Tổng Quan Về Nước Tương Lên Men

Ngoài ra, do hoạt động của một số vi sinh vật tạo hương và những phản ứng hóa học xảy ra dưới sự tham gia của các chất được hình thành trong quá trình thủy phân làm cho nước tương có hươ

MSSV: 1191111037

LỜI CAM ĐOAN

Tôi Nguyễn Đình Thế Phong – MSSV: 1191111037 Lớp: 11HSH02 Khoa

Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM

xin cam đoan tự thực hiện đề tài “ TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG LÊN MEN”

theo hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoài Hương, không sao chép

Đồ án Tốt nghiệp dưới bất kỳ hình thức nào, các số liệu trong Đồ án Tốt nghiệp là

chính xác theo các tài liệu tham khảo (tham khảo Danh mục tài liệu tham khảo đính

kèm) Nếu có gì không đúng tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

TP HCM, ngày 20 tháng 09 năm 2013

Nguyễn Đình Thế Phong

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô Nguyễn Hoài Hương đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các tài liều cần thiết để em nghiên cứu hoàn thành luận văn này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt 2 năm học vừa qua

Cuối cùng, xin cám ơn tất cả các bạn cùng lớp đã sẵn lòng chia sẻ, trao đổi và giúp đỡ tôi trong học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn này

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG iii

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH V MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG LÊN MEN 2

1.1 Lịch sử phát triển của nước tương 2

1.1.1 Định nghĩa nước tương: 2

1.1.2 Phân loại nước tương: 2

1.1.3 Lịch sử phát triển của nước tương 3

1.2 Thành phần hóa học của nước tương: 4

1.2.1 Thành phần acid amin: 5

1.2.2 Carbohydrate: 6

1.2.3 Các hợp chất màu và mùi: 6

1.2.4 Chất khoáng: 8

1.2.5 Vitamin: 9

1.3 Giá trị dinh dưỡng của nước tương 9

1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước tương lên men 10

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG LÊN MEN 14

2.1 Nguyên liệu 14

Nguyên liệu chính: đậu nành 14

2.1.2 Nguyên liệu phụ và phụ gia 17

2.1.2.1 Bột mì: 17

2.1.2.2 Muối ăn: 18

2.1.2.3 Nước: 19

2.1.2.4 Phụ gia bảo quản: 20

2.2 Giống vi sinh vật: 20

2.2.1 Nấm mốc Aspergillus oryzae 23

2.2.2 Nấm men 29

2.2.2.1 Saccharomyces rouxii 29

2.2.2.2 Zygosaccharomyces rouxii (Z rouxii) : 30

2.2.3 Vi khuẩn lactic: Tetragenococcus halophilus (T halophilus) 32

2.3 Quy trình công nghệ 34

2.3.1 Quy trình truyền thống của Nhật Bản: 34

2.3.1.1 Sơ đồ quy trình: 34

2.3.1.2 Thuyết minh quy trình 36

2.3.1.3 Các điểm chính yếu trong chế biến nước tương 40

2.3.2 Quy trình truyền thống của Việt Nam 44

2.3.2.1 Sơ đồ quy trình: 44

2.3.2.2 Thuyết minh quy trình: 46

CHƯƠNG 3: TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG CHO NƯỚC TƯƠNG 54

CHƯƠNG 4: MỘT SỐ SẢN PHẨM NƯỚC TƯƠNG TRÊN THỊ TRƯỜNG 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại nước tương lên men dựa theo thành phần hóa học ở Nhật Bản

(Fukushima, 1979a) 3

Bảng 1.2: Thành phần hoá học của nước tương 4

Bảng 1.3: Thành phần acid amin có trong đậu nành, bột mì và nước tương 5

Bảng 1.4: Các hợp chất màu và mùi trong nước tương 7

Bảng 1.5: Thành phần khoáng trong nước tương 8

Bảng 1.6: Hàm lượng các vitamin trong nước tương 9

Bảng 1.7: Lượng nước tương tiêu thụ ở Trung Quốc năm 1992 (g/người/ngày) 11

Bảng 1.8: Sản lượng nước tương các loại của Nhật năm 1986 và 2001 12

Bảng 2.1: Thành phần hoá học hạt đậu nành 14

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của khô đậu nành (%) 15

Bảng 2.3: Thành phần các nhóm protein đơn giản trong khô đậu nành (%) 16

Bảng 2.4: Hàm lượng acid amine trong khô đậu nành (trên hàm lượng chất khô) 16

Bảng 2.5: Thành phần carbonhydrate trong khô đậu nành (%) 16

Bảng 2.6: Thành phần chất tro trong khô đậu nành (%) 17

Bảng 2.7: Chỉ tiêu vi sinh của bột mì 18

Bảng 2.8: Yêu cầu cảm quan của muối dùng trong sản xuất nước tương 19

Bảng 2.9: Các loài vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nước tương ở các nước 21

Bảng 2.10: Điều kiện sinh trưởng của Saccharomyces rouxii 30

Bảng 2.11: Độ ẩm tối thiểu và nồng độ muối trong môi trường mà Z rouxii có thể phát triển được 31

Bảng 2.12: Nhiệt độ và pH cần thiết cho sự phát triển của Z rouxii 31

Bảng 2.13: Các loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của Z rouxii 32

Bảng 2.14: Các loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của T halophilus 33

