Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn lactic trong sản xuất xúc xích lên men

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -[\ [\ - Trần Đình Dũng NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI KHUẨN LACTIC TRONG SẢN XUẤT XÚC XÍCH LÊN MEN Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHAN THANH TÂM Hà Nội - 2011 LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS Phan Thanh Tâm tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo Viện Công nghệ sinh học công nghệ thực phẩm- Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập, nghiên cứu em trường Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn yêu thương tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, khích lệ, giúp đỡ em trình học tập hoàn thành đề tài Hà Nội, tháng năm 2011 Tác giả Trần Đình Dũng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu, Diễn giải chữ viết tắt LAB Lactic acid bacteria XXLM Xúc xích lên men XXLM-Sa Xúc xích lên men dạng salami VSV VSV VSATTP Vệ sinh an toàn thực phẩm EU European Union CFU Colony Forming Unit OD Optical Density SP Sản phẩm                               DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các thành phần dinh dưỡng sản phẩm thịt lên men 11 Bảng 1.2 Vai trò, chức VSV có lợi chế biến thịt lên men 24 Bảng 2.1 Nguyên liệu phụ tính cho 1kg nguyên liệu .39 Bảng 3.1 Đặc điểm khuẩn lạc chủng vi khuẩn lactic 40 Bảng 3.2 Đặc điểm tế bào chủng vi khuẩn lactic 40 Bảng 3.3 Khả lên men chủng nhiệt độ khác 41 Bảng 3.4 Khả kháng khuẩn chủng vi khuẩn lactic .44 Bảng 3.5 Độ ẩm, mật độ sống sót tỷ lệ sống sót chế phẩm sau sấy .45 Bảng 3.6 Cảm quan mẫu salami lên men có hàm lượng glucoza khác 46 Bảng 3.7 Cảm quan mẫu salami lên men có hàm lượng NaCl khác 47 Bảng 3.8 Sự đánh giá cảm quan mẫu salami lên men bổ sung lượng chủng khác 49 Bảng 3.9 Đánh giá cảm quan chung mẫu XXLM-Sa 51 Bảng 3.10 Các tiêu lý hóa sản phẩm sau 96h 53 Bang 3.11 Chỉ tiêu VSV sản phẩm sau 96h 53 Bảng 3.12 Bảng phân tích ANOVA 58 Bảng 3.13 Chi phí thực nghiệm sản xuất XXLM –Sa có bổ sung chủng 64                           DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1.Một số hình ảnh SP thịt lên men giới Việt Nam Hình 1.2 Một số hình ảnh sản phẩm thịt lên men giới 10 Hình 1.3 Qui trình công nghệ sản xuất xúc xích lên men 12 Hình 1.4 Sự biến đổi sinh hóa chất trình lên men .16 Hình 1.5 Hình ảnh số chủng VSV làm chủng cấy thịt lên men 24 Hình 2.1 Đường chuẩn xác định axit amin tự .35 Hình 2.2 Đường chuẩn xác định axit amin tự .37 Hình 3.1 Khuẩn lạc chủng vi khuẩn lactic 40 Hình 3.2 Ảnh tế bào chủng vi khuẩn lactic .41 Hình 3.3 Khả sinh trưởng phát triển chủng có 2% NaCl 200ppm NaNO2 42 Hình 3.4 Khả sinh trưởng chủng 2%NaCl 42 200ppmNaN02 42 Hình 3.5 Khả lên men chủng vi khuẩn lactic có 2%NaCl 43 200ppm NaNO2 43 Hình 3.6 Khả lên men chủng vi khuẩn