Nghiên cứu starter của nấm mốc Actinomucor elegans và bước đầu ứng dụng trong sản xuất chao với quy mô công nghiệp

Nghiên cứu starter của nấm mốc Actinomucor elegans và bước đầu ứng dụng trong sản xuất chao với quy mô công nghiệp

-1-LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển cuộc sống con người ngày càng được nâng cao thì nhu cầu về thực phẩm không dừng lại ở ăn ngon mà còn phải an toàn và dinh dưỡng. Chính vì vậy, việc nghiên cứu tìm ra các sản phẩm và phương pháp sản xuất sản phẩm thực phẩm đáp ứng nhu cầu trên là cấp thiết. Chao là sản phẩm được sử dụng rất phổ biến thì vấn đề chất lượng an toàn thực phẩm của chao cũng được đặt lên hàng đầu. Ở Việt Nam, nhìn chung việc sản xuất chao vẫn chưa phát triển thành quy mô công nghiệp. Hầu hết phần nhiều vẫn sản xuất theo lối thủ công với những thiết bị đơn giản, nơi sản xuất không hợp vệ sinh, sử dụng nguồn nguyên liệu không rõ nguồn gốc, chế biến đơn sơ, sử dụng mốc chao tự nhiên,….Theo cách này, chất lượng sản phẩm không thể kiểm soát được và không ổn định, sự xâm nhập của vi sinh vật sẽ làm hỏng sản phẩm và sinh độc tố, cuối cùng làm thay đổi giá trị dinh dưỡng và hương vị sản phẩm, không đem lại hiệu quả kinh tế. Chính vì vậy việc nghiên cứu sản xuất viên mốc chao và ứng dụng vào sản xuất của chúng tôi với đề tài : “Nghiên cứu starter của nấm mốc Actinomucor elegans và bước đầu ứng dụng trong sản xuất chao với quy mô công nghiệp” sẽ đưa nhóm thực phẩm truyền thống này lên một tầm cao mới. -2- Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ở Việt Nam, nhìn chung việc sản xuất chao vẫn chưa phát triển thành quy mơ cơng nghiệp, hầu hết chao vẫn được sản xuất theo lối thủ cơng quy mơ nhỏ với những thiết bị đơn giản, lên men tự nhiên… Theo cách này, chất lượng sản phẩm khơng ổn định, năng suất khơng thể kiểm sốt được và quan trọng nhất là khơng đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm. Theo cách sản xuất chao truyền thống với phương pháp lên men tự nhiên sẽ có nhiều mốc tạp nhiễm, sự xâm nhập của vi sinh vật sẽ làm hỏng sản phẩm và sinh độc tố, cuối cùng làm thay đổi giá trị dinh dưỡng, hương vị sản phẩm ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng và khơng đem lại hiệu quả kinh tế. Trước đây, cũng có những nghiên cứu nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất chao nhưng chỉ ở dạng mốc bột bào tử, thời gian bảo quản thấp, số lượng bào tử thấp và còn lẫn nhiều mốc tạp. Chính vì vậy việc nghiên cứu starter của mốc Actinomucor elegans và bước đầu ứng dụng vào sản xuất chao với quy mơ cơng nghiệp sẽ đưa nhóm thực phẩm truyền thống lên một tầm cao mới. Viên mốc chứa số lượng lớn bào tử nấm mốc Actinomucor elegans thuần chủng, thời gian bảo quản dài giúp ta lên men nhanh, nâng cao năng suất nhằm tiết kiệm thời gian tiền bạc và đặc biệt là sản phẩm chao đạt tiêu chuẩn về vệ sinh an tồn thực phẩm nhưng vẫn đảm bảo hương vị đặc trưng quen thuộc của sản phẩm truyền thống. Việc nghiên cứu này sẽ đưa ngành sản xuất chao trên quy mơ cơng nghiệp và trên hết là chúng ta vẫn bảo tồn được nét văn hóa ẩm thực truyền thống của dân tộc. 