Bảng 3.1: Yêu cầu cảm quan của nước tương 54

Bảng 3.2: Yêu cầu hóa học của nước tương 55

Bảng 3.3: Yêu cầu vi sinh của nước tương 55

Bảng 3.4: Yêu cầu về kim loại nặng của nước tương 56

Bảng 3.5: Yêu cầu về các chất nhiễm bẩn của nước tương 56

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Phân biệt nước tương Koikuchi, Usukuchi, Tamari dựa theo màu sắc 3

Hình 1.2: Lọ đựng nước tương bằng gốm từ Nhật Bản xuất khẩu đi các nước Đông Nam Á, Ấn Độ và Châu Âu trong suốt thế kỉ 17 và 18 11

Hình 1.3: Sản lượng nước tương theo các năm tại Mỹ 12

Hình 1.4: Thời gian và lượng nước tương nhập khẩu vào Mỹ đến năm 1982 13

Hình 2.1: Đặc điểm của nấm mốc Aspergillus oryzae 25

Hình 2.2: Bộ gene của Aspergillus oryzae 27

Hình 2.3: Nấm men Z rouxii 30

Hình 2.4: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của Z rouxii và một số loại sinh vật khác trong nước tương 31

Hình 2.5: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của T halophilus 33

Hình 2.6: Qui trình chế biến nước tương lên men Koikuchi 35

Hình 2.7: Hình mô tả quá trình rang lúa mì 36

Hình 2.8: Sự phát triển của kỹ thuật lên men bán rắn 38

Hình 2.9: Các kỹ thuật ủ men 39

Hình 2.10: Ép dịch ủ men bằng máy ép thủy lực 40

Hình 2.11: Hoạt động phân giải của enzyme trong quá trình ủ men 42

Hình 2.12 Đồ thị thể hiện sự thay đổi của mật độ vi khuẩn sinh acid lactic, mật độ nấm men, pH, nồng độ cồn, nồng độ acid lactic theo thời gian lên men và nhiệt độ lên men 43

Hình 2.13: Quy trình sản xuất nước tương truyền thống của Việt Nam 45

Hình 2.14: Phương pháp nuôi mốc thủ công trên khay 49

Hình 2.15: Thiết bị nuôi mốc với hệ thống thổi khí liên tục 50

Hình 2.16: Thùng lên men truyền thống 52

Hình 2.17: Bể lên men 52

Hình 4.1: Nước tương Phú Sĩ 57

Hình 4.2: Nước tương đậu nành LISA 58

Hình 4.3: Nước tương Maggi 59

Hình 4.4: Nước tương Kikkoman 60

MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hàng ngày, người ta luôn dùng các gia vị kèm vào bữa ăn như

nước mắm, nước chấm từ thực vật…Nước chấm từ thực vật hay còn gọi là nước tương,

tàu vị yểu được dùng phổ biến ở Việt Nam Nước chấm từ thực vật ngoài cung cấp mùi

vị còn cung cấp cho cơ thể một lượng đạm nhất định và một số khoáng cần thiết cho cơ

thể

Nước tương là tên gọi cho các loại nước chấm từ thực vật lên men từ đậu nành

nguyên hạt Còn tàu vị yểu là sản phẩm nước chấm từ thực vật được sản xuất bằng hóa

giải nguyên liệu khô dầu Magi là sản phẩm nước chấm thủy phân từ động vật… Tuy

nhiên hiện nay, nước tương, xì dầu, Magi, tàu vị yểu… được người dùng gọi chung là

nước tương Tuy được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu và từ nhiều phương pháp

khác nhau nhưng phần lớn là từ phương pháp lên men từ nguyên liệu đậu nành cho sản

phẩm thơm ngon, màu sắc đẹp và đặc biệt không chứa các chất độc như: 3-MCPD và

1,3-DCP gây ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe người tiêu dùng Do vậy, nước tương

được sản xuất bằng phương pháp lên men này ngày càng được người tiêu dùng quan

tâm và ưa chuộng

Xuất phát từ tình hình trên, đề tài: “TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG LÊN

MEN” được tiến hành nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về nước tương lên men cũng

như qui trình sản xuất các loại nước tương lên men trên thế giới và Việt Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG LÊN MEN

1.1 Lịch sử phát triển của nước tương

1.1.1 Định nghĩa nước tương:

Nước tương là một loại nước chấm dùng làm gia vị có hàm lượng đạm và nồng

độ muối tương đối cao Mặc dù có nhiều tên gọi khác nhau như xì dầu, tàu vị yểu, magi… nhưng chúng đều được sản xuất chủ yếu bằng 2 phương pháp lên men và hóa giải nguồn nguyên liệu giàu đạm mà chủ yếu là các hạt có dầu [6]

Nước tương là sản phẩm thủy phân protein của nguyên liệu giàu đạm thành hỗn hợp các acid amin và polypeptide hòa tan Tác nhân xúc tác là enzyme protease do nấm mốc sinh tổng hợp ra Bên cạnh đó, còn có quá trình thủy phân tinh bột thành đường (glucose, maltose, dextrin…) dưới tác dụng của enzyme amylase cũng do nấm mốc sinh tổng hợp Ngoài ra, do hoạt động của một số vi sinh vật tạo hương và những phản ứng hóa học xảy ra dưới sự tham gia của các chất được hình thành trong quá trình thủy phân làm cho nước tương có hương vị đặc trưng [9]

