KHẢO SÁT ẢNH HUỞNG CỦA CHẾ PHẨM BROMELAIN ÐẾN TỐC ÐỘ THỦY GIẢI VÀ CHẤT LUỢNG CẢM QUAN CỦA NU ỚC TƯƠNG

TÓM TẮT Đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm Bromelain ñến tốc ñộ thủy giải và chất lượng cảm quan của nước tương” ñược tiến hành tại Khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Trường Đại học Nông

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM BROMELAIN ĐẾN TỐC ĐỘ THỦY GIẢI VÀ CHẤT LƯỢNG CẢM QUAN CỦA NƯỚC

TƯƠNG

Tác giả

MAI THỊ HIẾU THẢO

Khóa luận ñược ñệ trình ñể ñáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

Bảo quản, Chế biến Nông sản và Vi Sinh Thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

ThS Phạm Tuấn Anh

Tháng 8 năm 2010

Con cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, cùng quí Thầy Cô Khoa Công Nghệ Thực Phẩm ñã cung cấp kiến thức và tạo ñiều kiện nghiên cứu cho ñề tài

Con chân thành cảm ơn các sư cô ở cơ sở sản xuất nước tương Thường Chiếu ñã chỉ dạy và tạo ñiều kiện tiến hành ñề tài

Cám ơn các Bạn Bè ñã cùng tôi chia sẻ những buồn vui, khó khăn trên quãng ñường ñại học ñặc biệt là tập thể 06VT thân mến

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2010

Mai Thị Hiếu Thảo

TÓM TẮT

Đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm Bromelain ñến tốc ñộ thủy giải

và chất lượng cảm quan của nước tương” ñược tiến hành tại Khoa Công Nghệ

Thực Phẩm – Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh; cơ sở sản xuất nước tương Thường Chiếu – Xã Phước Thái – Huyện Long Thành – Tỉnh Đồng Nai Thời gian từ 15/04/2010 ñến 15/07/2010 Thí nghiệm ñược bố trí theo kiểu 1 yếu tố, 3 lần lặp lại ñối với các tỷ lệ khác nhau của enzym

Nguyên liệu sử dụng: ñậu nành

Yếu tố thí nghiệm: enzym thô từ chồi dứa

Nội dung thí nghiệm: Khảo sát hàm lượng ñạm amin hình thành theo thời gian khi sử dụng những tỷ lệ enzym khác nhau

Kết quả thu ñược:

− Khi sử dụng enzym, hàm lượng ñạm amin cao hơn so với ñiều kiện sản xuất bình thường

− Tỷ lệ enzym so với cơ chất càng lớn tốc ñộ thủy giải càng cao Tốc ñộ thủy giải cao nhất khi sử dụng 20% enzym thô

− Tại tỷ lệ 20% enzym thô cho sản phẩm nước tương phù hợp nhất với người tiêu dùng

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa

Lời cảm tạ

Tóm tắt

Mục lục

Danh sách các chữ viết tắt

Danh sách các hình

Danh sách các bảng

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn ñề 1

1.2 Mục ñích ñề tài 2

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu về nước tương 3

2.1.1 Nước tương 3

2.1.2 Các phương pháp sản xuất nước tương 3

2.1.2.1 Phương pháp hóa học 4

2.1.2.2 Phương pháp vi sinh 5

2.1.2.3 Phương pháp enzym 7

2.2 Nguyên liệu sản xuất nước tương 10

2.2.1 Đậu nành 10

2.2.2 Bột mì 12

2.2.3 Nước 13

2.2.4 Muối 13

2.3 Phương pháp vi sinh - phương pháp lên men truyền thống 14

2.3.1 Cơ sở khoa học và ưu ñiểm công nghệ 14

2.3.2 Kỹ thuật sản xuất 15

2.4.1 Tính chất bromelain 20

2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng hoạt tính bromelain 20

2.4.3 Những nghiên cứu ứng dụng enzym bromelain ñã thưc hiện 21

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1 Thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 24

3.2 Nguyên vật liệu và phương tiện 24

3.3 Quy trình thực hiện 26

3.4 Thí nghiệm sấy chồi dứa 27

3.5 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ enzym lên quá trình thủy giải nước tương 27

3.6 Bố trí ñánh giá cảm quan theo kiểu khối cân bằng không ñầy ñủ BIB 28

3.7 Phương pháp xử l ý số liệu 29

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Kết quả sấy chồi dứa thu nhận chế phẩm enzym 30

4.2 Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzym lên quá trình thủy giải nước tương 31

4.2.1 Ảnh hưởng ñến hàm lượng ñạm amin 31

4.2.2 Ảnh hưởng ñến các chỉ tiêu ñánh giá cảm quan 33

4.2.1.1 Điểm cảm quan màu sắc 31

4.2.1.2 Điểm cảm quan mùi 34

4.2.1.3 Điểm cảm quan vị 35

4.2.1.4 Kết quả ñánh giá chung 35

4.2.3 Kết luận 36

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 37

5.1 Kết luận 37

5.2 Đề nghị 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Cấu tạo 3-MCPD và 1,3-DCP 5

