Đồ án tốt nghiệp công nghệ thực phẩm ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất sản phẩm lên men từ đậu nành

Trong lên men đậu nành chủ yếu là các quá trình thủy phân protein, gluxit nên trong lên men đậu nành chủ yếu là các quá trình thủy phân protein, gluxit thành các phân tử nhỏ hơn dưới tác dụng của các enzim. Các enzim này chủ yếu do các nấm mốc sinh tổng hợp. Hai enzim chủ yếu là amylaza và proteaza:•Amylaza thủy phân tinh bột đường và các dextrin có phân tử lượng nhỏ.•Proteaza thủy phân protein thành các axit amin và các peptit có phân tử lượng nhỏ.Các loài nấm mốc: Mucor, Aspergillus, Rhizopus thường có hoạt tính amylaza và proteaza cao, phát triển nhanh nên thường được dùng trong các sản phẩm lên men đậu nành.Ngoài ra, trong quá trình lên men đậu nành còn có các vi sinh vật sản sinh sản phẩm lên men nhờ quá trình trao đổi chất. Điển hình như vi khuẩn lactic chuyển hóa đường thành axit latic, kết quả làm cho thực phẩm có vị chua của axit latic. Một số vi khuẩn khác qua quá trình trao đổi chất tạo hương cho sản phẩm.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐẬU NÀNH VÀ SẢN PHẨM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH3

1.1 Khái quát chung về đậu nành3

3.3.4 Chất lượng và bảo quản tương23

3.4 Sản xuất sữa chua từ đậu nành24

3.4.1 Quy trình chế biến sữa chua đậu nành thủ công24

CHƯƠNG 1 : ĐẬU NÀNH VÀ SẢN PHẨM LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH

1.1 Khái quát chung về đậu nành

1.1.1 Giới thiệu về cây đậu nành

Đậu nành là một loại cây trồng ngắn ngày, có nhiều tác dụng như: cung cấp thựcphẩm cho người, nguyên liệu cho công nghiệp, thức ăn cho gia súc, nông sản xuấtkhẩu

Đậu nành là cây lấy hạt, cây có dầu quan trọng của thế giới, đứng thứ tư sau cây lúa

mì, lúa nước và ngô

1.1.2 Giá trị dinh dưỡng của đậu nành

Đậu nành được nhiều nhà khoa học xem như là chìa khóa để giải quyết nạn thiếuprotein trong dinh dưỡng của con người

Hạt đậu nành có ba bộ phận: vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt, phôi chiếm 2%, tửdiệp chiếm 90%

Thành phần hóa học của đậu nành thay đổi tùy loại, thời tiết, đất đai, điều kiệntrồng trọt Có loại chứa hàm lượng protein lớn hơn 50%, lipid lớn hơn 22%

* Protein và thành phần acid amin :

Hàm lượng protein dao động trong hạt từ 29,6–50,5%, trung bình là 36–40%

Về giá trị protein, đậu nành dễ tan trong nước và chứa nhiều acid amin không thaythế như lysin, tryptophan Trừ methionin và cystein hơi thấp còn các acid amin kháccủa đậu nành có thành phần giống thịt

* Lipid : Chất béo trong đậu nành dao động từ 13,5–24%, trung bình 18% Chất

béo đặc trưng chứa khoảng 6,4–15,1% acid béo no (acid stearic, acid acid archidonic)

và 80–93,6% acid béo không no (acid enoleic, acid linolenic, acid oleic)

* Carbohydrates :

Glucid trong đậu nành khoảng 22–35,5%, trong đó 1–3% tinh bột Carbohydratesđược chia làm 2 loại: loại tan trong nước chiếm khoảng 10% và loại không tan trongnước

* Chất tro :

Chất tro trong đậu nành từ 4,5–6,8% Ngoài ra còn có các nguyên tố khoáng khác:

Al, Fe, I, Mn, Cu, Mo…

* Vitamin :