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC: 1.2.1 Trong nước: Khoa cơng nghệ thực phẩm và đồ uống - Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh – 2002 - Nguyễn Ánh Tuyết đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tối ưu hóa q trình sản xuất chao khi dùng chế phẩm nấm mốc Mucor” -3- Viện công nghệ sinh học- Cần Thơ – Nguyễn Văn Thành – 2008 - đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất giống starter vi sinh vật để cải tiến qui trình sản xuất chao truyền thống ở ĐBSCL”. 1.2.2 Ngoài nước: Ph.D.thesis Wageningen University Wageningen – the Netherland, 2003-Bei - Zhong Han, “Characterization and Product Innovation of Sufu – A Chinese Fermented Soybean Food” China Light Industry Press, Beijing - Wang, R-Z & Du, X-X eds - 1998 – “The Production of Sufu in China” . 1.3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: - Nghiên cứu quy trình sản xuất giống starter của nấm mốc Actinomucor elegans: + Khảo điều kiện tối ưu để nuôi cấy nấm mốc Actinomucor elegans. + Khảo sát môi trường tốt nhất để giữ bào tử nấm mốc Actinomucor elegans. + Ứng dụng nghiên cứu quy trình sản xuất viên mốc chao + Khảo sát thời gian bảo quản của viên mốc chao. + Ứng dụng viên mốc vào quy trình sản xuất chao. -4-Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. GIỚI THIỆU VỀ CHỦNG NẤM MỐC Mucor: Năm 1929, Wai đã phân lập được một loại mốc thuộc dòng Mucor, và ông đặt tên là Mucor sufu (mốc chao). Ông tin rằng mốc này do nguồn gốc rơm rạ mà ra, vì người ta thường dùng rơm rạ để ủ chao. Giống được sử dụng sản xuất chao rộng rãi nhất Actinomucor elegans và mucor spp.[11] Giống Mucor thuộc lớp Zygomycetes (ngành phụ nấm tiếp hợp), nang bào tử kín hình cầu, đường kính khoảng 40µm, là vi sinh vật hiếu khí, sợi nấm có phân nhánh, có bào tử túi.[5] Nhìn chung, sợi nấm của giống Mucor dày hơn của giống Rhizopus. Vì thế, giống Mucor tạo một lớp màng dày và bám chặt vào bề mặt chao. Nhiệt độ phát triển của Mucor khoảng 25–30°C. [11] * Điều kiện nuôi cấy Actinomucor elegans: [12] - Độ ẩm tương đối của không khí: 90 - 95% - Ảnh hưởng của không khí: có O2 - Ảnh hưởng của nhiệt độ: 25 - 300C - Thời gian nuôi nấm mốc: 3 - 4 ngày 2.2 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU LÀM VIÊN MỐC: 2.2.1 Bã đậu nành: [2] Bã đậu nành (có khi gọi là bã đậu) là một phế phẩm của các sản phẩm làm từ đậu nành như đậu phụ, sữa đậu nành… Bã đậu nành chứa loại protein chất lượng thấp, bằng khoảng 50% protein tinh chất; giá trị tự nhiên của nó dưới 50% so với protein thịt gà. Hình 2.1: Nấm Actinomucor elegans -5- 2.2.2 Bột mì: [4] Bột mì là sản phẩm được chế biến từ hạt lúa mì bằng quá trình nghiền. Trong quá trình này vỏ cám và phôi được tách ra và phần còn lại của hạt lúa mì (nội nhũ) được nghiền nhỏ tới độ mịn thích hợp (ra thành phẩm là bột mì). + Độ axit của các axit béo không quá 50mg KOH cần để trung hòa axit béo tự do trong 100g bột tính theo chất khô. + Protein: hàm lượng protein không thấp hơn 7,0%, tính theo chất khô. + Độ ẩm: độ ẩm của sản phẩm không vượt quá 15,5%. + Cỡ hạt: Bột mì không nhỏ hơn 98% lượng bột lọt qua rây có kích thước lỗ 212 milimicron (N-70). + Kim loại nặng: Trong bột mì không được phép có kim loại nặng với số lượng gây nguy hiểm cho con người. + Dư lượng chất trừ sinh vật hại phải tuân thủ giới hạn tối đa cho phép theo quy định. 2.2.3 Bột gạo:[4] Thành phần Tỷ lệ (%) Chất khô 89 Protein thô 48 Chất xơ thô 0,3 Bảng 2.1: Thành phần chính của bã đậu nành Hình2.2: Bã đậu nành Hình 2.3: Bột mì Hình 2.4: Bột gạo -6-Bột gạo ngon phải mịn không lẫn tạp chất, trắng, khó bị chua và thoảng hương thơm của gạo chất lượng tốt. Với thành phần chủ yếu là carbohdrat (>80%) nên bột gạo chủ yếu cung cấp năng lượng cho cơ thể qua lượng carbohydrat với mức năng lượng 175kcal/50g (tinh bột gạo 82%). 