Hình 2.2 Quy trình sản xuất nước tương truyền thống 16

Hình 3.1 Chồi dứa sau khi làm sạch lá bên ngoài 24

Hình 3.2 Bào tử mốc dùng trong thí nghiệm 25

Hình 3.3 Quy trình tiến hành thí nghiệm 26

Hình 3.4 Phối trộn enzym trong giai ñoạn ngả tương 27

Hình 4.1 Đồ thị thể hiện hàm lượng nitơ amin sinh ra khi sử dụng các nồng ñộ khác nhau của bromelain trong quá trình thủy giải 32

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Điều kiện sinh trưởng của nấm mốc Aspergillus oryzae 6

Bảng 2.2 So sánh ưu nhược ñiểm của các phương pháp sản xuất nước tương 9

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hạt ñậu nành 10

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của bột mì 13

Bảng 2.5 Thành phần các axit amin không thay thế trong ñậu nành và một số thực phẩm quan trọng 15

Bảng 2.6 Hoạt tính phân giải casein của bromelain 20

Bảng 2.7 Ảnh hưởng bởi trạng thái và ñiều kiện bảo quản trên hoạt tính của bromelain 21

Bảng 3.1 Sơ ñồ bố trí ñánh giá cảm quan của thí nghiệm 29

Bảng 4.1 Bảng theo dõi ẩm ñộ chồi dứa khi sấy theo thời gian 30

Bảng 4.2 Hàm lượng nitơ amin (g/l) theo nồng ñộ enzym sau 30 ngày theo dõi 31

Bảng 4.3 Điểm trung bình hiệu chỉnh về chỉ tiêu màu của các nghiệm thức 34

Bảng 4.4 Điểm trung bình hiệu chỉnh về chỉ tiêu mùi của các nghiệm thức 34

Bảng 4.5 Điểm trung bình hiệu chỉnh về chỉ tiêu vị của các nghiệm thức 35

Bảng 4.6 Kết quả xây dựng hệ số quan trọng 36

Bảng 4.7 Điểm trung bình có trọng lượng của các mẫu nước tương ứng với các tỷ lệ enzym sử dụng 36

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn ñề

Nước tương là loại nước chấm khá phổ biến và có từ lâu ñời của người Á Đông Nước tương có nguồn gốc từ Trung Quốc cách ñây 2500 năm, sản xuất bằng phương pháp lên men thủy giải protein ñậu nành Thời gian gần ñây ñể ñáp ứng nhu cầu thị trường, nhà sản xuất ñã thay thế phương pháp vi sinh bằng phương pháp hóa giải ñể tận dụng nguồn bánh dầu trong công nghiệp và rút ngắn thời gian sản xuất Tuy nhiên nhược ñiểm của phương pháp hóa học là sinh ra ñộc tố 3-MCPD có nguy

cơ gây ung thư cho người tiêu dùng

Ưu ñiểm của phương pháp lên men truyền thống là tạo ra sản phẩm không chỉ

có hương vị ñặc trưng mà giá trị dinh dưỡng cao nhờ quá trình phân giải của vi sinh vật tạo thành các axit amin cần thiết ñối với cơ thể sống và mùi vị cho sản phẩm Nước chấm lên men từ ñậu nành còn là phương thuốc chữa nhiều căn bệnh Xu hướng của người tiêu dùng hướng vào những sản phẩm an toàn và có lợi cho sức khỏe Nhưng phương pháp này lại mắc phải một nhược ñiểm khá lớn là thời gian sản xuất dài và chất lượng nước tương không ổn ñịnh Nguyên nhân là do protein cơ chất phân giải chậm cần một thời gian ñể ñạt ñến lượng axit amin cần thiết Cho nên vấn ñề ñặt ra là làm thế nào ñể protein của nguyên liệu phân giải nhanh hơn, rút ngắn thời gian sản xuất mà không tạo thành ñộc tố trong sản phẩm

Bromelain là enzym thuộc lớp hydrolase tham gia vào các phản ứng thủy phân

có cơ chất là protein Bromelain có ở tất cả các bộ phận của dứa nên dễ dàng thu nhận Bromelain có thể thu nhận dạng thô, tinh sạch hoặc bán tinh sạch và ñược ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chủ yếu ở giai ñoạn thủy phân nhằm nâng cao hiệu suất của quá trình Đặc biệt, bromelain thì không ñộc

Để ứng dụng bromelain vào sản xuất truyền thống, nhằm rút ngắn quá trình

chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài: “Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm Bromelain ñến tốc ñộ thủy giải và chất lượng cảm quan của nước tương” 1.2 Mục ñích ñề tài

Đề tài tiến hành nhằm những mục ñích sau ñây:

+ Khảo sát quá trình thu nhận enzym bromelain dạng thô qua quá trình sấy chồi dứa

+ Xác ñịnh ảnh hưởng của tỷ lệ enzym thô sử dụng, ñến tốc ñộ của quá trình thủy giải

+ Chọn ñược tỷ lệ thích hợp nhất của enzym dùng cho quá trình thủy giải

và ñáp ứng yêu cầu cảm quan

Tương có vị ngọt của ñường, vị ñậm ñà của ñạm và mặn của muối ăn Thành phần hóa học chính của tương gồm ñường ñơn giản, axit amin, lipit, NaCl, H2O Ngoài ra còn có các vitamin (ñặc biệt là vitamin nhóm B) (Nguyễn Thị Hiền, 2007)

Để sản xuất nước tương nguyên liệu chính gồm ñạm và tinh bột Trong ñó, nguyên liệu chứa ñạm chiếm 70-80% tổng nguyên liệu chính, chủ yếu từ nguồn protein thực vật như ñậu nành, bánh khô dầu ñậu nành hoặc ñậu phụng Còn nguyên liệu chứa tinh bột chiếm 20-30% tổng nguyên liệu chính, thường sử dụng bột gạo, nếp, bột mì…

