Bước đầu thiết lập quy trình sản xuất nước chấm bằng protease

GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Tổng quan sản ph m nước chấm Nước chấm vừa thực phNm giàu chất dinh dưỡng có chứa acid amin, vừa có tính chất gia vị giúp ta ăn ngon miệng cần chế biến thực phNm, chế biến thức ăn gia đình Về sở sinh hóa tất loại nước chấm sản phNm thủy phân nguyên liệu giàu protit từ động vật hay thực vật, tác dụng chất như: acid hay bazơ mạnh enzym Do thành phần nước chấm acid amin, muối ăn, nước peptit Đây sản phNm cung cấp chất đạm cho thể [11] 1.1.1.1 Giá trị thực ph m nước chấm Khi đánh giá chất lượng nước chấm phương diện hóa học, trước hết người ta ý đến lượng đạm tồn phần chất dinh dưỡng có giá trị nước chấm, cần xem xét lượng đạm amin Từ hàm lượng đạm hai loại đạm suy tỷ lệ đạm amin đạm toàn phần cho biết mức độ thủy phân protein nước chấm, tỷ lệ cao tốt Trung bình tỉ lệ nước chấm lên men khoảng 50 - 60% Hàm lượng đạm amin cao làm giá trị mùi vị nước chấm nâng lên.[8] 1.1.1.2 Thành phần hóa học nước chấm Chất lượng nước chấm thay đổi tùy theo nguyên liệu, tỷ lệ phối chế, phương pháp chế biến… Trong nước chấm lên men chứa nhiều đường tác dụng men amylase mốc lên tinh bột Nước chấm chứa lượng chất béo, số vitamin, muối ăn nguyên tố vi lượng khác Vì vậy, loại nước chấm sản xuất theo quy trình kỹ thuật bảo quản tốt có màu sắc đẹp, hương vị thơm có vị đạm đường [8] SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp Bảng 1.1: Chỉ tiêu hóa lý nước chấm Việt Nam [11] Thành phần Nitơ toàn phần Nitơ formol/nitơ toàn phần Nitơ NH3 Độ acid (theo acid acetic) Hàm lượng 12 – 20 (g/l) 55% 1,57 – (g/l) – (g/l) pH 5,5 – 6,2 (g/l) Muối ăn NaCl 230 – 250 (g/l) Nitơ NH3/ Nitơ formol 20 – 30% Nitơ formol 7,49 (g/l) Fe 20 (mg/l) Cu 20 (mg/l) As 20 (mg/l) Pb 0,5 (mg/l) Ngồi ra, nước chấm cịn chứa lượng nhỏ vitamin nhóm B, vài loại muối khống 1.1.1.3 Acid amin Trong nước chấm có nhiều acid amin arginin, methionin, tryptophan, tyrosin, valin, serin, glycin, histidin, alanin, glutamic, asparagin… Những acid amin với di, tri, tetra - peptid làm cho nước chấm có vị đạm mùi thơm thịt Nước chấm sản xuất theo phương pháp lên men giữ tất acid amin có đậu nành, cịn nước chấm sản xuất theo phương pháp hóa giải có tỷ lệ đạm amin đạm tồn phần cao nước chấm lên men nên mùi vị ngon Tuy SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp nhiên, nước chấm hóa giải số acid amin bị phân hủy, trước hết tryptophan sau đến lysin, cystein, arginin Nếu phân hủy acid độ số acid amin bị phân hủy thành chất có mùi hôi phenol, NH3, H2S…[8] 1.1.1.4 Đường Trong nước chấm có loại đường glucoza, fructoza, maltoza, pentoza, dextrin Đường có vai trị quan trọng việc hình thành màu sắc nước chấm [8] 1.1.1.5 Acid hữu Các acid hữu có nước chấm quan hệ mật thiết với tạo hương vị đặc trưng nước chấm Trong đó, acid lactic chiếm hàm lượng nhiều (chiếm khoảng 1,6%) Acid lactic tác dụng với nước tương tạo hợp chất lactat lactat phenol Ngồi cịn có acid acetic 0,2%, acid sucinic 0,087 – 0,16%, acid formic 0,05% Muối acid tham gia tạo vị cho nước chấm [8] 1.1.1.6 Chất màu Màu nước chấm chủ yếu đường kết hợp với acid amin tạo nên Màu nước chấm lên men hình thành từ màu vàng đến màu nâu nhạt, cuối nâu đậm Sự hình thành màu nước chấm phụ thuộc vào nồng độ đường, acid amin nhiệt độ Nếu tăng