1.1.2 Phân loại nước tương:

Dựa theo sự khác biệt về nguyên liệu và phương pháp chế biến, nước tương được chia làm nhiều loại khác nhau Một cách cơ bản, nước tương được chia làm ba loại sau: Nước tương lên men, Nước tương hóa giải, Nước tương bán hóa giải Nếu dựa theo địa lý nước tương được chia làm hai loại: Nước tương kiểu Trung Quốc là loại nước tương chỉ được làm từ đậu nành và nước tương kiểu Nhật Bản là loại nước tương

ngoài nguyên liệu đậu nành còn có thêm thành phần bột mì (Fukushima 1981, 1985; Yokotsuka 1983, 1986; Judoamidjojo 1987; Roling and others 1996; Chou and Ling 1998; Apriyantono and others 2004) Nhật Bản còn phân loại nước tương lên men ra

nhiều loại khác nhau căn cứ vào thành phần hóa học và màu sắc của sản phẩm [23], [24]

Bảng 1.1: Phân loại nước tương lên men dựa theo thành phần hóa học ở Nhật Bản

(Fukushima, 1979a)

Hình 1.1: Phân biệt nước tương Koikuchi, Usukuchi, Tamari dựa theo màu sắc

1.1.3 Lịch sử phát triển của nước tương

Trong văn hoá ẩm thực của các nước phương Đông, các sản phẩm lên men từ đậu nành đã được sản xuất từ hàng nghìn năm nay, chúng được dùng như những gia vị không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày và được xem như là thành phần bổ sung dinh dưỡng cho khẩu phần ăn Các sản phẩm lên men cổ truyền này rất phong phú Mỗi quốc gia có một vài loại sản phẩm đặc trưng riêng biệt như Nhật Bản có “miso” (đậu

Loại

Nước

NaCl (g/100ml)

Đạm tổng (g/100ml)

Đạm Formol (g/100ml)

Đường khử (g/100ml)

Cồn (ml/ 100ml)

Koikuchi Nâu

đậm 4,7 22,5 17,6 1,55 0,88 3,8 2,2

Usukuchi Nâu

nhạt 4,8 22,8 19,2 1,17 0,70 5,5 0,6 Tamari Nâu 4,8 29,9 19,0 2,55 1,05 5,3 0,1

Saishikomi Nâu 4,8 26,9 18,6 2,39 1,11 7,5 Vết

Shiro Vàng

sáng 4,6 26,9 19,0 0,50 0,24 20,2 Vết

nành lên men dạng paste), “natto”, Indonesia có “temph”, Thái Lan có “Tao chiew”, Trung Quốc có nước tương, đậu hũ, Việt Nam có tương Bần, tương Cự Đà…Trong số các loại sản phẩm này, nước tương (soy sauce) là loại thực phẩm được phổ biến nhiều nhất, đặc biệt là ở khu vực Châu Á

Nước tương đã có từ thời nhà Chu ở Trung Quốc, khoảng năm 1027-777 trước công nguyên Con người trồng đậu nành để làm thức ăn và nuôi gia súc Vì hạt đậu nành rất dễ bị hỏng nên người ta đã biết cho muối vào thùng chứa để bảo quản Lâu dần, các hạt đậu bị lên men (tương tự như dưa cải), nhưng khác dưa cải ở chỗ, nó chuyển thành dạng paste, người Trung Quốc gọi nó là “Chiang”, tương tự như “miso” của Nhật Bản hiện nay Dạng paste này dễ tiêu hoá hơn và con người đã sử dụng nó hàng thế kỉ Tài liệu đầu tiên nói về “Chiang” là tập sách mang tên “Chou-li” của tác giả Chou-kung, xuất bản khoảng năm 1100 trước công nguyên

Khoảng 500 năm trước, vài người đã phát hiện ra rằng thay vì bỏ đi chất lỏng ở đáy thùng lên men thì họ dùng cho nấu nướng Và từ đó nước tương được ra đời [37]

1.2 Thành phần hóa học của nước tương: [4]

Nước tương là một dung dịch chứa nước, muối và các chất dinh dưỡng Chất dinh dưỡng ở đây chủ yếu là protein dưới dạng các acid amine Ngoài ra còn có đường, chất béo, một số acid hữu cơ và các chất thơm, chất màu

Thành phần hóa học trung bình của nước tương như sau

Bảng 1.2: Thành phần hoá học của nước tương

Acid béo (đơn, không no) 0.01

Acid béo (đa, không no) 0.04

Bảng 1.3: Thành phần acid amin có trong đậu nành, bột mì và nước tương

Acid amin Đậu nành (%) Bột mì (%) Nước tương (%)

Trong các hợp chất trên, thì HEMF (4-Hydroxy-5methy-3(2H)-furanone) do Z rouxii, C versatilis, C.etchellsii tạo ra là một hợp chất đặc biệt nhất, chỉ tồn tại trong

nước tương, “miso” (một lượng nhỏ) của Nhật Bản và tạo cho loại nước tương này một hương vị đặc biệt HEMF không có mặt trong các loại thực phẩm khác, hơn nữa HEMF chỉ tạo thành nếu trong quá trình lên men có mặt của nấm men Nồng độ HEMF trong nước tương khoảng 200ppm HEMF cũng có hoạt tính chống oxy hoá và chống ung thư