lactic .43 2%NaCl 200ppm NaNO2 .43 Hình 3.7 pH mẫu salami lên men có hàm lượng glucoza khác 46 Hình 3.8 pH mẫu salami lên men có hàm lượng NaCl khác 47 Hình 3.9 Sự biến đổi pH mẫu salami lên men 49 Hình 3.10 Sự biến đổi pH mẫu XXLM-Sa 50 Hình 3.11 Hàm lượng Enterobacteriacea mẫu salami lên men 51 Hình 3.12 Lượng S.aureus mẫu salami lên men 51 Hình 3.13 Lượng vi khuẩn lactic mẫu salami lên men .52 Hình 3.14 Sự thay đổi pH thời gian bảo quản 55 Hình 3.15 Sự thay đổi hàm ẩm thời gian bảo quản 55 Hình 3.16 Sự thay đổi NH3 mẫu XXLM thời gian bảo quản 55 Hình 3.17 Sự thay đổi S.aureus thời gian bảo quản .56 Hình 3.18 Sự thay đổi Enterobacteriace thời gian bảo quản 56 Hình 3.19 Điểm cảm quan theo thời gian bảo quản .56 Hình 3.20 Sơ đồ bố trí thị nghiệm điều tra thị hiếu 58 Hình 3.21 Mức độ ưa thích chung 59 Hình 3.22 Mức độ ưa thích mùi 59 Hình 3.23 Mức độ ưa thích vị .60 Hình 3.24 Mức độ ưa thích màu sắc 60 Hình 3.25 Mức độ ưa thích cấu trúc 61 Hình 3.26 Quy trình sản xuất XXLM 62 MỞ ĐẦU Xúc xích lên men sản phẩm xuất từ lâu thị trường giới Salami (của Ý), Summer (của Mỹ), Pepperoni (Tây Ban Nha), Nham (của Thái Lan), Đó hỗn hợp thịt nghiền nhỏ, phối trộn với gia vị, phụ gia lên men tự nhiên cấy chủng, sau sấy khô, làm chín hun khói Ở Việt Nam, thịt lên men biết sản phẩm nem chua – sản phẩm thịt lên men truyền thống gần giống xúc xích lên men Tuy nhiên, hệ VSV lên men sản phẩm nem chua hệ VSV tự nhiên, không phân lập, tuyển chọn mà nhờ kinh nghiệm sản xuất nên chất lượng sản phẩm không ổn định có nguy không đảm bảo VSATTP cho người tiêu dùng Còn sản phẩm xúc xích lên men giới đa số sản xuất công nghiệp hóa có bổ sung chế phẩm LAB - tuyển chọn làm chủng khởi động, mục đích định hướng trình lên men, ổn định chất lượng sản phẩm cung cấp lượng lớn vi khuẩn có lợi cho thể Hiện Việt Nam sản phẩm chưa có thị trường công nghệ sản xuất đòi hỏi khắt khe, đặc biệt trình lên men làm chín dài ngày Thêm vào nguồn nguyên liệu thịt Việt Nam có nhiều nguy an toàn, nhiễm VSV gây bệnh, gây hại trình giết mổ, vận chuyển, bảo quản thủ công Do vậy, công nghệ sản xuất theo trình lên men tự nhiên khó khăn việc kiểm soát chất lượng Chính vậy, công nghệ sản xuất sản phẩm đòi hỏi việc bổ sung chủng khởi động nhằm định hướng kiểm soát trình lên men đồng thời đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng Hướng phát triển sản phẩm thị trường Việt Nam - xúc xích lên men dạng Salami bổ sung chủng khởi động LAB (Start cultures) phần đáp ứng mong muốn phát triển sản phẩm nhằm đa dạng hóa sản phẩm từ thịt, nâng cao chất lượng VSATTP, chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn lactic sản xuất xúc xích lên men.” Tính đề tài : Sản phẩm xúc xích lên men (dạng Salami) gần chưa có mặt thị trường Việt Nam Việc nghiên cứu lựa chọn nguồn chủng giống vi khuẩn lactic thích hợp làm chủng khởi động yếu tố công