Đậu nành chứa nhiều vitamin khác nhau, trừ vitamin C và vitamin D

* Một số enzyme trong đậu nành :

Urease: chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua hàng ruột do đó không nên ăn đậunành sống

Lipase: thủy phân glyceric tạo thành glycerin và acid béo

Phospholipase: thủy phân ester của acid acetic

Amylase: thủy phân tinh bột, -amylase trong đậu nành với số lượng khá lớn

Lipoxygenase: xúc tác phản ứng chuyển H2 trong acid béo

1.2 Các sản phẩm chế biến từ đậu nành

1.2.1 Đậu phụ

Đậu phụ là một sản phẩm được sản xuất từ đậu nành

Đậu phụ có nhiều dạng khác nhau, chính vì thế mà cũng có tên gọi khác nhau Tất

cả các dạng và tên gọi khác nhau trên đều chia làm ba loại: loại mềm, loại cứng, loạiđậu phụ lụa

CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG LÊN MEN ĐẬU NÀNH

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng các sản phẩm lên đậu nành

Chất lượng giống vi sinh vật

Chất lượng nguyên liệu

Điều kiện môi trường lên men như độ ẩm, nhiệt độ, pH

Các thao tác trong quy trình sản xuất, điều kiện sản xuất.

2.2 Vi sinh vật thường có trong lên men đậu nành

Trong lên men đậu nành chủ yếu là các quá trình thủy phân protein, gluxit nêntrong lên men đậu nành chủ yếu là các quá trình thủy phân protein, gluxit thành cácphân tử nhỏ hơn dưới tác dụng của các enzim Các enzim này chủ yếu do các nấm mốcsinh tổng hợp Hai enzim chủ yếu là amylaza và proteaza:

 Amylaza thủy phân tinh bột đường và các dextrin có phân tử lượng nhỏ

 Proteaza thủy phân protein thành các axit amin và các peptit có phân tử lượngnhỏ

Các loài nấm mốc: Mucor, Aspergillus, Rhizopus thường có hoạt tính amylaza và

proteaza cao, phát triển nhanh nên thường được dùng trong các sản phẩm lên men đậunành

Ngoài ra, trong quá trình lên men đậu nành còn có các vi sinh vật sản sinh sảnphẩm lên men nhờ quá trình trao đổi chất Điển hình như vi khuẩn lactic chuyển hóađường thành axit latic, kết quả làm cho thực phẩm có vị chua của axit latic Một số vikhuẩn khác qua quá trình trao đổi chất tạo hương cho sản phẩm

ð Tóm lại, trong lên men đậu nành, vi sinh vật chủ yếu là nấm mốc và vi khuẩn

2.3 Vi sinh vật thường có trong sản xuất tương

Để làm mốc tương trước đây người ta vẫn nhờ vào các bào tử nấm mốc có trongkhông khí, đất, nước hoặc trong các dụng cụ nhiễm vào khối bột và phát triển Trong

hệ nấm mốc 10 loài sau thường gặp với số lượng lớn trên mốc tương : Mucor mucode,

M.rouxii, Rhizopus nigricans, Aspergillus oryzae, A.flavus, A.niger, Penicillum prolatum, P.expansum, Monilia sitophila, Trichoderma lignorum

Trong quá trình ủ mốc thủ công, ta thấy trên xôi bắt đầu mọc mốc trắng, xám nhạt.Qua màu sắc này, bằng mắt thường, ta có thể phân biệt những loài nấm mốc nào đã

phát triển Mốc đen xám với hệ sợi như mạng nhện là do Mucor, Rhizopus,

Syneephalastrum Mốc đen hoặc đen nâu là do Aspergillus niger Mốc xanh chủ yếu do Penicillum và Trichoderma lignorum Mốc đỏ gạch là Monilia sitophila Những loại

mốc đen đỏ này đều không thích hợp cho sản xuất tương Mốc tương thích hợp thì cầncác yêu cầu : phát triển nhanh, có hoạt tính amylase và protease cao, màu sắc đẹp,không cho mùi mốc mạnh, không hình thành độc tố và các chất kháng sinh có hại Thì

người ta thấy rằng chủng nấm mốc Aspergillus oryzae đáp ứng được những điều này.