Năm 1983, Numomura và Sasaki tiến hành phân tích thành phần các hợp chất mùi, vị có trong các loại nước tương ở thị trường Mỹ Thí nghiệm được tiến hành với 6 mẫu nước tương Trung Quốc, 5 mẫu từ Singapore, 6 mẫu từ Hongkong, 4 mẫu từ Hàn Quốc, 4 mẫu từ Đài Loan, 2 mẫu từ Nhật và 12 mẫu của Mỹ Kết quả phân tích cho

thấy, trong tất cả 39 mẫu trên, chỉ có 4 mẫu chứa HEMF trong đó có hai mẫu từ Nhật chứa hàm lượng lớn (250,0 và 166,2 ppm); một mẫu từ Hàn Quốc và một mẫu từ Mỹ chứa hàm lượng ít hơn nhiều (31,6 và 1,6 ppm, theo thứ tự) Từ đó, chúng ta có thể thấy được rằng, nước tương Nhật Bản được đặc trưng bởi hàm lượng HEMF lớn

Bảng 1.4: Các hợp chất màu và mùi trong nước tương

Bảng 1.6: Hàm lượng các vitamin trong nước tương

Thành phần Khối lượng/ 100g nước tương

(Nguồn: USDA Nutrition Database for Standard Reference)

1.3 Giá trị dinh dưỡng của nước tương [4]

Theo USDA 100g nước tương cung cấp khoảng 53kcal Ngoài chức năng bổ sung dinh dưỡng, nước tương còn có một số khả năng sinh học đặc biệt khác đã và đang được nghiên cứu

Trong quá trình lên men, protein được thuỷ phân thành peptide và các amino acid Tuy nhiên, polysaccharide trong tế bào vỏ đậu nành không bị enzyme thuỷ phân Chất polysaccharide này tồn tại trong nước tương sau khi lên men và được gọi là

“shoyu polysaccharide”- SPS SPS chiếm khoảng 1% (w/v) và có một số nghiên cứu cho rằng SPS có khả năng chống dị ứng nhẹ đối với những người bị dị ứng với bột mì

Các báo cáo khoa học gần đây đã nghiên cứu và phát hiện ra những hoạt tính sinh học của nước tương như:

 Khả năng chống ung thư

 Chống vi sinh vật

 Chống oxy hoá: Theo nghiên cứu của giáo sư Barry Halliwell trường Đại học Quốc gia Singapore (NUS), nước tương đặc có khả năng chống oxy hoá gấp 150 lần so với vitamine C và khoảng từ 6-12 lần hơn rượu nho Nó còn có khả năng chống bệnh đột quỵ

1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước tương lên men [4], [24]

Nước tương đã nhanh chóng trở thành loại nước chấm phổ biến không chỉ trong hầu hết các món ăn Trung Hoa mà còn trong rất nhiều các món ăn Phương Tây như ragu, hamburger và các món salad

Ở Trung Quốc, nước tương là một loại nước chấm phổ biến và thường được sử dụng nhất Sản lượng nước tương tiêu thụ và số nhà máy sản xuất nước tương luôn tăng theo từng năm Năm 1986, sản lượng nước tương tiêu thụ là 1,7 triệu tấn, và con

số này tăng lên tới 5 triệu vào năm 2001 Hiện nay, Trung Quốc có hơn 4000 nhà sản xuất nước tương Bảng dưới đây cho biết lượng nước tương tiêu thụ ở Trung Quốc năm

1992

Bảng 1.7: Lượng nước tương tiêu thụ ở Trung Quốc năm 1992 (g/người/ngày)

70 triệu lít và có khoảng 50 nhà sản xuất nước tương

Vào thế kỉ thứ 7, nước tương được du nhập vào Nhật Bản và được gọi là yu” Nhưng đến thế kỉ 17 mới được sản xuất rộng rãi với số lượng lớn và vận chuyển đến các nước Châu Á và Châu Âu Tuy nhiên, cho đến năm 1959, công nghệ sản xuất nước tương mới được nghiên cứu dưới góc độ khoa học Kết quả là đã có sự thay đổi toàn bộ về công nghệ, máy móc và thiết bị Nhật có khoảng 1600 nhà sản xuất nước tương (năm 2000) trong đó có 5 nhà sản xuất nước tương lớn và chi phối thị trường nội địa nước này Lượng nước tương sản xuất năm 2001 là 1000 triệu l/năm

“sho-Hình 1.2: Lọ đựng nước tương bằng gốm từ Nhật Bản xuất khẩu đi các nước

Đông nam Á, Ấn Độ và Châu Âu trong suốt thế kỉ 17 và 18

Bảng 1.8: Sản lượng nước tương các loại của Nhật năm 1986 và 2001

a Loại đặc biệt chỉ là loại nước tương hoàn toàn sản xuất bằng phương pháp lên men

Ở Châu Âu, năm 1908, nhà máy sản xuất nước tương lên men đầu tiên được xây dựng tại Mỹ, tuy nhiên nó đã bị thất bại, sau đó năm 1917, một nhà máy khác được xây dựng mang tên Oriental ShowYou Company, sản xuất 30.000gal (khoảng 114000 lit/ năm)