2.1.2 Các phương pháp sản xuất nước tương

Tất cả các loại nước chấm (nước tương, xì dầu, tàu vị yểu ) ñều là sản phẩm thủy phân của nguyên liệu giàu protein từ ñộng vật hay thực vật

Quá trình thủy phân protein ñược biểu diễn bằng phương trình sau:

Do liên kết peptide trong protein là một liên kết mạnh, sự thủy phân xảy ra trong ñiều kiện có xúc tác Tác nhân xúc tác hóa học là axit hoặc kiềm và tác nhân

Protein Pepton Peptide Axit amin

Có 3 phương pháp ñể sản xuất nước tương: hóa học, vi sinh (lên men truyền thống) và phương pháp enzym (Trần Bích Lam, 2008)

2.1.2.1 Phương pháp hóa học

 Khái niệm

Dùng tác nhân xúc tác là axit mạnh (HCl, H2SO4) hay kiềm mạnh (NaOH) ñể thủy phân protein trong nguyên liệu sản xuất Sau quá trình tiến hành trung hòa dung dịch ñể ñưa pH về 6,5 – 7 Cuối cùng bổ sung muối ñể ñạt nồng ñộ NaCl là 23 – 25%

Nghiên cứu phản ứng hình thành và phân hủy 3-MCPD Dolezal M và ñồng

sự (2004) thấy rằng :

Glycerol + Cl- Chloropropanol Phân hủy Phản ứng này tạo ra các sản phẩm monochloropropanol, dichloropropanol, monochlopropanediol, nhưng nhiều nhất là 1,3-dichloro-2-propanol (1,3-DCP) và 3-Monochlopropanol (3-MCPD) Cấu tạo của 2 ñộc tố ñược thể hiện qua Hình 2.1

2.1.2.2 Phương pháp vi sinh

 Khái niệm

Tác nhân thủy phân chủ yếu là hệ enzym của nấm mốc Aspergillus oryzae trên

nguồn nguyên liệu thực vật giàu ñạm như ñậu nành, ñậu phụng phối hợp với các nguyên liệu giàu tinh bột như bột mì, bột gạo, bột nếp…

 Vi sinh vật dùng trong sản xuất

Sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men ngoài khâu chuẩn bị nguồn nguyên liệu thì khâu chuẩn bị mốc giống là một trong những khâu trọng, ñây là tác nhân chủ yếu thủy phân nguyên liệu Giống sử dụng phải là giống thuần khiết nó quyết ñịnh hương vị hiệu suất, và phẩm chất của nước chấm thành phẩm Giống

cũng là ñiều kiện cần thiết ñể ổn ñịnh sản xuất Nấm mốc Aspergillus oryzae ñược

1,3- dichloro-2- propanol(1,3 - DCP) 3- monochloropropanol (3 - MCPD)

Hình 2.1 Cấu tạo 3-MCPD và 1,3-DCP

tuyển chọn và nhân giống kỹ càng tạo bào tử có khả năng sinh trưởng mạnh bảo vệ ñược hạt tương không cho mốc tạp xâm nhập Theo Nguyễn Thị Diệu Bích (2007)

Aspergillus oryzae dùng trong sản xuất tương phải có những ñặc tính sau ñây:

Bảng 2.1 cho biết các ñiều kiện sản xuất thích hợp cho mốc phát triển

Bảng 2.1 Điều kiện sinh trưởng của nấm mốc Aspergillus oryzae

Sau ñây là các bước ñể chuẩn bị mốc giống dùng cho sản xuất

 Sản xuất giống cấp 1: nuôi cấy mốc Aspergillus oryzae trong ống thạch

nghiêng

Sử dụng môi trường Sabouro ñể nuôi cấy Sau khi tiệt trùng môi trường rồi ñể cho thạch nghiêng, ñể nguội Cấy giống theo phương pháp cấy ñiểm, nuôi ở nhiệt

ñộ 25 – 30OC trong 3 - 4 ngày

 Sản xuất giống cấp 2: nhân giống trong bình tam giác

Môi trường nhân giống cấp 2 sử dụng là cơm, chiều cao của môi trường thường từ 1 - 2 cm, nhân giống cấp 2 trong bình tam giác Môi trường ñược tiệt trùng trong nồi Autoclauv ở 121OC trong 15 phút, ñể nguội 30 – 35OC Cấy chuyền

từ ống nghiệm ra bình tam giác, nuôi ở nhiệt ñộ 30 – 35OC Sau 3-4 ngày thấy xuất

pH môi trường 5,5-6,5

Độ ẩm không khí 85-95%

Nhiệt ñộ nuôi 27-30OC

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2006)

hiện sợi nấm màu xanh ñậm, không xuất hiện khuẩn ty lạ, mốc phát triển ñều khắp

bề mặt môi trường và trên từng vật liệu rời của môi trường

 Sản xuất giống bào tử

Môi trường sử dụng cũng tương tự như môi trường nhân giống cấp 2, chỉ khác là thể tích môi trường sản xuất bột bào tử gấp 8 – 10 lần so với thể tích môi trường nhân giống cấp 2 Sau khi nhân giống ở môi trường sản xuất bào tử người ta

có thể trộn với bột mì hoặc sấy ở 40OC cho khô ñể thu bột bào tử

 Ưu ñiểm của phương pháp vi sinh

Sản xuất nước tương bằng phương pháp vi sinh có những ưu ñiểm như sau:

+ Không tạo ñộc tố 3-MCPD

+ Tạo ra 3 sản phẩm: nước tương, tương ñặc và hắc xì dầu

+ Hương vị ñặc trưng

 Nhược ñiểm của phương pháp

Bên cạnh những ưu ñiểm thì phương pháp vi sinh cũng có những nhược ñiểm ñó là:

+ Hiệu suất thủy phân thấp

+ Thời gian sản xuất kéo dài

+ Chiếm nhiều diện tích

+ Dễ bị tạp nhiễm do thời gian sản xuất kéo dài

2.1.2.3 Phương pháp enzym

Quy trình công nghệ sản xuất nước tương dùng enzym ñược công ty NoVo triển khai và áp dụng bao gồm sự phối hợp của 5 enzym sau: flavourzyme 500 MG, flavourzyme 1000 L, protamex 1.5 MG, alcalase 2.4 L FG, viscozyme L Sử dụng enzym làm tác nhân thủy phân protein cơ chất

Theo hội thảo trình bày "Một số giải pháp công nghệ sản xuất nước tương ñạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm Việt Nam" - Ngày 6/6/20007 Sở Khoa học - Công nghệ TP.HCM ñã khẳng ñịnh: phương pháp enzym hay vi sinh vật là giống nhau có mức ñộ an toàn cao, ñiều kiện thủy phân ôn hòa, hoàn toàn không sử dụng hóa chất, không làm biến ñổi các thành phần axit amin tạo ra từ protein ban ñầu

Tuy nhiên với phương pháp thủy phân bằng enzym phải cần 5 enzym phối hợp, giá thành enzym thì quá ñắt Nhưng hiệu suất tối ña của nó chỉ ñạt 70% (vietbao.vn)

Việc chọn giải pháp công nghệ tốt nhất vẫn ñang là vấn ñề tranh cãi Vì trong

từng phương pháp ñều có những ưu nhược ñiểm khác nhau

Ưu nhược ñiểm các phương pháp ñược thể hiện trên Bảng 2.2

Bảng 2.2 So sánh ưu nhược ñiểm của các phương pháp sản xuất nước tương

Phương pháp Đặc ñiểm

sản phẩm

Tính chất sản phẩm Ưu ñiểm Nhược ñiểm

Axit Tác nhân thủy

phân là HCl

Không an toàn

do chứa 3_MCPD, 1,3_ DCP

Chi phí hóa chất rẻ

Chi phí hóa chất rẻ

An toàn Ít tiêu hao năng

lượng

Diện tích nhà xưởng lớn

Thời gian kéo dài

Enzyme

Tác nhân thủy phân là enzym

Chi phí cao Hiệu suất tối ña 70%

An toàn

Mùi vị không khác biệt

Mỗi phương pháp sản xuất sẽ cho một sản phẩm có thành phần và mùi vị khác nhau Tùy vào thị trường mà nhà sản xuất sẽ chọn loại sản phẩm thích hợp nhưng cần phải ñảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm

2.2 Nguyên liệu sản xuất nước tương

Nguyên liệu trong sản xuất nước tương thường là các nguồn protein thực vật,

có thể từ hạt: lúa mì, ngô, ñậu nành, hay từ bánh khô dầu ñậu nành, ñậu phụng Trong phương pháp hóa giải thường sử dụng nguồn nguyên liệu từ bã khô ñậu nành, bã khô ñậu phộng, bánh khô dầu ñậu phộng ép thủ công và ép công nghiệp Những nguồn nguyên liệu này có nguồn gốc từ Argentina, Mỹ và Ấn Độ

Ở nước ta sản xuất theo phương pháp lên men vẫn là phổ biến Nguồn nguyên liệu chính gồm có bột mì và ñậu nành, bột mì ñể cung cấp nguồn tinh bột và ñậu nành là nguồn cung cấp protein Ngoài ra còn có muối và nước

Khoáng (g)

Gluxit (g)

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2006)

Qua Bảng 2.3 - thành phần hóa học trong ñậu nành ta có thể thấy ñây là loại hạt rất giàu chất dinh dưỡng là nguồn nguyên liệu thích hợp cho sản xuất tương

Theo Ngạc Văn Giậu (1983) thì thành phần lipit của ñậu nành có một lượng ñáng kể axit béo không thay thế, có giá trị dinh dưỡng cao, khoảng từ 60-70% chất

béo của hạt ñậu nành Các axit béo không no gồm: axit liloleic (52 - 65%), axit linolenoic (2 - 3%), axit oleic (25 - 36%) Trong khi các axit béo no lại là thành phần không thể thiếu trong lipit của ñậu nành, bao gồm: axit panmitic (6 - 8%), axit stearic (3 - 5%), axit arachidomic (0,4 - 1,0%) Ngoài ra còn có thành phần hydratcacbon, chiếm 34% hạt ñậu nành chia làm hai loại tan trong nước và không tan trong nước chủ yếu vẫn là thành phần tan trong nước Thành phần khoáng chiếm 5% trọng lượng khô của hạt Đáng chú ý nhất là canxi, photpho, mangan, kẽm và sắt