Người ta còn gọi loại mốc này là mốc vàng hoa hòe hay hoa cau Ngoài ra, trong sản

xuất tương, còn có sự xuất hiện của vi khuẩn Bacillus subtilic trong giai đoạn ngâm

nước đậu

2.4 Vi sinh vật trong sản xuất nước chấm

Trong sản xuất công nghiệp, điều cần thiết phải tạo được giống vi sinh vật thuầnchủng Giống vi sinh vật đưa vào sản xuất phải đảm bảo các điều kiện sau:

 Có ảnh hưởng tốt đến sự tạo hương

 Có hoạt lực proteaza cao

 Không được chứa độc tố Aflatoxin

Giống nấm mốc dùng trong sản xuất nước chấm có thể là: A Oryzae, A Sojae, A.

teriol, A mellieus, A niger, A ochracus

Hình 2.1 : Apergillus oryzae

2.5 Vi sinh vật trong sản xuất chao

Giống tốt nhất trong sản xuất chao là Actinomucor elegans Việc chọn giống là rất

quan trọng Tiêu chuẩn đối với một chủng vi sinh vật để sản xuất chao như sau:

 Khuẩn ty thể của nấm phải tròn, bóng, có màu trắng hoặc màu hơi vàng để chaosản xuất ra có màu đặc trưng

 Cấu trúc của sợi nấm phải chặt, dày, tạo một lớp màng vững chắc trên mặt bánhđậu để giữ được hình dạng ban đầu

 Không tạo ra mùi vị khó chịu do nấm bị nhiễm Tạo được enzyme có hoạt tínhthủy phân đạm cao

Vì thế muốn chao có chất lượng tốt, sản phẩm ổn định phải có VSV thuần chủng vàtạo các điều kiện tối thích như nhiệt độ, độ ẩm, môi trường, pH, …

Hình 2 2 : Khuẩn lạc Actinomucor elegans

CHƯƠNG 3 : ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH

3.1 Sản xuất chao

3.1.1 Tổng quan về chao

Chao là một sản phẩm lên men từ sữa đậu nành đông đặc do vi sinh vật tiết raenzyme để chuyển biến protein, chất béo, gluxit có trong sữa đậu nành thành nhữngphân tử đơn giản như axit amin, axit béo, các đường đơn Nhờ vậy chao có mùi thơm,béo đặc biệt

Về mặt dinh dưỡng chao có đầy đủ các chất bổ dưỡng của sữa đậu nành, nhưng dễtiêu hóa vì các protit, lipid, gluxit đã được các enzyme của vi sinh vật chuyển hóa racác phân tử đơn giản sẵn sàng được tiêu hóa và hấp thụ

3.1.2 Qui trình làm chao Việt Nam

Chao Việt Nam sản xuất theo phương pháp truyền thống có ba giai đoạn:

3.1.2.1 Làm miếng chao :

Đậu nành tốt, đều hạt được ngâm qua đêm (5-6 giờ tuỳ tình trạng của đậu)

Đậu được xay dưới dòng nước và thu được một khối lỏng, mịn

Lược qua vải thô để loại bỏ phần bã, còn lại là phần sữa lỏng

Pha thêm nước cho đủ tỷ lệ một phần đậu, mười phần nước và nấu dung dịch sữalỏng này trong vòng 30 phút cho sôi chín và bốc mùi thơm

Dung dịch sữa lỏng để nguội xuống 500C và dùng nước chua để cô kết Nước chua

là nước ép của miếng chao để cho chua lên men lactic và thêm axit

Khi cô kết hoàn toàn, khối kết đã đứng yên, phần nước ở trên được hút ra, phần đặcđược cho khung gỗ có bề dày 2 – 2.5 cm, có vải mịn, dùng vật nặng ép lên để loại bỏhết nước, có được đậu hủ.