Hình 1.3: Sản lượng nước tương theo các năm tại Mỹ

Chú thích: o- Tổng sản lượng tiêu thụ; - Lượng tiêu thụ nước tương sản xuất nội địa ; □-Lượng tiêu thụ nước tương của nhà sản xuất Kikkoman U.S; X- Lượng tiêu thụ của các công ty nhập khẩu khác

Hình 1.4: Thời gian và lượng nước tương nhập khẩu vào Mỹ đến năm 1982

Chú thích: o, Tổng lượng nhập khẩu;  Lượng nhập khẩu từ Nhật ; ∆ Nhập khẩu từ

Hong Kong

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG LÊN MEN

Nguyên liệu

Nguyên liệu chính đậu nành [4], [6]

Đậu nành có tên khoa học là Glycine max merril Đậu nành có nhiều màu sắc

khác nhau Trong đó đậu nành có màu vàng là loại tốt nhất nên được trồng và sử dụng nhiều

40.0 43.0 8.8 41.4

21.0 23.0 1.0 11.0

4.9 5.0 4.3 4.4

34.0 29.0 86.0 43.0

Trong thành phần hoá học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỷ lượng rất lớn Thành phần acid amin trong protein của đậu nành ngoài 2 thành phần Methionin và Trytophan ra còn có các acid amin khác, có số lượng khá cao tương đương acid amin có trong thịt

Trong protein đậu nành Globuline chiếm 85-95% Ngoài ra, còn có một lượng nhỏ albumine, một lượng không đáng kể prolamine và gluteline

Carbonhydrate chiếm khoảng 34% hạt đậu nành Phần carbonhydrate có thể chia ra làm 2 loại: loại tan trong nước và loại không tan trong nước Loại tan trong nước chỉ chiếm khoảng 10% toàn bộ carbonhydrate

Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành Trong đó đáng chú ý nhất là Ca, P, Mn, Zn, Fe Ngoài ra đậu nành còn có chứa rất nhiều vitamin khác nhau trừ vitamin C và D

Đậu nành là một loại hạt giàu chất dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, muối khoáng, vitamin …chính vì thế, đậu nành là một nguồn thực phẩm quan trọng và được trồng rộng rãi ở Trung Quốc, Mỹ, Brazil Ở Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc và phía Nam.Trong công nghiệp thực phẩm, đậu nành được xem là một nguyên liệu quan trọng để sản xuất nước tương [4], [6]

 Khô đậu nành: là bã đậu nành đã ép lấy dầu.khô đậu nành chứa lượng

chất béo thấp, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm nên hiện nay được sử dụng làm nguyên liệu chính cho sản xuất nước tương Thành phần hóa học của khô đậu nành tương đối giống với hạt đậu nành Thành phần hóa học của khô đậu nành như sau:

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của khô đậu nành (%)

Bảng 2.3: Thành phần các nhóm protein đơn giản trong khô đậu nành (%)

Bảng 2.4: Hàm lượng acid amine trong khô đậu nành (trên hàm lượng chất khô)

Bảng 2.5: Thành phần carbonhydrate trong khô đậu nành (%)

Trong khô đậu có chứa một số enzyme tương tự trong hạt đậu nành:

 Urease: enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân ure thành CO2 và NH3.

 Lipase: thủy phân glyceride tạo thành glycerine và acid béo

 Phopholipase: enzyme có chứa sắt, xúc tác phản ứng oxy hóa acid béo tạo sản phẩm hydroperoxide

2.1.2 Nguyên liệu phụ và phụ gia [4]

2.1.2.1 Bột mì:

Bột mì dùng trong sản xuất nước tương cần đạt các chỉ tiêu về cảm quan, hoá

lý và vi sinh như sau:

 Chỉ tiêu cảm quan:

Bột mì tốt có màu trắng hoặc trắng ngà, mịn, tơi, mùi đặc trưng của bột, không

có mùi vị lạ như đắng, chua, ôi, khét, không có mùi mốc, không sâu mọt, không lẫn tạp chất (rác, sắt, đất, đá)

 Chỉ tiêu hóa lý:

- Độ ẩm không quá 14%

- Độ chua không quá 4oN

- Hàm lượng gluten khô không ít hơn 7-8%

- Trạng thái gluten ướt : màu trắng đồng nhất, co giãn, đàn hồi như cao

su

- Gluten khô vẫn giữ được màu trắng sáng của gluten ướt

- Dư lượng hoá chất trừ sâu: nằm trong giới hạn cho phép

 Chỉ tiêu vi sinh:

Bảng 2.7: Chỉ tiêu vi sinh của bột mì

Tổng số vi khuẩn hiếu khí (khuẩn lạc/ g) 106

Muối Mg có vị đắng và dễ hút ẩm làm muối bị chảy nước nên không có lợi cho sản xuất nước tương Do đó, muối sử dụng trong công nghệ sản xuất nước tương cần càng ít tạp chất càng tốt và độ tinh sạch yêu cầu 92-97%

Trong sản xuất nước tương thường dùng muối hột hay muối xay, có độ ẩm không quá 4%, hàm lượng NaCl ít nhất là 92%, tạp chất vô cơ không tan không quá 0.5%, tạp chất tan trong nước không quá 2.3% và muối khi hòa tan vào nước không có

vị chát Cả 2 loại muối đều không được chứa hàm lượng kim loại nặng (mg/kg) vượt quá quy định: Fe (<50), As (<2), Cu (<2), Pb (<2), Hg (<0.2)