nghệ phù hợp phát triển dạng sản phẩm thịt cao cấp Việt Nam, không chứa đầy đủ chất dinh dưỡng đảm bảo VSATTP mà nguồn thực phẩm chức quý báu sản phẩm cung cấp hệ VSV có lợi “probiotic” cho người tiêu dùng Rất phù hợp với hướng nghiên cứu giới muốn cung cấp hệ VSV có lợi probiotic cho thể thông qua sản phẩm thực phẩm Khả áp dụng đề tài: Thành công đề tài áp dụng sở sản xuất, chế biến thịt với mục đích phát triển sản phẩm tương đối, cung cấp thực phẩm chức Việc sản xuất thực phẩm thịt dạng lên men có bổ sung probiotics quan tâm nhiều nhà khoa học nước giới Thành công đề tài sở cho nghiên cứu sâu lĩnh vực Chương TỔNG QUAN 1.1 Thực phẩm lên men, thịt lên men 1.1.1 Giới thiệu Thực phẩm lên men thực phẩm chế biến, bảo quản lên men enzym nội nguyên liệu hay từ VSV bổ sung Phần lớn thực phẩm lên men lên men vi khuẩn lactic (LAB-lactic acid bacteria) sữa chua, kim chi (Hàn Quốc), Nham (Thái Lan), nem chua, dưa chua (Việt Nam),… Thực phẩm lên men chứng minh tốt cho sức khỏe chứa thành phần dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe probiotic prebiotic, tạo trạng thái cân hệ VSV đường ruột từ nâng cao khả chuyển hóa, tiêu hóa ngăn ngừa bệnh tật vật chủ Lịch sử bảo quản thịt lên men có từ hàng ngàn năm (lên men tự nhiên) Sự cấy chủng bắt đầu Jensen Paddock năm 1940 cho xúc xích khô, chế phẩm Pediococcus cerevisae khiết (1955) Mỹ Niven Niinivaara (1955) ứng dụng Micrococcus M53 châu Âu sau Numi (1966) kết hợp Micrococcus với Lactobaccillus spp, Pediococcus acidilactici, P pentosaceus, Staphylococcus xylosus hay S camosus khiết hỗn hợp chúng cho thịt lên men.[21] Lịch sử đời thịt lên men châu Âu hay Trung Quốc đến từ lâu (cách khoảng 2000 năm) xuất phát từ trình bảo quản tự nhiên thịt Thịt lên men trình “chín sinh hóa” thịt nhờ vai trò enzym có thịt hệ VSV Bản chất trình lên men lactic qúa trình thủy phân protein, lipit thịt tạo sản phẩm có hương vị đặc trưng Xúc xích lên men sản phẩm xuất giới Pepperoni (của Tây Ban Nha), Summer (của Mỹ), Salami (của Ý), Nham (của Thái Lan), Ở Việt Nam biết đến nem chua – sản phẩm lên men truyền thống gần giống xúc xích lên men Tuy nhiên, nem chua khác với xúc xích sản phẩm bao gói chuối không nhồi loại vỏ bao xúc xích Và công nghệ sản xuất sản phẩm mang tính thủ công truyền thống, trình lên men tự nhiên nên chất lượng sản phẩm không đồng nguy không đảm bảo VSATTP Nem chua (Việt Nam) Pepperoni (Tây Ban Nha) Salami (Ý) Hình 1.1.Một số hình ảnh SP thịt lên men giới Việt Nam Ở Châu âu, xúc xích lên men tự nhiên có truyền thống lâu đời bắt nguồn từ quốc gia Địa Trung Hải suốt thời đại La Mã Sau sản phẩm lan rộng nước Đức, Hungary, số quốc gia khác Mỹ, Argentina, Úc Hiện nay, Châu Âu quốc gia sản xuất tiêu thụ xúc xích khô lên men lớn Trên thị trường Châu Âu có nhiều loại sản phẩm xúc xích khô lên men thay đổi nguyên liệu ban đầu, công thức phối