Đậu nành chứa nhiều protein, 8 loại axit amin thiết yếu và là nguồn cung cấp canxi, chất xơ, sắt Các hợp chất isoflavone trong ñậu nành còn có khả năng phòng ngừa và trị liệu một số bệnh như: ñau tim, tai biến mạch máu não, ung thư vú, ung thư kết tràng Những hợp chất này gồm có: protease inhibitors, phytates, phytosterols, saponin, phenolic axit, lecithin, ω3, và isoflavone (phytoestrogens)

Protease inhibitor: ngăn cản bệnh ung thư phát triển, bảo vệ tế bào cơ thể khỏi tác hại của môi trường sống xung quanh như tia nắng mặt trời và các chất ô nhiễm trong không khí Tuy nhiên, protease inhibitor bị mất bớt ñi sau khi ñậu nành ñược chế biến nhiệt

Phytate: là hợp chất ngăn cản sự hấp thu canxi và sắt trong ruột Những thực phẩm giàu phytate cũng thường có nhiều chất xơ và những thực phẩm này bảo vệ chúng ta khỏi bị bệnh ung thư kết tràng

Axit phenolic: là một antioxidant và phòng ngừa các nhiễm sắc thể DNA khỏi

bị tấn công bởi các tế bào ung thư

Saponin: hoạt ñộng như chất chống oxy hóa ñể bảo vệ tế bào cơ thể khỏi các tác hại của các gốc tự do Nó cũng có khả năng trực tiếp ngăn cản sự phát triển ung thư kết tràng và làm giảm lượng cholesterol trong máu

Lecithin: là một hóa chất thực vật quan trọng, ñóng vai trò quyết ñịnh trong việc kích thích sự biến dưỡng trong các tế bào cơ thể Có khả năng làm gia tăng trí nhớ bằng cách nuôi dưỡng tốt các tế bào não và thần kinh, làm chắc các tuyến, tái

tạo các mô tế bào cơ thể, có khả năng cải thiện hệ thống tuần hoàn, bổ xương, và tăng cường sức ñề kháng

Phytosterol: phytosterol ngăn cản sự hấp thu cholesterol trong thức ăn vào máu và ngăn cản sự tái hấp thu cholesterol từ axit mật vào ống tiêu hóa, do ñó làm giảm lượng cholesterol vào máu nên giúp ngăn ngừa bệnh tim mạch

Trong ñậu nành có chứa hợp chất isoflavone tương tự kích thích tố nữ estrogen Vì thế nên nó ñược mệnh danh là “estrogen thảo mộc” Nhiều nghiên cứu cho thấy, isoflavones của ñậu nành có tác dụng trong ngăn ngừa các bệnh tim mạch Do có nhiều hữu ích nên các chuyên gia dinh dưỡng khuyến cáo nên tiêu thụ nhiều các sản phẩm từ ñậu nành trong khẩu phần ăn hàng ngày (Trần Anh Kiệt, 2006)

Như vậy ñậu nành là loại hạt giàu chất dinh dưỡng như protein, lipit, muối khoáng…Nên ñậu nành là nguồn nguyên liệu quan trọng trong cho sản xuất nước tương

2.2.2 Bột mì

Trong bột mì glucid chiếm tỷ lệ cao nhất, tạo vị ngọt cho tương và là nguồn dinh dưỡng ñể hệ vi sinh vật sinh trưởng mạnh ngay từ ban ñầu, tạo ra hệ enzym có hoạt lực cao cho việc phân giải protein của ñậu nành ở giai ñoạn tiếp theo Bảng 2.4 thể hiện thành phần hóa học của bột mì

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của bột mì

(Nguồn: Nguyễn Thị Diệu Bích, 2007) Ngoài bột mì là nguồn tinh bột thường ñược sử dụng ñể sản xuất nước tương người ta còn sử dụng các nguồn khác như gạo nếp, gạo tẻ Trong gạo nếp thành phần glucid chiếm 74,9%, ở gạo tẻ thành phần glucid chiếm 77,55% Trong gạo nếp

có chứa nhiếu sinh tố B thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc, gạo nếp và gạo tẻ

có hạt tinh bột khi chuyển hóa thành ñường sẽ cho tương có vị ngọt

2.2.3 Nước

Nước dùng ñể sản xuất tương cũng như dùng sản xuất các loại thực phẩm, phải là nước sạch, uống ñược Theo Nguyễn Thị Diệu Bích (2007) ñộ cứng trung bình của nước dùng trong sản xuất tương trong khoảng 8 – 17O, nước quá cứng sẽ làm ảnh hưởng ñến quá trình thủy phân tinh bột và protein Ngoài ñộ cứng thì hàm lượng các chất khác trong nước không ñược quá 500 – 600 mg/lít

Vì vậy khi dùng nước sông ngòi vào sản xuất nước tương phải xử lý bằng phèn chua với lượng 1 – 5% ñánh tan phèn chua vào nước, ñể lắng Lọc và sát trùng bằng clorua vôi theo tỷ lệ 1 lít nước dùng 30 mg clorua vôi

sinh vật có hại Nồng ñộ muối cao có ảnh hưởng ñến tốc ñộ thủy phân vì vậy không cho lượng lớn vào ngay từ ban ñầu mà bổ sung muối thành nhiều ñợt