Bảng 2.8: Yêu cầu cảm quan của muối dùng trong sản xuất nước tương

Màu sắc Màu trắng, có thể có ánh hồng hoặc vàng

Vị Khi pha thành dung dịch 5% có vị mặn, không có vị khác

Tình trạng Đồng nhất, không lẫn tạp chất khi nhìn bằng mắt thường, không

đóng cục Kích thước hạt Gồm những hạt tinh thể nhỏ, khi qua lưới sàng có kích thước 1x1

Hàm lượng khoáng và các chất hữu cơ khác không quá 500-600 mg/lít

Số lượng vi sinh vật không quá 20-100 tế bào/cm3 nước, quan trọng nhất là

không chứa các vi sinh vật gây bệnh Chỉ số E.coli trong 1 lít nước không quá 20 tế bào

và chuẩn độ E coli phải lớn hơn 50 ( chuẩn độ E coli là lượng nước ít nhất tính bằng

ml trong đó có chứa 1 tế bào E coli)

Độ pH của nước nên đạt 6.5 – 7.5

2.1.2.4 Phụ gia bảo quản: [4]

Có tính kháng khuẩn, nấm mốc và nấm men cao hoặc có tính chống oxy hóa xảy ra trong quá trình bảo quản

Không được gây độc cho người và gia súc

Không làm biến đổi hoặc làm biến đổi rất ít tính chất hóa lý, cảm quan của thực phẩm

Không tạo ra những phản ứng phụ hoặc những sản phẩm độc hại cho thực phẩm

Trong sản xuất nước tương, người ta thường dùng chất bảo quản là benzoate natri - chất bền vững, không mùi, hạt màu trắng hay bột kết tinh, có vị hơi ngọt, tan ít trong nước, ít độc, có tác dụng bảo quản thực phẩm, chống nấm mốc, có hoạt tính cao nhất ở pH = 2,5 – 4 Trong bảo quản nước tương thường dùng benzoat natri có nồng

Đối với từng quốc gia, việc sử dụng vi sinh vật để sản xuất nước tương cũng có một số điểm khác biệt Dưới đây là bảng các loài vi sinh vật dùng trong sản xuất nước tương của một số quốc gia Châu Á [8]

Bảng 2.9: Các loài vi sinh vật sử dụng trong sản xuất nước tương ở các nước

tương

Vi sinh vật sử dụng

1 Triều Tiên Kanjang Aspergillus oryzae

Bacillus subtilis Bacillus pumillus Bacillus citreus Sarcina maxima

Saccharomyces rouxii

Kecap manis

Rhizopus oligoporus Rhizopus oryzae Aspergillus oryzae

3 Malaysia Kicap kacang soya Aspergillus oryzae

Pediococcus halophilus Pediococcus soyae Bacillus sp

Bacillus licheniformis Pichia sp

Candida sp

Aspergillus sojae Aspergillus terriol

5 Việt Nam Xì dầu, nước tương Aspergillus oryzae

Hasinula anomala

Hasinula sugelliculosa Lactobacillus delbrueckii

7 Singapore Soya sauce Aspergillus oryzae

Sacchrosemyces sp Lactobacillus sp

Staphilococcus sp Bacillus sp

Aspergillus oryzae

Saichikomi shoyu Shiro shoyu Tamari shoyu Usukuchi shoyu

Aspergillus oryzae Zygosaccharomyces rouxii Candida versatilis

Candida etchellsii Lactobacillus delbrueckii Pediococcus halophilus Streptococcus faecalis Bacillus sp

Saccharomyces halomebransis Tương tự Koikuchi shoyu

Tương tự Koikuchi shoyu Tương tự Koikuchi shoyu Tương tự Koikuchi shoyu Trong phương pháp cổ truyền, người ta thường dùng vi sinh vật có sẵn trong tự

nhiên, các loại nấm mốc thường gặp là Mucor rouxii, Rhizopus nignicans, Asp oryzae…

Giống đưa vào sản xuất phải có các điều kiện sau:

 Hoạt lực protease cao

 Khả năng phát triển mạnh và chống tạp khuẩn tốt

 Không sinh độc tố (Aflatoxin)

2.2.1 Nấm mốc Aspergillus oryzae

Hiện nay có hai cách phân loại vi sinh vật Cách thứ nhất dựa vào đặc điểm sinh lý, sinh hóa; cách thứ hai dựa vào cơ sở cấu trúc phân tử của tế bào Nấm mốc thuộc giới (Kingdom) nấm (Fungi), đại diện tiêu biểu của giới nấm là nấm mốc (Mold), nấm men (Yeast) và nấm lớn (Mushroom) [20]

Theo Từ điển nấm học, nấm mốc Aspergillus oryzae được phân loại như sau:

 Loài: Aspergillus oryzae

Giống nấm mốc Aspergillus được tìm thấy ở khắp nơi trên thế giới và hiện tại

có khoảng 180 chủng đã được định danh Mặc dù giống nấm mốc này có một số loài là

tác nhân gây bệnh cho người như Aspergillus fumigatus (Brookman và Denning 2000;