cường phản ứng acid amin với đường khơng có lợi tạo melanoid Melanoid chất mà thể khó hấp thu nồng độ cao làm giảm hương vị sản phNm Mặt khác, trình hình thành sản phNm màu gây tổn thất lớn acid amin Để hạn chế trình này, ta chọn nguyên liệu có hàm lượng đường thấp, tránh nâng cao nhiệt độ kéo dài thời gian thủy phân [8] 1.1.1.7 Thành phần hương thơm Mùi nước chấm tổng hợp nhiều chất khác tạo thành Mùi nước chấm phân acid hữu cơ, rượu, aldehyde, thành phần hương thơm có lưu huỳnh, phenol… Cụ thể hợp chất acetaldehyde, propandehyde, SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp butaldehyde, valeraldehyde, allyl mecaptan, methyel mecaptan, isobutan aldehyde, dimelthyl capmetan, etyloleat , rượu ethylic, acid acetic, acid petanoic, acid propionic, acid benzoic, benzaldehyde… có hương thơm ngũ cốc rang [8] 1.1.2 Nguyên liệu sản xuất nước chấm Nguyên liệu dùng sản xuất nước tương thường giàu đạm - Nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật: đậu nành, bã đậu nành, đậu phộng, bã đậu phộng… - Nguyên liệu có nguồn gốc động vật: xương bị, xương heo, lơng, móng 1.1.2.1 Ngun liệu Đậu nành Đậu nành loại hạt giàu chất dinh dưỡng protein, lipid, glucid, muối khoáng vitamin Trong công nghiệp thực phNm, đậu nành xem nguyên liệu quan trọng để sản xuất dầu thực vật để sản xuất sản phNm lên men Đậu nành có tên khoa học Glycine max merrill hay gọi đậu tương loại hạt giàu protein lipid Phần lớn hạt đậu nành dùng cho sản xuất dầu thực vật sản phNm giàu protein Protein đậu nành có hoạt tính sinh học cao hỗ trợ thiếu protein động vật [2] Đậu nành loại thân cỏ năm, hoa tập trung nách lá, kiểu bào nang Mỗi có - hạt hình oval, có vỏ bao bọc, vỏ chiếm khoảng - 10% khối lượng hạt Khối lượng 1000 hạt khơ 140 - 200g Đậu nành có nhiều màu sắc khác Trong đó, màu vàng loại tốt nhất, nên trồng sử dụng nhiều [2] SVTH: Nguyễn Hồng Nhật Quang Trang GVHD: TS Ngơ Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp a Cây b Trái c Hạt Hình 1.1: Cây, trái hạt đậu nành Thành phần hóa học dinh dưỡng hạt đậu nành Bảng 1.2: Thành phần hóa học cấu tạo hạt đậu nành [7] Thành phần Tỷ lệ Protein (%) Lipid (%) Carbohydrate (%) Tro (%) Nguyên hạt 100,0 40,0 20,0 35,0 4,9 Nhân (tử điệp) 90,3 43,0 23,3 29,0 5,0 Vỏ hạt 7,3 8,8 1,0 86,0 4,3 Phôi 2,4 41,0 11,0 43,0 4,4 Ngồi thành phần protein, lipid, glucid, hạt đậu nành chứa nước, vitamin: A, B1, B2, B5, B6, B12, PP, C, E muối khoáng (khoảng 4,6% trọng lượng hạt ướt) nguyên tố Fe, Cu, Mn, Ca, Zn Thành phần hóa học đậu nành thay đổi tùy theo giống, đất đai khí hậu trồng trọt, phương pháp thu hoạch bảo quản Protein đậu nành: Protein đậu nành tạo acid amin, có đủ loại acid amin không thay (ngoại trừ hàm lượng methionin thấp) Có thể nói protein đậu nành gần giống protein trứng xem nguyên SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp liệu chế biến sản phNm thay protein động vật Hàm lượng protein tổng dao động hạt đậu nành: 29,6 – 50,5%, trung bình 36 – 40% • Các nhóm protein đơn giản (% so với tổng số protein): o Albumin: - 8% o Globulin: 25 - 34% o Glutelin: 13 - 14% o Prolamin: chiếm lượng nhỏ không đáng kể Bảng 1.3: Thành phần acid amin protein đậu nành [7] Acid amin Hàm lượng (%) Acid amin Hàm lượng (%) Isoleucin 1,1 Phenylalanin 5,0 Leucin 7,7 Threonin 4,3 Lysin 5,9 Tryptophan 1,3 Methionnin 1,6 Valin 5,4 