Ca, Mg và Fe Chúng thường chiếm từ vài phần ngàn đến vài phần trăm so với trọng lượng khô của sợi nấm
Các nguyên tố được nấm mốc đòi hỏi với lượng rất nhỏ là các nguyên tố vi lượng:
Mn, Mo, Zn, Cu, Co, Ni, B, Các nguyên tố vi lượng có liên quan mật thiết với các quá trình sinh học trong tế bào nấm mốc Một số nguyên tố vi lượng có thể hoạt hóa nhiều enzyme và một enzyme cũng có thể được hoạt hóa bởi nhiều nguyên tố vi lương khác nhau
2/ Độ ẩm.
Ngoài các chất dinh dưỡng, nấm mốc cũng có nhu cầu về nước cho các hoạt động sinh lý sinh hóa của tế bào Liên quan đến lượng nước này là độ ẩm, bao gồm:
─ Hàm lượng nước của sản phẩm: Nước trong sản phẩm bao gồm phần nước liên kết và phần nước không liên kết, nấm mốc cũng như các sinh vật khác chỉ sử dụng phần nước
tự do có trong sản phẩm và cũng chỉ phần nước này thực hiện trao đổi qua lại với nước
có trong không khí
─ Độ ẩm của không khí: Là tỷ lệ phần trăm hơi nước của không khí ở một nhiệt độ nhất định với lượng hơi nước bão hòa của không khí ở nhiệt độ đó
3/ Nhiệt độ.
Khả năng hấp thụ hay thoát hơi nước của sản phẩm đều có liên quan đến nhiệt độ môi trường Mỗi loài nấm mốc có khoảng nhiệt độ sinh trưởng và phát triển nhất định, nhưng phần lớn nấm mốc có khoảng nhiệt độ từ 15 - 300C (Bùi Xuân Đồng, 2004)
Trang 104/ Vai trò sinh tổng hợp các enzyme của nấm mốc.
a/ Sinh tổng hợp enzyme amylase.
Vai trò của nấm mốc là sinh tổng hợp hệ enzyme xúc tác phản ứng chuyển hóa tinh bột thành đường đơn Trong đó, enzyme chủ yếu là α - amylase và glucoamylase
b/ Sinh tổng hợp enzyme proteinase.
Proteinase là những enzyme xúc tác quá trình thủy phân protein, nhờ đó mà protein
có cấu trúc phức tạp được chuyển thành hợp chất đơn giản mà tế bào có thể sử dụng được
Trong sản xuất tương và nước chấm, nấm Aspergillus oryzae được sử dụng nhằm mục đích để sản sinh ra enzyme proteinase để thủy phân nguồn nguyên liệu giàu đạm (Đậu nành và bột mì) thành những đoạn peptide và các acid amin hòa tan (Trần Thị Xuân Hoa, 2000)
5/ Nấm mốc sản xuất tương và nước tương.
Các nghiên cứu về tương trước đây cho thấy rằng nấm mốc có ý nghĩa nhất trong sản xuất tương cà là chủng nấm mốc Aspergillus oryzae Nấm mốc Aspergillus oryzae
là loại nấm sợi, sinh sản vô tính bằng đính bào tử Aspergillus oryzae có khả năng sinh sản nhiều loại enzyme như: Peptidase, proteinase, glutaminase, amynase, pectinase và cellulase Cần thiết để thủy phân từng phần đạm và các hợp chất khác của vật liệu khô Theo Nguyễn Đức Lượng (2006), điều kiện sinh trưởng của loài nấm mốc
Aspergillus oryzae như sau:
Bảng 5: Điều kiện sinh trưởng của nấm mốc
Độ ẩm (%) 45 - 55 Nhiệt độ nuôi ( 0 C) 27 - 30
pH môi trường 5,5 - 6,5 Thời gian (Giờ) 30 - 36
Độ ẩm không khí
(%)
85 - 95
Sản xuất bào tử để lên men tương dựa vào hình thức sinh sản vô tính của chủng Aspergillus oryzae Theo Lotong & Suwanarit, nhiệt độ tốt nhất để sản xuất bào tử Aspergillus oryzae là 28 - 350C sẽ cho khoảng 1010 bào tử/gam Quá trình phát triển của nấm mốc trong lên men bề mặt trải qua 3 giai đoạn chính (Nguyễn Đức Lượng, 2006):
─ Giai đoạn 1: Kéo dài từ 10 - 14 giờ kể từ khi bắt đầu nuôi cấy Ở giai đoạn này, có những thay đổi như sau: Sợi nấm hình thành, nhiệt độ tăng chậm, enzyme bắt đầu tạo
ra, thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi Giai đoạn này, nấm mốc rất mẫn cảm với nhiệt độ cao
─ Giai đoạn 2: Kéo dài khoảng 14 - 18 giờ Ở giai đoạn này, có những biến đổi như sau: Sợi nấm phát triển mạnh, độ ẩm môi trường giảm nhanh, các loại enzyme được tạo
ra nhiều, các chất dnh dưỡng trong môi trường lên men giảm mạnh, lượng oxy trong không khí giảm mạnh và carbonic (CO2) sẽ tăng dần