Latge, 1999), đa số các loài còn lại thì có ích trong tự nhiên để phân giải các hợp chất polysaccharides từ thực vật (de Vries, 2003; de Vries và cộng sự, 2000), và là những vi sinh vật quan trọng trong công nghiệp sản xuất nhiều loại enzyme ở qui mô lớn (Fawole và Odunfa, 2003; Wang và cộng sự, 2003) Trong số các loài thuộc giống

Aspergillus thì hai loài Aspergillus oryzae và Aspergillus niger được công nhận là an

toàn (có trong danh sách GRAS – Generally Regconized As Safe) của cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm (FDA – Food and Drug Administration) cuả Mỹ (Taylor và Richardson, 1979) [33]

Nhờ vào khả năng sản sinh ra tiết ra nhiều enzyme ngoại bào, giống nấm mốc

Aspergillus giữ vai trò quan trọng trong trong công nghiệp sản xuất enzyme (de Vries

và cộng sự, 1999; Lockington và cộng sự, 2002) Giống nấm mốc Aspergillus còn là

một vi sinh vât quan trọng được dùng trong công nghệ lên men thực phẩm nhờ vào khả năng sản sinh ra nhiều loại enzyme như: protease, amylase, glucoamylase, cellulase, pectinase, xylanase, hemicellulase (MacKenzie và cộng sự, 2000; Petersen và cộng sự,

1999) [30] Đã có rất nhiều nghiên cứu về ứng dung Aspergillus oryzae để sản xuất ra

các loại enzyme: protease, amylase…, trên môi trường lên men bán rắn hay lên men chìm [15], [17], [27], [29], [32]

Nấm mốc Aspergillus sinh ra nhiều enzyme hơn trong lên men bán rắn khi so

sánh với lên men chìm, cơ chế phân tử của hiện tượng trên nên tiếp tục cần nghiên cứu làm rõ [32]

 Đặc điểm hình thái:

Cơ thể sinh trưởng của Aspergillus oryzae là một hệ sợi bao gồm những sợi rất

mảnh, chiều ngang 5-7 µm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang, chia sợi thành nhiều tế bào Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi đứng thẳng gọi là cuống đính bào tử, ở đó có cơ quan sinh sản vô tính Phía đầu cuống đính bào tử phồng lên gọi là bọng Từ bọng này phân chia thành những tế bào nhỏ, thuôn, dài, gọi là những tế bào hình chai (thể bình) Đầu các tế bào hình chai phân chia thành những bào

tử đính vào nhau, nên gọi là đính bào tử Đính bào tử của Aspergillus oryzae có màu vàng lục hay màu vàng hoa cau Nấm mốc Aspergillus oryzae có các đặc điểm sau:

 Khuẩn lạc của nấm mốc Aspergillus oryzae nuôi trên môi trường thạch Czapek

ở 25oC sau 7 ngày có đường kính từ 4 – 5 cm

 Cuống đính bào tử thường xen lẫn với hệ sợi nấm khí sinh

 Cuống đính bào tử trong suốt dài từ 4-5mm, vách xù xì

 Bọng hình cầu, đường kính 40-80 µm

 Thể bình thường sinh ra trực tiếp trên bọng hoặc trên cuống thể bình, thông thường có kích thước 10-15 x 3-5 µm, cuống thể bình 8-12 x 4-5 µm

 Đính bào tử lúc non hình elip, hình cận cầu hoặc cầu lúc già, đường kính 4,5-8

µm [19, 21]

 Ứng dụng:

Nấm mốc Aspergillus oryzae được sử dụng trong vài thế kỷ qua để sản xuất

nhiều loại thực phẩm lên men ở phương Đông như: nước tương, xốt tương, rượu Sake

Nấm mốc Aspergillus oryzae còn được xem như là một loại mốc Koji an toàn trong

hàng trăm năm qua và còn dùng để sản xuất probiotic để bổ sung trong khẩu phần ăn của gia súc (Yamada và cộng sự, 2003; Hocking, 2006; Morita và cộng sự, 2007) [20]

Theo Nguyễn Lân Dũng (2005), mốc màu hoa cau mà nhân dân ta thường

dùng để làm tương là một loài nấm sợi có tên khoa học là Aspergillus oryzae Đây

cũng chính là loài mà người Nhật dùng để đường hóa gạo khi làm rượu Sake Người

Hình 2.1 Đặc điểm của nấm mốc

Aspergillus oryzae [12, 36]

A: Khuẩn lạc Aspergillus oryzae trên môi

trường thạch Czapek sau 7 ngày nuôi ở

25 o C

B: Cuống đính bào tử xen lẫn với hệ sợi

nấm khí sinh

C: Bọng, Thể bình, Đính bào tử

nghiên cứu sớm nhất về loài nấm này là một nhà khoa học Nhật Bản tên là Jokichi Takamine Nghề làm tương và làm rượu Sake với loài nấm sợi này đã có từ rất lâu đời Trước đây bào tử nấm này từ thiên nhiên rơi vào trong xôi hay gạo và mọc lên mốc làm tương hay làm rượu Bây giờ tình hình ở Nhật đã hoàn toàn khác hẳn Nấm sợi