Cystin 1,3 Histidin 2,6 Chất béo đậu nành: Chất béo chiếm khoảng 20% trọng lượng khô hạt đậu nành, nằm chủ yếu phần tử điệp hạt Chất béo chứa hai thành phần chủ yếu triglycerid (chiếm 96% lượng chất béo thô) lecithine (chiếm 2% chất béo thơ) Ngồi ra, cịn có khoảng 0,5% acid béo tự lượng nhỏ carotenoid Carbohydrates: Chiếm khoảng 34% trọng lượng hạt đậu nành, gồm hai nhóm: đường tan (lớn 10%) đường khơng tan (20%) SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp Bảng 1.4: Thành phần carbohydrates [7] Hydratcacbon Hàm lượng (%) Hydratcacbon Hàm lượng (%) Cellulose 4,0 Rafinose 1,1 Hemicellulose 15,4 Saccharose 5,0 Stachyose 3,8 Các loại đường khác 5,1 Khoáng: chiếm tỷ lệ thấp (khoảng 5% trọng lượng hạt khô) Bảng 1.5: Thành phần khoáng đậu nành [7] Khoáng Hàm lượng Khoáng Hàm lượng Canxi 0,16 – 0,47% Kẽm 37 ppm Photpho 0,41 – 0,82% Sắt 90 – 150 o/oo Mangan 0,22 – 0,24% Vitamin: vitamin chứa đậu nành bị biến tính chế biến Bảng1.6: Một số vitamin hạt đậu nành [7] Vitamin Thiamin Hàm lượng (ppm) 11,0 – 17,5 Vitamin Inoxton Hàm lượng (ppm) 1,9 3,4 – 3,6 Acid folic 2300 Niaxin 21,4 – 23,0 Vitamin A 0,18 – 2,43 Pyridoxin 7,1 – 12,0 Vitamin E 1,4 0,8 Vitamin K 1,9 Riboflavin Biotin Acid panthothenic 13,0 – 21,5 SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Các enzyme: đậu nành chủ yếu Urease, Lipoxygenase Amilase Ngồi cịn có số thành phần gây mùi oxy hóa chất béo Đặc biệt acid béo không no tác dụng Lipoxygenase 1.1.2.2 Nguyên liệu phụ Nước Nước nguyên liệu nhất, thay sản xuất nước chấm Nước chiếm khoảng 70 – 80% trọng lượng nước chấm thành phNm Thành phần hóa học chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến tồn q trình kỹ thuật sản xuất đặc biệt ảnh hưởng lớn đến đặc điểm, tính chất chất lượng thành phNm Nước giữ vai trị quan trọng việc hình thành vị sản phNm Vì thế, nước đưa vào sản xuất nước chấm ln kiểm tra chất lượng, thành phần hố học nước phải ổn định không bị ô nhiễm Muối (NaCl) Muối nguyên liệu cho sản xuất nước chấm Ngoài việc đảm bảo độ mặn cho nước chấm muối cịn có tác dụng hạn chế hoạt động vi sinh vật gây chua gây mốc giúp cho nước chấm bảo quản lâu Muối dùng sản xuất muối hạt Thành phần chủ yếu muối hạt NaCl, nước, chất tan chất không tan Chất phụ gia Caramen Nước chấm sau lọc có màu nâu nhạt Muốn cho sản phNm có màu đẹp, hấp dẫn người ta dùng caramen Caramen sản phNm thu từ saccharose đun tới 180 – 1900C, chất lỏng màu tối, đắng, gọi keo đắng SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Chất điều vị (621 - natri glutamate) Natri glutamate hay bột sản phNm dùng làm chất tạo vị sản xuất nước chấm Natri glutamate muối acid glutamic, acid amin cần thiết cho thể người Ngoài cịn có thể động vật số lồi thực vật Nó có vị đặc trưng rau thịt Công thức cấu tạo: HOOC – CH2 – CH2 – CH (NH2) – COONa Là tinh thể màu trắng có vị ngọt, mặn, tan nhiều nước, sản xuất chủ yếu từ khoai mì Việc sử dụng natri glutamate làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng cho sản phNm Tuỳ theo độ đạm mà cho hàm lượng bột khác Đường Đường cho vào nước chấm nhằm tăng độ cho sản phNm, sản phNm hồn tất có độ mặn nên ta cho thêm đường để điều hồ vị nước chấm Đường cho vào sản phNm phải tinh khiết Đường lẫn nhiều cặn bNn làm cho nước chấm bị chua mốc Hương liệu Mùi thơm thực phNm nhóm hợp chất hố học khác tạo nên, thường