2.2.4 Cám gạo:[15] Trong quy trình xay xát và chế biến gạo, sau khi thu được sản phẩm chính là gạo thì còn một sản phẩm phụ có giá trị khá cao đó là cám gạo. Từ lâu cám gạo được các nhà máy xay xát thu hồi và bán như là một sản phẩm chính chỉ sau gạo. Cám được thu hồi dưới hai dạng là cám khô và cám ướt. Cám gạo thường có dạng bột, mềm và mịn. Cám gạo chiếm khoảng 10 - 12% khối lượng lúa chưa xay xát. Cám là hỗn hợp của lớp vỏ ngoài của hạt gạo và lớp aloron. Những thành phần được thu hồi khi khi xay xát và chế biến gạo và được gọi chung là cám. Bảng 2.2: Thành phần dinh dưỡng của cám gạo Thành phần Khối lượng/100g Calori (KJ) Tổng số lipit (g) Chất béo bảo hòa (g) Chất xơ tiêu hóa được (g) Carbohydrat (g) Đường (g) Protein (g) Vitamin E (mg) Vitamin B6 (mg) 316 21 4 21 28 0,9 13,3 4,9 4,1 Hình 2.5: Cám gạo -7-2.3 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT CHAO: 2.3.1 Đậu nành:[2] Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merril. Đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau. Trong đó đậu nành màu vàng là loại tốt nhất được trồng và sử dụng nhiều. Hạt đậu nành gồm ba bộ phận: - Vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt. - Phôi chiếm 2%. - Tử diệp chiếm 90%. Bảng 2.3: Thành phần hóa học của hạt đậu nành Thành phần Tỷ lệ Protein (%) Dầu (%) Tro (%) Hydratcarbon (%) Hạt đậu nành nguyên 100 40,0 21,0 4,9 34,0 Tử diệp 90,3 43,0 23,0 5,0 29,0 Vỏ hạt 8 8,8 1,0 4,3 86,0 Phôi 2,4 41,1 11,0 4,4 43,0 Trong thành phần hóa học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỷ lượng rất lớn. Thành phần acid amin trong protein của đậu nành ngoài methyonine và tryptophane còn có các acid amin khác với số lượng khá cao tương đương lượng acid amin có trong thịt. Hình 2.6: Đậu nành -8-Bảng 2.4: Thành phần acid amin trong đậu nành: [6] Acid amin Hàm lượng (%) Isoleucine 1,1 Leucine 7,7 Lysine 5,9 Methionine 1,6 Cysteine 1,3 Phenylalanine 5,0 Treonine 4,3 Tryptophan 1,3 Valine 5,4 Histidine 2,6 Trong protein đậu nành, globuline chiếm 85 – 95% ngoài ra còn có một lượng như albumin, một lượng không đáng kể prolamin và glutenlin. Đậu nành là loại hạt giàu chất dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, muối khoáng và 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 Nam. 2.3.2 Đậu phụ: [2] Đậu phụ là một sản phẩm được sản xuất từ đậu nành. Đậu phụ không chỉ được sản xuất tại Việt Nam mà còn được sản xuất nhiều ở Trung Quốc, Nhật Bản, các nước Đông Nam Á và cả ở các nước châu Âu như Hà Lan, Pháp, … 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 3 loại: đậu phụ mềm, đậu phụ cứng và đậu phụ lụa. Hình 2.7: Đậu phụ -9- Trong đó đậu phụ mềm được sản xuất nhiều nhất ở nước ta. Trung Quốc sản xuất cả 3 loại. Nhật bản sản xuất nhiều loại đậu phụ lụa. Bảng 2.5: Thành phần dinh dưỡng của 3 loại đậu phụ Thành phần dinh dưỡng Đậu phụ cứng Đậu phụ mềm Đậu phụ lụaCalories (KJ) 120 86 72 Protein (g) 13 9 9,6 Carbohydrate (g) 3 2 3,2 Chất béo (g) 6 5 2,4 Chất béo no (g) 1 1 - Cholesterol 0 0 0 Natri (mg) 9 8 30 Chất xơ (g) 1 - - Canxi (mg) 120 130 40 Sắt (mg) 8 7 1 Tuy nhiên, đậu phụ cũng là sản phẩm trung gian để sản xuất chao. Bánh đậu phụ dùng để sản xuất chao có một số yêu cầu nghiêm ngặc hơn các loại đậu phụ dùng để ăn. Tiêu chuẩn bánh đậu dùng sản xuất chao tốt nhất có thành phần: - Hàm lượng nước 68 - 72%. - pH= 6 - 6.5 - Không chứa vi sinh vật tạp và vi sinh vật kỵ khí. Ã Quá trình sản xuất đậu phụ: dùng tác động cơ học để phá vỡ cấu trúc tế bào của hạt đậu, giải phóng các thành phần có trong hạt đồng thời dùng nước làm dung môi hòa tan các chất đó thành dung dịch huyền phù. Sau đó lợi -10-dụng tính chất hòa tan khác nhau giữa các chất, dùng phương pháp lọc để tách lấy 1 dung dịch nhũ tương trong đó chủ yếu là chất đạm tan globulin. Từ dung dịch này, dựa vào tính chất đông tụ của globulin, thông qua các điều kiện pH, điện tích, nhiệt độ, … kết tủa chúng lại thành các hoa đậu rồi ép định hình thành bánh đậu phụ. 2.3.3 Muối: [15] Có rất nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối iốt. Đó là một chất rắn có dạng tinh thể, có màu từ trắng tới có vết của màu hồng hay xám rất nhạt, thu được từ nước biển hay các mỏ muối. Muối thu được từ nước biển có các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ. Muối dùng trong sản xuất tương thường là Natri Clorua, khi pha vào nước không có vị chát. 2.2.4 Nước: [9] Nước dùng trong sản xuất tương có độ cứng trung bình 8 – 17 (1 độ cứng tương đương 10mg CaO/lít hay 7,19mg MgO/lít nước). Các chất khoáng và các chất hữu cơ khác không được quá 500 – 600mg/l. Lượng vi sinh vật không được quá 20 – 100/cm3 nước. 2.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH NUÔI CẤY NẤM MỐC ACTINOMUCOR ELEGANS: 2.4.1 Oxygen:[2] Actinomucor elegans là vi sinh vật hoàn toàn hiếu khí, chỉ phát triển bình thường khi đầy đủ oxy. Oxygen là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi vận chuyển điện tử khi hô hấp hiếu khí và còn dùng oxygen để tổng hợp sterol và các acid béo không bão hòa. Để đáp ứng điều kiện nuôi này môi trường nuôi phải xốp, rãi thành lớp không dày quá 2,5 – 3cm, phòng nuôi phải thoáng. Theo thực nghiệm, để thỏa Hình 2.8 : Muối [...]... Actinomucor elegans trong viên mốc -23Nước Bột + hồ polyphosphate Bào tử mốc Nhào trộn Tạo hình Viên mốc chưa sấy Chọn 3 loại bột: bột gạo, bột mì, bột nếp Tiến hành nhào bột với các tỷ lệ hồ:bột:nước:bào tử mốc khác nhau và tạo hình theo quy trình trên Quan sát trạng thái, cấu trúc, màu sắc viên mốc và sự phát triển của nấm mốc 3.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến viên mốc Viên mốc. .. hiện: Đậu phụ chao lên mốc được chuyển vào các hũ, chuẩn bị dung dịch muối có nồng độ 20% và cho vào bánh đậu đã lên men Lên men : Sau nuôi mốc, lên men là công đoạn rất quan trọng, giai đoạn này quy t định chất lượng của sản phẩm Trong giai đoạn này các enzyme của nấm mốc sẽ tham gia hàng loạt các phản ứng sinh hóa, mà chủ yếu là protease với sự thủy phân protein thành các acid amin, lipid và các ester... bào tử ban đầu, và tiếp tục theo dõi số lượng bào tử vào các ngày tiếp theo, ngày 1-2 thì nấm mốc còn trong giai đoạn thích nghi chưa phóng bào tử nhiều, đến ngày thứ 3-4 thì số lượng bào tử tăng nhanh do nấm mốc đã thích nghi với môi trường mới, đây là giai đoạn tăng trưởng của nấm mốc Vào ngày thứ 5-6 thì số lượng bào tử hầu như không tăng hoặc tăng