3.1.2.2 Lên mốc chao :

Các miếng chao được xếp vào khay có đục lỗ dưới đáy và được xếp cách đều nhaumột khoảng cần thiết cho thông thoáng để mốc chao mọc đều khắp trên bề mặt củamiếng chao

Đem các khay xếp vào phòng ủ và được xếp cách đều cho thông thoáng

Khi miếng chao đã phủ các khuẩn ty từ trắng, ngả sang vàng xám là được Không

có mốc xanh, mốc đen phát triển, không có mùi khó ngửi là miếng chao tốt – có hàmlượng nước 74%, đạm tan 2,3%, đạm không tan 10,4% và béo 4,3%

3.1.2.3 Để chao chín :

Khi mốc chao đã đủ chín, có mùi đặc trưng của chao, không có mùi úng thúi thìđem sắp vào keo, lọ để đổ dung dịch mặn vào và tiếp tục cho chao chín Sau đó, hấpkeo chao ở lò nóng để thanh trùng trước khi phân phối tiêu dùng

Chao có mùi chua đặc trưng không có mùi thúi hoặc hôi Vị của chao béo, thơm vàhơi chua, dịu, không có vị đắng, tanh hoặc vị khó chịu nào khác

Chao làm từ nước chua lên men lactic ở 410C có hàm lượng đạm toàn phần, tínhtrên chất khô khoảng 55%, từ axit acetic hàm lượng đạm có thể lên đến 57,1% và sovới cô đặc bằng calcium sulfat là 54% tính trên chất khô

3.1.3 Sản xuất chao theo phương pháp hiện đại

3.1.3.1 Qui trình sản xuất :

Hình 3.1.3.1 : Quy trình sản xuất chao nước

3.1.3.2 Giải thích qui trình :

 Chuẩn bị đậu phụ chao :

Đậu nành qua lựa chọn đem phơi khô, rửa sạch rồi ngâm nước khoảng 5–6 giờ để

vỏ đậu mềm, sau đó xả nước và đãi cho tróc bớt vỏ đi

Xay ướt trong cối đá đến khi được dịch sữa đậu nành

Để đảm bảo đậu phụ chao không chứa vi sinh vật tạp và vi sinh vật kị khí, sữa phảiđược đun sôi ngay và giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút, sau đó lọc qua vải màn để táchphần bã còn lại

Kết tủa protein là công đoạn đông tụ sữa đậu thành hoa đậu bằng cách đưa dịch sữađậu về khoảng pH của protein đậu nành (pH  4) Dùng CaSO4, MgSO4 hoặc nướcchua

Lưu ý : Lượng tác nhân kết tủa để sản xuất đậu phụ chao cao hơn 20% so với sản

xuất đậu phụ thường, vì vậy bánh đậu này rắn chắc hơn bánh đậu ăn hàng ngày rấtnhiều Lượng protein kết tủa khoảng 2.5–3.5% khối lượng chất khô ban đầu của đậu

nành Bánh đậu có chất lượng tốt là bánh đậu sau khi ép xong phải rắn chắc, lấy dao

cắt để lại vết cắt mịn, không có lỗ rỗng Thành phần bánh đậu là tốt nhất: hàm lượngnước nhỏ hơn 60% tuy nhiên thông thường hàm ẩm khoảng 63–72%, pH = 6–6.5

 Nuôi mốc Actinomucor elegans :

Điều kiện nuôi cấy Actinomucor elegans :

Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí tối ưu cho sự phát triển của

Actinomucor elegans là sinh vật hiếu khí, chỉ phát triển bình thường khi có đầy đủ

oxi Để đáp ứng điều kiện này môi trường nuôi phải thoáng, cụ thể là 100kg bánh đậudùng để nuôi mốc cần có dung tích 6 – 7 m3 khí trên diện tích 2m2

ð Là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất chao.