chất dễ bay Chúng có hàm lượng thấp hoạt tính cao Trong sản xuất nước chấm, hương liệu thường sử dụng để tăng mùi thơm cho sản phNm, tạo mùi tương ứng với mùi nước chấm có khả làm cho sản phNm hấp dẫn người tiêu dùng Các chất có cường độ mùi cao bền nên cho mùi vào sản phNm cơng đoạn đóng bao bì 1.1.3 Khái qt protease Hiện nay, việc sản xuất chế phNm enzyme loại phát triển mạnh mẽ quy mơ cơng nghiệp, có nhiều chế phNm enzyme bán thị trường giới Các chế phNm sản xuất tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuNn cơng SVTH: Nguyễn Hồng Nhật Quang Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp nghiệp ứng dụng Các chế phNm enzyme phổ biến như: amylase, protease, catalase, cellulase, lipase… Chế phNm enzyme khơng ứng dụng Y học mà cịn ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, cơng nghiệp, hóa học, thực phNm… Việc sử dụng enzyme công nghiệp thực phNm ngày ứng dụng rộng rãi Với protease dùng công nghệ chế thịt, công nghệ chế biến cá… Với amylase dùng sản xuất bánh mì, rượu, bánh kẹo, sản xuất bia, sản xuất mật, sản xuất sản phNm rau… Phân loại protease: [10] Dựa vào phân bố chia protease thành hai nhóm: • Protease nội bào • Protease ngoại bào Dựa vào tính đặc hiệu với chất, chia ra: • Endopeptidase: enzyme thủy phân liên kết pepsin mạch; • Exopeptidase: enzyme thủy phân liên kết peptide đầu mạch Dựa vào pH hoạt động chia ra: • Protease acid • Protease kiềm • Protease trung tính Dựa vào nhóm chức trung tâm hoạt động enzyme chia ra: • Protease serin (OH): trypsin, substilopeptidase; • Protease tiol (SH): papain, bromelin,…; • Protease aspartic (COOH): pepsin, renin,…; SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang 10 GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp 3.4.4 Xác định hàm lượng protein đậu nành sau trình thủy phân Hàm lượng protein đậu nành sau thủy phân Độ Nm mẫu: 83,11% Bảng 3.18: Hàm lượng protein đậu nành sau trình thủy phân Khối lượng Giá trị mẫu (g) ∆OD 5,0449 Hàm lượng Hàm lượng protein Hàm lượng protein protein trung bình theo trung bình theo (g/g chất) lượng tươi (%) lượng khô (%) 2,2567 13,35 0,550 0,0218 0,571 0,0226 0,590 0,0233 Nhận xét: Hàm lượng đường khử đậu nành sau trình thủy phân 13,35 % 3.5 Chỉ tiêu hóa học dung dịch sau thủy phân 3.5.1 Xác định hàm lượng đạm tổng số Hệ số hiệu chỉnh NaOH N/100: x = 10/9,6 = 1,0417 Bảng 3.19: Hàm lượng đạm tổng số dung dịch sau thủy phân Thể tích mẫu trung bình V0 Vt V (ml) (ml) (ml) 1,00 10,30 ∆V 7,90 2,50 7,80 2,40 7,90 2,50 Hàm lượng đạm tổng số trung bình (%) 0,33 Nhận xét: Hàm lượng đạm tổng số dịch sau thủy phân 0,33 % SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang 44 GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp 3.5.2 Xác định hàm lượng đạm formol Hệ số hiệu chỉnh NaOH N/10: x = 10/10,2 = 0,9803 Bảng 3.20: Hàm lượng đạm formol dung dịch sau thủy phân Thể tích mẫu trung V0 Vt bình V (ml) (ml) (ml) 1,00 0,00 ∆V 0,20 0,20 0,18 0,18 0,21 0,21 Hàm lượng đạm formol trung bình (%) 0,27 Nhận xét: Hàm lượng đạm formol dịch sau thủy phân 0,27 % 3.5.3 Hàm lượng đạm NH3 Hệ số hiệu chỉnh NaOH N/10: x=10/10,2=0,9803 Bảng 3.21: Hàm lượng đạm NH3 dung dịch sau thủy phân Thể tích mẫu V0 trung bình V (ml) (ml) 5,00 10,40 Vt (ml) ∆V 9,95 0,45 10,0 0,40 10,1 0,30 Hàm lượng đạm NH3 trung bình (%) 0,02 Nhận xét: Hàm lượng