trộn, trình sản xuất tạo nên thói quen phong tục cho vùng miền, quốc gia khác Nhưng từ quan điểm giới có hai phạm trù phân biệt sau: Các sản phẩm Miền Bắc vùng Địa Trung Hải có vài tính chất đặc trưng riêng Các sản phẩm miền bắc tốc độ axit hóa vi khuẩn axit lactic cho giá trị pH hun khói đảm bảo an toàn, cải thiện phần sức khỏe đóng góp lớn việc đảm bảo chất lượng sản phẩm Các sản phẩm vùng Địa Trung Hải tốc độ axit hóa đạt giá trị pH cuối Sự an toàn đảm bảo sức khỏe cách chắn chủ yếu trình sấy hoạt độ nước thấp Theo Zeuthen (1995), thịt bảo quản lên men dựa vi khuẩn lactic tự nhiên thịt (Lactic Acid Bacteria - LAB), lượng nhỏ nitrat lượng lớn muối Khi mà nhu cầu thịt lên men sau chiến tranh giới II tăng lên, nghiên cứu chủng khởi động nhằm đảm bảo chất lượng cho trình lên men đặt 1.1.2 Định nghĩa, phân loại xúc xích lên men (XXLM) 1.1.2.1 Định nghĩa[21] XXLM dạng nhũ tương thịt xay nhuyễn phần tử chất béo, muối gia vị khác Hỗn hợp phối trộn sau nhồi vỏ bao, tiếp lên men làm chín Xúc xích lên men có tính chất đặc trưng mùi, vị, cấu trúc, mầu sắc thông qua trình lên men tác động điều kiện vật lý, hóa học hỗn hợp thịt chứa vỏ bao 1.1.2.2 Phân loại XXLM Dựa vào hàm lượng nước, chia xúc xích lên men thành nhóm[21]: ™ Nhóm có độ ẩm cao (moist): Ví dụ: Teewurst, Mettwurst ( Đức), Frishe Braunschweiger Đặc điểm: Sản phẩm có độ ẩm > 50% Thời gian sản xuất từ – ngày Mức aw: 0,95 – 0,96 Sản phẩm thường hun khói Sản phẩm dễ bị hư hỏng Bảo quản lạnh, tiêu thụ - ngày (Nem chua Việt Nam xếp vào nhóm này) ™ Nhóm bán khô (semi-dried): thái lát, thời gian sản xuất ngắn (short processed) Ví dụ: Summer sausage, Salami, Holsteiner, Cervelat (Zervelat), Chorizo (của Tây Ban Nha), Tuhringer Đặc điểm: Thời gian sản xuất - ngày Sấy khô nhiệt nên loại bỏ - 30% ẩm Sản phẩm cuối có: Độ ẩm: 35 - 50% Hàm lượng chất béo: 21% Hàm lượng Protein: 24% Hàm lượng muối: 3,5% Nguyên liệu phụ: 1,5% muối ăn NaCl, 1% đường glucoza, 180ppm NaNO2, 0,5% bột tỏi, 0,5% vitaminC, 0,2% gừng, 2,5% tiêu - Thái, xay nhuyễn phối trộn Thịt bò thịt lợn thái thành miếng kích thước 3x3x3cm mỡ thái thành miếng nhỏ Sau đó, sử dụng thiết bị xay nhuyễn phòng thí nghiệm có kích thước lỗ – mm, thường đưa thịt bò xay trước, tiếp đến thịt lợn sau mỡ phần Sau xay, hỗn hợp thịt đem phối trộn với nguyên liệu phụ hỗn hợp chế phẩm (Lactobacillus sakei DSM 6333 + Lactobacillus plantarum H1.40) với hàm lượng 106CFU/g sản phẩm tỷ lệ chủng cấy 1/1 Tiếp đó, tiến hành trộn - Nhồi, định lượng Hỗn hợp thịt sau phối trộn, đưa nhồi vào vỏ bao collagen Nhồi cho lượng không khí salami nhất, không khí làm ôi hóa chất béo ảnh hưởng xấu đến mầu sắc làm giảm thời hạn sử dụng sản phẩm Khối lượng salami 30g Lên men Salami đưa lên men 300C thời gian 48h Làm chín bảo quản Chia sản phẩm làm chế độ xử lý nhiệt làm chín khác nhau: Chế độ 1: Làm chín sinh hóa 200C/15ngày, bảo