Trước khi cấy mốc, bánh đậu cần được xử lý nhiệt để tiêu diệt vi sinh vật tạpnhiễm Có thể chần nước sôi hoặc sấy ở 100oC trong 15 phút

Mốc chao sau khi đã được sản xuất ở dạng bào tử, cấy trực tiếp vào bánh đậu khôngcần phải thêm chất dinh dưỡng nào khác, ta có thể cấy giống mốc vào bánh chao bằngmáy hoặc thủ công

Khống chế hàm ẩm thích hợp với điều kiện sinh trưởng và phát triển của nấm mốc

là vấn đề hết sức phức tạp, phải nắm vững 3 yếu tố có liên quan mật thiết với nhau đểđiều chỉnh cho thích hợp

 Hàm ẩm của bánh đậu sau khi ép

 Hàm ẩm của phòng nuôi mốc

 Hàm ẩm của không khí

Nuôi mốc đúng kỹ thuật sau 36–42 giờ mốc có hoạt lực thủy phân protein cao nhất

là 2.8–3.5 đơn vị protease Khi thấy mốc chuyển từ màu trắng sang màu hung nâu làkết thúc giai đoạn nuôi mốc

Để việc nuôi mốc tốt cần lưu ý phòng nuôi mốc phải có thiết bị điều chỉnh nhiệt độ(10–200C), giữ được ẩm và nền phòng phải có khả năng thoát nước Một phòng chỉ nênnuôi mốc trong 1000kg đậu Thông thường đối với các phòng thông gió tự nhiên 100kgbánh đậu dùng để nuôi mốc cần có dung tích 6–7m3 khí trên diện tích 2m2

 Ướp muối :

Ngừng sự phát triển của nấm mốc, chuẩn bị chuyển sang lên men

Đậu phụ chao lên mốc được chuyển vào các hũ sành lớn Xếp vào hũ sành cứ mộtlớp đậu một lớp muối Lượng muối thích hợp để ngâm là 130–150g/kg bánh đậu đãmọc mốc Đến lớp đậu cuối cùng thì phủ một lớp kín bề mặt đậu Muối để ướp phải

sạch Thời gian ướp muối khoảng 24 giờ sau đó các miếng đậu được lấy ra, rửa nướcsạch và xếp vào hũ khác để chế biến.

Ngoài phương pháp ướp muối, còn có phương pháp nhúng muối, thực hiện nhưsau: chuẩn bị dung dịch muối có nồng độ 300–320g/l và nhúng bánh đậu đã lên mentrong liên tục 6–7 giờ thì nhấc lên, để khô 24 giờ, sau đó cho vào thiết bị lên men

 Lên men và chế biến :

Sau nuôi mốc, lên men là công đoạn rất quan trọng, giai đoạn này quyết định chấtlượng của sản phẩm Trong giai đoạn này các enzyme của nấm mốc sẽ tham gia hàngloạt các phản ứng sinh hóa, mà chủ yếu là protease với sự thủy phân protein thành cácacid amin, lipid và các ester thơm, tạo thành các sản phẩm và hương vị đặc trưng chochao Hương vị này do 4 nhóm chính tạo nên: các acid amin và NH3, các sản phẩmthủy phân protein, các acid béo, và methylacetone

 Đầu tiên phải chuẩn bị hỗn hợp áo ngoài (dressing mixture), các hỗn hợp này rất

đa dạng vì có rất nhiều loại chao

 Xếp lần lượt từng lớp đậu và hỗn hợp áo ngoài vào hũ đến 80% thể tích hũ, sau

đó cho vào dung dịch nước muối nồng độ khoảng 20%

 Sau đó cho thêm rượu trắng vào, mục đích chính là để bảo quản: chống vi sinhvật, đặc biệt là vi sinh vật gây thối