2.3 Phương pháp vi sinh - phương pháp lên men truyền thống

2.3.1 Cơ sở khoa học và ưu ñiểm công nghệ

Bản chất sinh hóa của phương pháp là hai quá trình thủy phân chủ yếu: quá trình thủy phân tinh bột và quá trình thủy phân protein Ngoài ra, còn quá trình tạo rượu và các este Các chất này tạo nên hương vị ñặc trưng của tương Sử dụng tác nhân thủy phân là hệ enzym từ vi sinh vật

Phương pháp truyền thống không chỉ có những ưu ñiểm về mặt cảm quan mà

cả về mặt dinh dưỡng Umeda (1969) (Trích dẫn bởi Đồng Thị Thanh Thu, 2005) phân tích nước chấm lên men từ ñậu nành ở Nhật, sản phẩm ñạt hiệu suất chuyển hóa ñạm 75,7% trong ñó ñạm amin ñạt trên 50% Theo Yokotsuka (1960) (Trích dẫn bởi Đồng Thị Thanh Thu, 2005) trong ñạm toàn phần của nước tương có 40 – 50% ñạm amin; 40 – 50% peptide và pepton 10 – 15% amoniac và dưới 1% protein Trong ñó có ñầy ñủ 17 axit amin phổ biến mà chủ yếu là axit glutamic và muối của nó, các base hữu cơ như adenine, guanine, uracil, cytosine, các loại ñường như glucose, saccharose, galactose, arabinose, maltose, rượu glycerol, axit hữu cơ là acetic, lactic Bảng 2.5 cho ta thấy thành phần axit amin có trong ñậu nành là tương ñương với các loại thực phẩm quan trọng khác

Các acid amin không thay thế

Thanh trùng Phối chế Đậu nành

Thành phẩm

Nước

Nước

Nước muối

Phụ gia

Hình 2.2 Quy trình sản xuất nước tương truyền thống

Tinh bột

(bột mì, bột gạo)

Thực hiện hấp áp lực 1,2kg / cm2 trong khoảng 1 – 1,5 giờ

Sau ñó nguyên liệu ñược ñể nguội ñến nhiệt ñộ 30 – 35OC chuẩn bị giai ñoạn phối trộn

 Phối trộn

Làm tăng ñộ ẩm nguyên liệu thích hợp cho sự phát triển của nấm mốc Phối

trộn theo tỷ lệ 90% ñậu nành 10% bột mì trộn mốc Sau ñó thêm 60 – 70% nước so

với tổng nguyên liệu

 Ủ ñậu

Đây là công ñoạn quyết ñịnh cho tốc ñộ và chất lượng thủy giải nước tương

sau này Thực chất ủ ñậu là quá trình nuôi mốc giống ñể lợi dụng men Sự sinh trưởng của mốc chủ yếu nhất trong giai ñoạn này Vì vậy nếu mốc sinh trưởng tốt, bao phủ ñều trên cơ chất, không bị tạp thì giai ñoạn thủy phân sẽ cho sản phẩm có

chất lượng cao

Quá trình thực hiện như sau:

+ Đậu nành sau khi hấp, ñể nguội

+ Cấy mốc giống ñã trộn vào bột mì vào ñậu

+ Trải lớp mỏng 1,5 – 2,5 cm trên khay hoặc nong vô trùng

+ Luôn giữ nhiệt ñộ phòng nuôi trong khoảng 37 – 40OC, ñộ ẩm phòng khoảng 90 – 100%

+ Thời gian ủ từ 48 – 72 giờ

 Thủy phân

Là giai ñoạn quan trọng nhất quyết ñịnh cho chất lượng sản phẩm, chuyển

hóa hoàn chỉnh cơ chất trong ñiều kiện có muối nhằm ngăn cản sự phá hoại của các tạp phẩm Protein của ñậu nành ñược thủy phân chủ yếu trong giai ñoạn này Các axit hữu cơ, rượu, andehyd… cũng ñược tạo ra trong quá trình này làm cho tương

có hương vị ñặc trưng của nó

Sau khi nuôi mốc ñược rồi, ñem thủy phân ngay Mục ñích ñể tận dụng ñược hoạt tính cao nhất của amylase và protease

Quá trình thực hiện như sau:

Nguyên liệu sau khi ủ bóp rời cho vào chum, vại thường 1 kg nguyên liệu có mốc thêm 0,3 lít nước muối 20% trộn ñều Ủ trong 4 – 5 ngày khi nhiệt ñộ quá cao phải ñảo khối nguyên liệu

Trong giai ñoạn thủy phân, không cho lượng lớn nước muối vào ngay từ ban

ñầu Vì làm như vậy sẽ ức chế hoạt ñộng của nấm mốc Aspergillus oryzae

 Hãm mốc

Mục ñích kìm hãm hoạt ñộng của vi sinh vật gây thối, làm ẩm môi trường tạo ñiều kiện thủy phân dễ dàng và tạo vị mặn cho tương Pha muối NaCl trong nước sạch chiếm 20-25% nguyên liệu, ñộ muối từ 18 – 21OBe cho vào vại ngả tương

Trích ly lần hai: sau lần 1, bã vẫn còn lưu lại một lượng nước tương, thêm nước muối khoảng 15 – 18% vào ngâm 12 – 16 giờ rồi lại tiến hành trích ly lần 2 Trích ly lần ba: ñể lợi dụng nguyên liệu một cách triệt ñể, bã sau khi trích ly lần 2 vẫn chứa muối và nước tương, ta tiến hành cho nước vào (không cho muối) ngâm 6 giờ rồi tiến hành chiết rút