rất ít, đây là giai đoạn ổn định của nấm mốc Chúng... Bào tử nhiều, sản phẩm có mùi mốc sau khi lên men Không đủ lượng bào tử mốc để len men chao Tỷ lệ môi trường nhân giống cho vào càng nhiều thì số lượng bào tử của viên mốc càng tăng nhưng cũng ở mức độ vừa đủ, nếu lượng bào tử nhiều quá thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình lên men sau này Với kết quả trên chúng tôi tiến hành sấy với nhiệt độ thích hợp và đem viên mốc ứng dụng vào ủ chao thì với tỷ lệ 5% là... Khảo sát môi trường để nhân giống nấm mốc Actinomucor elegans Môi trường thạch nghiêng Ống mốc giống Môi trường thí nghiệm trong bình tam giác Cấy chuyền Nuôi ở 25-300C Nước vô trùng Trộn đều bào tử T0 phòng (25÷300C) Cấy chuyền Nuôi mốc * Sơ đồ khảo sát môi trường nhân giống Kết quả * Thuyết minh sơ đồ: Chuẩn bị môi trường thạch nghiêng có chứa mốc giống như đã trình bày ở trên Chuẩn bị môi trường... ÷300C) trong 48 ÷ 72 giờ 3.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát số lượng bào tử của nấm mốc Actinoucor elegans trong môi trường nhân giống theo thời gian Môi trường trong bình tam giác Ống mốc giống Cấy chuyền T0 phòng (25÷300C) Nuôi mốc Thời gian:0÷10 ngày Đếm số lượng bào tử Kết quả * Thuyết minh quy trình: Chuẩn bị môi trường trong bình tam giác: Chúng tôi chọn bã đậu nành làm môi trường nhân giống Cho môi trường... Sự biến đổi pH của môi trường sẽ làm thay đổi trạng thái điện ly của phân tử các chất dinh dưỡng, làm hạ thấp khả năng sử dụng chúng của nấm mốc 2.4.6 Áp suất: [2] Phần lớn nấm mốc có thể sống ở những nơi có áp suất không khí là 1 atm (atmosphere) và không chịu ảnh hưởng rõ rệt gì của áp suất này 2.4.7 Nồng độ Muối:[11] Wang (1967) đã nghiên cứu khả năng tiết enzyme protease của hệ nấm mốc khi nó được... gian sinh trưởng của mốc mà khống chế hàm ẩm của phòng nuôi cho thích hợp Nói chung độ ẩm của không khí thấp thì mốc sẽ cằn cỗi, nếu độ ẩm cao nuôi sẽ -27không đúng thời gian quy định, mốc sẽ lâu già làm cho các khâu trong dây chuyền sản xuất không nhịp nhàng Khi thấy mốc chuyển từ màu trắng sang màu vàng là kết thúc giai đoạn nuôi mốc Ướp nước muối: Mục đích: ngừng sự phát triển của nấm mốc, chuẩn bị... -13Khi nghiên cứu, nấm mốc được phát triển trên môi trường có nồng độ muối thấp, do đó các protease sẽ bám trên hệ sợi, từ đó ta có thể nghiên cứu vị trí của các enzyme trước khi được tách ra, và có thể hiểu được quá trình ngâm muối trong lên men chao Giải phóng các protease cố định trên bề mặt hệ nấm Trong quá trình lên men chao, nấm mốc được cố định trên bề mặt khối tàu hủ, nhưng hệ nấm không thể... sâu vào khối này, mặt khác các enzyme của nấm mốc tiết ra không phải là enzyme ngoại bào, do đó mà chúng chỉ liên kết lỏng lẻo với hệ nấm bằng các liên kết ion Vì vậy, các enzyme này dễ dàng bị tách rửa bởi Natri Clorua hay các dung dịch muối ion khác, từ đó các protease này sẽ thấm vào đậu hủ đã lên mốc và tiến hành phân giải protein -14- Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT STARTER MỐC Actinomucor . viên mốc chao và ứng dụng vào sản xuất của chúng tôi với đề tài : Nghiên cứu starter của nấm mốc Actinomucor elegans và bước đầu ứng dụng trong sản xuất chao. Chính vì vậy việc nghiên cứu starter của mốc Actinomucor elegans và bước đầu ứng dụng vào sản xuất chao với quy mơ cơng nghiệp sẽ đưa nhóm thực phẩm truyền