 Các hũ sành được đậy bằng nắp gỗ và ủ kín trong vòng 3 tháng Trong phươngpháp truyền thống, đậu phụ được đem phơi nắng khoảng vài giờ, mục đích làtận dụng UV của ánh sáng mặt trời tiệt trùng bề mặt đậu phụ Tuy nhiên phươngpháp này sẽ dẫn đến tổn thất do sự phân hủy của đậu phụ

Hình 3.1.Actinormucor elegans phát triển trên bánh đậu

3.1.4 Chất lượng và bảo quan chao

Hiện nay ở Việt Nam chủ yếu sản xuất chao theo phương pháp thủ công, dân giannên rất dễ bị nhiễm vi sinh vật nhất là vi khuẩn nên phẩm chất chao thường xảy ra cómùi hôi thúi, vị đắng Chất lượng sản phẩm không đồng đều

Do đó theo phương pháp truyền thống, các công đoạn diệt khuẩn rất cần thiết vàphải lựa chọn, xử lí nguyên liệu thật kĩ Giải pháp tốt nhất là chuyển sang sản xuấtcông nghiệp, sản xuất chao theo phương pháp hiện đại để chất lượng sản phẩm tốt và

ổn định hơn

3.2 Sản xuất nước chấm

3.2.1 Quy trình công nghệ

Nước 2

Khô đậuNghiền nhỏTrộn nước ỦHấpLàm nguội Cấy giốngNuôi nấm mốcĐánh tơiTrộn nướcTrích ly

NgâmTrích lyPhối chế

Hình 3.2.1 : Quy trình sản xuất nước chấm

3.2.2 Giải thích quy trình

3.2.2.1 Xử lý nguyên liệu :

Công đoạn xử lý nguyên liệu được thực hiện qua các bước chính như sau:

Nghiền nhỏ: nhằm mục đích tăng khả năng xúc tác của enzym thủy phân Kíchthước hạt sau khi xay xong là 1mm là tốt nhất

Hình 3.2.2 Thiết bị nghiền

─ Nguyên lý hoạt động : Nguyên liệu sau khi rửa sạch,(nguyên liệu có kích thướclớn thì thái trên của thiết bị nghiền Nhờ động cơ có cánh nghiền, nguyên liệuđược băm miếng thích hợp) được đưa đến cửa nghiền ở phía và ép vào mánghiền Qua các lỗ nhỏ trên má nghiền, nguyên liệu ra ngoài theo cửa ra ở phíadưới của thiết bị.

Phối liệu và trộn nước: trộn 90% khô đậu đã được xay nhỏ với 10% bột bắp hoặcbột mì

Hấp chín: nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật đồng thời làm thay đổi đặc tính lýhóa học của bột, giúp cho nấm phát triển tốt hơn

3.2.2.2 Nuôi nấm mốc Apergillus oryzae :

 Các điều kiện nuôi cấy A.oryzae như sau :

Độ ẩm môi trường là khoảng 55-58% thích nhất cho sự hình thành enzyme Độ ẩmcho sự hình thành bào tử là khoảng 45% Cần giữ cho độ ẩm môi trường không bị giảm Độ ẩm tương đối của không khí từ 80% trở lên đến bão hoà đều thích hợp cho nấmmốc

Ảnh hưởng không khí: A.oryzae là sinh vật hoàn toàn hiếu khí, chỉ phát triển bình

thường khi có đầy đủ oxi Để đáp ứng điều kiện này môi trường nuôi phải xốp, rảithành lớp không dày quá 2,5-3 cm, phòng nuôi phải thoáng

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho mốc phát triển và hình thànhenzyme là khoảng 28-320C Nhiệt lượng do nấm mốc toả ra mạnh nhất là từ giờ thứ 14

- 19 Do nhiệt môi trường toả ra có thể lên tới 400C, cần giữ nhiệt độ từ 28-320C

Thời gian nuôi mốc hầu hết các chủng A.oryzae có hoạt động cực đại của amylase ở

khoảng giờ thứ 30-36 rồi sau đó cực đại protease từ giờ thứ 36-40 Thời gian nuôi mốcgiống thường hết 60-70h