Ở lần này nước tương rút ra có nồng ñộ tương ñối thấp dùng ñể hòa nước muối sử dụng cho các trích ly lần 2 ở ñợt kế tiếp, làm như vậy sẽ tiết kiệm ñược nguyên liệu muối và nâng cao chất lượng nước tương

 Phối chế

Sau trích ly ta phối trộn dịch chiết ñược của lần trích ly thứ nhất và lần trích ly thứ hai ñể tạo ra sản phẩm nước tương Tùy theo sản phẩm chiết rút ra có ñộ ñạm (g/l) và tùy vào tỷ lệ phối chế ta có nước tương thượng hạng, loại 1, loại 2…

Trong giai ñoạn phối chế bổ sung thêm phụ gia (bột ngọt) ñể tăng hương vị nước tương phù hợp với người tiêu dùng

 Thanh trùng

Nhằm tiêu diệt vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản

Về mặt cảm quan: làm cho sản phẩm tương ñối trong, sản phấm sau thanh trùng ñược chuyển qua thiết bị lắng lắng phần muối kết tinh ở nhiệt ñộ thường tách các protein bị ñông tụ cải thiện ñộ trong sản phẩm

Nhiệt ñộ thanh trùng 90 – 100OC trong 20 phút Thanh trùng gần kết thúc thì cho natri benzoat vào với tỷ lệ 0,07 – 0,1% so với lượng nước tương

Do nhược ñiểm công nghệ vi sinh là thời gian sản xuất chậm nên bố sung enzym ñể rút ngắn quá trình sản xuất Nguồn enzym là các enzym trong công nghiệp hoặc bổ sung các nguyên liệu có chứa enzym như ñu ñủ, dứa… Yêu cầu các nguồn nguyên liệu kết hợp phải có khả năng thủy phân protein cao, không làm ảnh hưởng tới thành phần, mùi vị của sản phẩm Và trong các enzym thủy phân protein thì bromelain là enzym khá phổ biến Vì vậy chúng tôi sử dụng bromelain làm enzym nghiên cứu cho ñề tài

2.4 Giới thiệu bromelain

Dứa là loài thực vật phát triển nhiều ở các nước nhiệt ñới Trong rất nhiều bộ phận của cây dứa có chứa bromelain là một loại protease thực vật, có nhiều ở vỏ quả, ñặc biệt nhiều ở chồi dứa Bromelain chiếm 50% protein ở dứa, việc khai thác

bromelain từ các thành phần này của dứa còn có ý nghĩa làm sạch môi trường vì ñây

những phần không sử dụng với mục ñích làm thực phẩm (Theo Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Bromelain là nhóm endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptid nội phân tử protein ñể chuyển phân tử protein thành các ñoạn nhỏ gọi là các peptide (Dương Thị Hương Giang, 2005)

2.4.1 Tính chất bromelain

Bromelain thương mại có mã số EC-3.4.22.33

Enzym này có ba hoạt tính phân giải khác nhau: peptidase, amylase, esterase Bromelain thân có nhiều cơ chất tự nhiên và có thể phân giải cả cơ chất tự nhiên lẫn

cơ chất tổng hợp

Hoạt tính của bromelain từ thân (chồi) cao hơn bromelain quả xanh và bromelain quả chín trên cơ chất là casein Bảng 2.6 thể hiện hoạt tính phân giải của bromelain ở các thành phần khác nhau

Bảng 2.6 Hoạt tính phân giải casein của bromelain (UI/mg)

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Theo bảng trên ta thấy bromelain trong thân có hoạt tính mạnh nhất

2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hoạt tính bromelain

Hoạt tính của bromelain chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố:

+ Cơ chất: trên những loại cơ chất khác nhau bromelain có hoạt tính khác nhau

Cơ chất Bromelain thân Bromelain quả

xanh

Bromelain quả chín

+ Nhiệt ñộ: thời gian tác dụng càng dài thì nhiệt ñộ sẽ có những thay ñổi làm ảnh hưởng ñến hoạt tính enzym, nồng ñộ enzym, nồng ñộ cơ chất và dạng tồn tại của enzym Ở dịch chiết quả khi tăng nhiệt ñộ lên 60OC thì vẫn còn hoạt tính Nhưng bromelain tinh khiết thì nhạy cảm với nhiệt ñộ

+ Độ pH: khi thu nhận bromelain thân dạng tinh sạch thì enzym có hoạt tính cao nhất ở pH 4,8 và ổn ñịnh ở pH 4,6 – 5,4 Bromelain có biên ñộ pH rộng (3-10) nhưng pH tối thích của enzym là 5 – 8 tùy cơ chất

+ Các ion kim loại: các ion lim loại có ảnh hưởng ñến hoạt tính của enzym do chúng thường gắn vào trung tâm hoạt ñộng của enzym Ngoài ra, còn có những chất

có tác ñộng ức chế bromelain do chúng kết hợp với nhóm SH của trung tâm phản ứng của enzym

Bảng 2.7 thể hiện ảnh hưởng của trạng thái và ñiều kiện bảo quản ñến hoạt tính của bromelain