đạm NH3 dịch sau thủy phân 0,02 % SVTH: Nguyễn Hồng Nhật Quang Trang 45 GVHD: TS Ngơ Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp 3.5.4 Xác định hàm lượng đường hòa tan Đường chuNn để xác định hàm lượng đường hòa tan dựng sau Bảng 3.22: Sự tương quan nồng độ saccarose độ hấp thu OD Nồng độ đường 10 20 30 40 50 60 70 OD 0,137 0,217 0,301 0,402 0,527 0,607 0,744 0,800 ∆ OD 0,08 0,164 0,265 0,390 0,470 0,590 0,663 saccarose (µg/ml) OD y = 0.0095x 0.7 R = 0.9955 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Nồng độ saccarose µg/ml Đồ thị 3.9: Đường chuNn để xác định nồng độ saccarose SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang 46 GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp Xác định hàm lượng đường hòa tan dung dịch sau thủy phân Bảng 3.23: Hàm lượng đường hòa tan dung dịch sau thủy phân Thể tích mẫu trung bình (ml) 1,000 Nồng độ đường Hàm lượng Hàm lượng hòa tan dịch đường hịa đường hịa tan lỗng (µg/ml) tan (%) trung bình (%) 0,560 58,947 0,589 0,581 61,157 0,611 0,568 59,789 0,597 Gía trị ∆OD 0,599 Nhận xét: hàm lượng đường hòa tan dịch sau thủy phân 0,599% 3.6 Xác định hiệu suất thủy phân 3.6.1 Hiệu suất thủy phân protein đậu nành m1 – m2 x 100% m1 Với : m1: hàm lượng protein đậu nành m2: hàm lượng protein đậu nành sau thủy phân Vậy: 42,03 – 15,35 x 100% = 63,05 % 42,03 3.6.2 Hiệu suất thủy phân đậu nành m3 – m4 x 100% m3 SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang 47 GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp Với : m3: khối lượng khô tuyệt đối 1g đậu nành m4: khối lượng khô tuyệt đối 1g đậu nành sau thủy phân Vậy: 0,8884 – 0,1974 x 100% = 77,78 % 0,8884 3.7 Chỉ tiêu hóa học nước chấm thành ph m 3.7.1 Xác định hàm lượng đạm tổng số Hệ số hiệu chỉnh NaOH N/100: x=10/9,6=1,0417 Bảng 3.24: Hàm lượng đạm tổng số nước chấm thành phNm Thể tích mẫu V0 Vt trung bình V (ml) (ml) (ml) 1,00 10,80 8,03 ∆V 2,77 Hàm lượng đạm tổng số trung bình (%) 0,41 Nhận xét: Hàm lượng đạm tổng số nước chấm thành phNm 0,41 % 3.7.2 Xác định hàm lượng đạm formol Hệ số hiệu chỉnh NaOH N/10 x=10/10,2=0,9803 Bảng 3.25: Hàm lượng đạm formol nước chấm thành phNm Thể tích mẫu V0 Vt trung bình V (ml) (ml) (ml) 1,00 0,00 0,15 ∆V 0,15 Hàm lượng đạm formol trung bình (%) 0,37 Nhận xét: Hàm lượng đạm formol nước chấm thành phNm 0,37 % SVTH: Nguyễn Hoàng Nhật Quang Trang 48 GVHD: TS Ngô Đại Nghiệp Luận văn tốt nghiệp 3.7.3 Xác định hàm lượng đạm NH3 Hệ số hiệu chỉnh NaOH N/10: x=10/10,2=0,9803 Bảng 3.26: Hàm lượng đạm NH3 nước chấm thành phNm Thể tích mẫu trung bình V (ml) V0 Vt (ml) (ml) 1,00 9,70 9,50 ∆V Hàm lượng đạm NH3 trung bình (%) 0,20 0,01 Nhận xét: Hàm lượng đạm NH3 nước chấm thành phNm 0,01 % 3.7.4 Xác định hàm lượng đường hòa tan Bảng 3.27: Hàm lượng đường hòa tan nước chấm thành phNm Thể tích mẫu trung bình (ml) Gía trị ∆OD Nồng độ đường hịa tan trung bình (g/ml) Hàm lượng đường hịa tan trung bình (%) 1,000 0,027 0,0284 2,84 Nhận xét: Hàm lượng đường hòa tan nước chấm thành phNm 2,84% 3.8 Chỉ tiêu vi sinh nước chấm thành ph m Bảng 3.28: Chỉ tiêu vi sinh nước chấm thành phNm Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp thử Mức chất lượng Kết QĐ 46 BYT Tổng số VSVHK, CFU/ml FDA Bacteriological manual 2001 (Chapter3) 104 2,0 x 100 Coliform CFU /ml FDA Bacteriological manual 2002 (Chapter4) 102