Aspergillus oryzae đã được chọn lọc để có các chủng có hoạt tính rất cao để làm giống cho sản suất gọi là koji Koji được sản xuất ra dưới dạng bánh thì gọi là mochi-koji, còn dưới dạng hạt thì gọi là bara-koji Quá trình sản xuất ra koji gọi là sei-koji Nấm

này còn được dùng ở Nhật Bản để sản xuất tương Nhật từ đậu tương, dạng đặc gọi là

miso, dạng loãng gọi là shoyu (Nước tương)

Một điểm đáng chú ý là loài nấm mốc Aspergillus oryzae thuộc nhóm Aspergillus flavus, nhóm này còn bao gồm 3 loài khác là: Aspergillus sojae, Aspergillus nomius, Aspergillus parasiticus (Raper và Fernnell, 1965), trong đó Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus là 2 loài có khả năng sinh ra aflatoxin là một loại độc tố có thể gây ung thư Loài Aspergillus oryzae chỉ khác biệt với loài Aspergillus flavus ở một số đặc điểm mà chỉ một số chuyên gia có thể phân biệt được

(Kurtzman và cộng sự, 1986) Qua một quá trình sử dụng lâu dài, các chủng

Aspergillus oryzae thể hiện một số đặc điểm khác với loài Aspergillus flavus như: khả

năng tạo bào tử giảm, có nhiều hệ sợi nấm khí sinh hơn, hay không sinh ra độc tố aflatoxin (chức năng của aflatoxin có thể là để hạn chế sự tấn công của côn trùng), các đặc điểm trên có thể là do sự thích nghi với việc nuôi cấy trên môi trường nhân tạo như quá trình sản xuất koji [19]

 Cấu trúc genome của Aspergillus oryzae :

Trình tự bộ gene của A oryzae RIB40 (ATCC-42149) đẵ được giải mã trong

năm 2005 [26] Đây là một giống hoang dại, hầu hết tương tự với những giống dùng để nấu rượu Sake nhưng vẫn có hoạt lực protease cao, đây là yếu tố quan trọng nhất trong

lên men nước tương Aspergillus oryzae lần đầu tiên được phân lập từ Koji bởi H

tên gọi là Eurotium oryzae sau đó được đổi tên thành Aspergillus oryzae bởi F Cohn

vì ông ta phát hiện ra nó không có khả năng sinh sản hữu tính Người ta gọi Aspergillus oryzae là một giống được thuần chủng vì vậy A oryzae có thể chỉ được tìm thấy dưới

dạng thuần chủng không có trong tự nhiên

Bộ genome của Aspergillus oryzae gồm có 8 nhiễm sắc thể với tổng dung lượng

bộ gen là 37.2 Mb [26]

Hình 2.2: Bộ gene của Aspergillus oryzae

So sánh genome của A oryzae với A nidulans và A fumigatus trong cùng một thời gian liên quan A oryzae có dung lượng genome lớn hơn 25 – 30 % so với hai loài

kia, tương đương 2000 – 3000 genes, cho thấy hệ số nén chặt trong genome của 3 loài này giống nhau Tăng số lượng gene dẫn đến tăng kích cỡ của genome, phần DNA phụ trội (dài hơn) này không nằm tập trung trong genome mà ngược lại chúng phân tán khắp bộ gene, đặc biệt chúng chứa nhiều gene liên quan đến tổng hợp và vận chuyển chất chuyển hóa bậc hai – tức là các hợp chất hóa học không liên quan trực tiếp đến sự tăng trưởng, phát triển và sinh sản bình thường của sinh vật Các chất chuyển hóa bậc hai thường mang tính đặc hiệu cho loài Do vậy, việc tìm thấy các gene liên quan đến chất chuyển hóa bậc hai giúp ta hiểu biết kĩ hơn về đặc tính sinh học đặc hiệu của loài

quan tâm Aspergillus oryzae được biết là có hệ enzyme thủy phân đa dạng và khả

năng đáp ứng cho nhiều nguồn nguyên liệu Phần gene mở rộng giải thích cho khả

năng thủy phân này Enzyme thủy phân ngoại bào chỉ được tìm thấy ở A oryzae nhưng không được phát hiện trên A fumigatus Nhiều chất chuyển hóa có thể được sử dụng để phân cắt hoặc làm biến đổi nguyên liệu, nhưng cũng có khả năng tạo ra độc tố A oryzae cũng chứa các gene mã hóa độc tố Aflatoxin nhưng may mắn là các gene này

không được biểu hiện

 Vai trò của nấm mốc trong sản xuất nước tương:

Khi tiến hành quá trình lên mốc (quá trình koji), giống nấm mốc (seed koji) được trộn vào trong nguyên liệu đã được hấp chín, làm nguội, với mật độ bào tử khoảng 103 đến 104 bào tử/g nguyên liệu, và tạo điều kiện thích hợp cho bào tử nẩy nầm và phát triển, giống nấm mốc phải được chọn lọc kỹ, có khả năng phát triển nhanh chóng để hạn chế sự tạp nhiễm các chủng nấm mốc dại có khả năng sinh độc tố, khi nấm mốc phát triển đồng thời chúng cũng sinh ra nhiều loại enzyme như amylase, protease , các enzyme thủy phân này để thủy phân tinh bột và protein thành các chất

có trọng lượng phân tử thấp Tùy thuộc sản phẩm cuối cùng, các chủng nấm mốc khác

nhau được sử dụng để sản xuất koji như: Aspergillus oryzae, Aspergillus awamori, Aspergillus kawachi, Aspergillus sojae…[27].