Bảng 2.7 Ảnh hưởng bởi trạng thái và ñiều kiện bảo quản trên hoạt tính của

bromelain

2.4.3 Những nghiên cứu ứng dụng enzym bromelain ñã thực hiện

 Lê Thị Thanh Mai và Nguyễn Kiêu Hùng (1995) ñã khảo sát khả năng làm mềm thịt của bromelain thu ñược từ chồi ngọn của dứa Kết quả tại hàm lượng enzym 0,30 – 0,50% so với nguyên liệu trong thời gian 5 phút sẽ rút ngắn thời gian làm mềm thịt, ñặc biệt có ý nghĩa ñối với thịt bò dai

Hoạt tính (UI/mg protein)

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2004)

 Lê Thị Thanh Mai (1997) cũng ñã công bố nghiên cứu: các ñường hướng trích ly và ứng dụng của bromelain Bromelain sử dụng ñể thủy phân protein của cá Sản xuất nước mắm ngắn ngày sử dụng tỷ lệ enzym thô tốt nhất là 8 – 10% Sản xuất dịch thủy phân protein cá ñể thêm vào nước mắm cố truyền Việc bổ sung enzym ñã thu ñược những ưu ñiểm to lớn như tăng thể tích thu hồi mà không làm thay ñổi giá trị dinh dưỡng, thay các loại cá dùng trong sản xuất nước mắm bằng các loại cá có giá trị thương phẩm kém hơn, rút ngắn ñược qui trình sản xuất cổ truyền cũng như gia tăng sự chuyển lượng protein không hòa tan thành protein hòa tan

 Bromelain làm mềm thịt

Thủy phân gan bò làm cao gan, thuốc bổ Xử lý với chế phẩm bromelain trong

10 giờ ở nhiệt ñộ 55OC, sau ñó xử lý nhiệt 100OC từ 3 – 5 phút Đông khô dịch thủy phân

 Sử dụng trong quá trình ñông tụ sữa

Để chế biến các sản phẩm sữa người ta dùng renin Tuy nhiên lượng renin sản xuất chưa ñáp ứng ñủ yêu cầu thực tế Gần ñây sử dụng enzym thực vật trong chế biến sữa ñang ñược phát triển, trong ñó bromelain từ dứa ñược quan tâm sử dụng vào mục ñích này

 Sử dụng ñể thu nhận chất ức chế protease

Tế bào cơ quan ñộng thực vật tồn tại các chất ức chế enzym, trong ñó có chất

ức chế protease Trong y học và công nghiệp rất cần chất ức chế này Việc thu hồi chất ức chế ñược thực hiện trong dung dịch ñệm có pH 4,6 rồi nâng lên pH 7,6 – 7,8 qua cột cố ñịnh bromelain Thu nhận chất ức chế bằng dung dịch 0,01M NaOH có chứa 0,1M NaCl, pH 11,5 – 12

 Nhóm nghiên cứu Trần Cảnh Đình,Vũ Xuân Sơn, Nguyễn Thị Hường thuộc Viện Nghiên cứu Hải sản - Hải Phòng ñã tiến hành nghiên cứu thủy phân phế liệu tôm bằng bromelain thô từ chồi ñể tận dụng protein làm thức ăn chăn nuôi, phục vụ công nghiệp nhuộm, chế biến chitosan…Enzym cho hiệu suất thủy phân ñạt 4% - 10%

 Ngoài ra hiện nay những công trình nghiên cứu ứng dụng bromelain ñang tiến hành như: ñề tài nghiên cứu trích ly bromelain từ vỏ khóm, ứng dụng vào công nghệ chế biến mắm cá lóc fillet ngắn ngày do Tiến sĩ Nguyễn Công Hà, Trường ñại học Cần Thơ thực hiện nhằm xác lập quy trình chế biến mắm cá lóc ngắn ngày, tăng hiệu quả kinh tế (giảm ít nhất 10% chi phí sản xuất)

 Công dụng trong y học của bromelain ñược công bố trên thế giới:

Điều trị sự viêm nhiễm, giảm ñau và hồi phục Ngăn chặn sự hình thành các hợp chất gây vết sưng tấy, phá vỡ protein làm tụ máu - yếu tố có thể cản trở sự lưu thông máu và ngăn cản sự dẫn lưu bình thường của các mô, tăng sự dẫn lưu các dịch ra khỏi các vị trí cơ bị chấn thương Tăng ñáng kể khả năng hấp thu glucosamin (ñến 90%) và MSM (50%) (MSM là một hợp chất lưu huỳnh)

Những nghiên cứu gần ñây cho thấy, bromelain giảm ñau ñớn với những sản phụ trải qua phẫu thuật khi sinh Phối hợp bromelain với thuốc kháng sinh làm tăng hiệu quả kháng sinh, làm tăng tác dụng chống hen khi phối hợp với thuốc ñiều trị hen…(Theo Gregory S Kelly, 1996)

Bromelain ñược sử dụng phổ biến trên khắp tất cả các lĩnh vực ñặc biệt nhất là công nghiệp thực phẩm Và hiện nay bromelain vẫn ñang ñược tiến hành nghiên cứu ứng dụng

Chương 3

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu

Đề tài ñược tiến hành tại Phòng Thí nghiệm Vi Sinh; Phòng Thí nghiệm Hóa Sinh Khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh; cơ sở sản xuất nước tương Thường Chiếu - Huyện Long Thành – Tỉnh Đồng Nai, từ tháng 4 ñến tháng 7/2010

3.2 Nguyên vật liệu và phương tiện

Hình 3.1 Chồi dứa sau khi làm sạch lá bên ngoài