quản sản phẩm -40C Chế độ 2: Gia nhiệt 700C 1h, làm chín sinh hóa 200C/4 ngày sau đem sản phẩm bảo quản -40C So sánh chế độ, sản phẩm có trình gia nhiệt nên tiêu hóa lý, VSV thấp sản phẩm thời gian bảo quản kéo dài Tuy nhiên chất lượng sản phẩm mặt cảm quan Thời gian sản xuất có gia nhiệt rút ngắn 11 ngày trình làm chín rút ngắn 3.5 Sơ tính chi phí thực nghiệm XXLM xúc xích thường Chi phí thực nghiệm XXLM xúc xích thường tính cho 1kg thành phẩm 63 Bảng 3.13 Chi phí thực nghiệm sản xuất XXLM –Sa có bổ sung chủng so với xúc xich không bổ sung chủng 1kg thành phẩm Thành tiền (đồng) Đơn giá (Đồng) Số lượng Thịt bò: 30% 180.000/kg Thịt lợn: 45% Xúc xích lên men 300 g Xúc xích không chế phẩm 54.000 46.000/kg 450g 20,700 20,700 Mỡ lợn: 25% 8.000/kg 250g 2,000 2,000 Muối NaNO2 68.000/kg 0.18 g 12.24 12.24 Glucoza 15.000/kg 5g 75 75 Bột tỏi 40.000/kg 0.5g 20 20 Bột tiêu 35.000/kg 2.5g 87.5 87.5 Vitamin C 80,000/kg 0.5g 40 40 Gừng bột 25.000/kg 0.2g 5 350.000/kg 1,5g 200.000/500g 100g 20.000 1.500/KW 45.000 1.500/KW 5.0000/công Nguyên liệu Chế phẩm LAB 105 107 CFU/g sản phẩm Bao bì (collagen) Điện Nhân công Chi phí khác 100 Tổng chi phí/1kg SP 54.000 525 20.000 75.000 50.000 50.000 100 100 192.040 220.640 So sánh tương đối chi phí sản xuất XXLM xúc xích thường, thấy chênh lệnh giá khoảng 30.000/kg Tuy nhiên, sản xuất quy mô lớn chi phí giảm nhiều Mặt khác, bao bì đẹp, chất lượng đảm bảo, khâu marketing tốt sản phẩm có chổ đứng thị trường Song, nhận thấy XXLM chưa nhiều người biết đến, sản phẩm thị trường Việt Nam Cho nên sản phẩm bước đầu có khó khăn tung thị trường 64 Song, nhận thấy XXLM chưa nhiều người biết đến, sản phẩm thị trường Việt Nam Cho nên sản phẩm bước đầu có khó khăn tung thị trường KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Nghiên cứu chọn 02 chủng Lactobacillus sakei(DSM 6333) Lactobacillus plantarum (H1.40) (phân lập từ nem chua Việt Nam) có đặc tính tốt lên men lactic tốt, chống chịu muối ăn, muối nitrit tốt tính kháng khuẩn cao Từ sản xuất chế phẩm làm chủng khởi động thích hợp sản xuất salami lên men với mật độ 106CFU/g bán thành phẩm tỷ lệ chủng 1/1 Nghiên cứu thành phần gia vị phù hợp cho sản xuất salami là: 1,5% NaCl 1% đường glucoza cho chất lượng sản phẩm tốt Nghiên cứu chế độ lên men, làm chín bảo quản salami lên men Salami sau lên men 48h 300C, chia làm chế độ: Chế độ 1: Làm chín sinh hóa 200C/16ngày, sau đem hút chân không, bảo quản 0-40C Chế độ 2: Gia nhiệt 700C /1h, làm chín 200C/4ngày đem hút chân không, bảo quản 0-40C Thời gian bảo quản XXLM-Sa: - Mẫu đối chứng (không chế phẩm) thời gian bảo quản: 102 25 g Enterobacteriacea 105 Staphylococcus aureus 104 68 Phụ lục Bảng B Giới hạn cho phép tiêu VSV sản phẩm ăn liền (Salami xúc xích lên men) Ireland Chất lượng VSV ( CFU/g) Tiêu chuẩn Đạt tiêu Chấp Không Tiềm ẩn chuẩn nhận tốt mối nguy N/A 103-