Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất giấm và thạch dừa

Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất giấm và thạch dừa, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất giấm và thạch dừa, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất giấm và thạch dừa, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất giấm và thạch dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM LỚP DH06BQ VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT GIẤM VÀ THẠCH DỪA Họ tên sinh viên: Ngành: BẢO QUẨN Niên khóa: 2007-2008 TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2008 MỤC LỤC Phần 1: Giấm I/ Tổng quan giấm 7 Định nghĩa Lịch sử hình thành nghiên cứu lên men giấm Tính chất Phân loại 10 Thành phần dinh dưỡng 10 Một số công dụng giấm 11 II/ Vi sinh vật lên men acid acetic 13 Đặc điểm hình thái 13 Đặc điểm sinh trưởng 14 Một số loài vi khuẩn acid acetic ứng dụng sản xuất giấm 15 III/ Bản chất sinh hóa lên men acid acetic 16 Bản chất sinh hóa 16 Cơ chế trình chuyển hóa chất lên men acetic 18 a Quá trình vi sinh vật 18 b Quá trình sinh hóa 18 c Các biến đổi q trình lên men 20 IV/ Những yêu cầu kỹ thuật sản xuất giấm 20 Nồng độ acid acetic 20 Nồng độ rượu 21 Nhiệt độ 21 Độ thống khí 21 Thành phần dinh dưỡng 21 V/ Quy trình sản xuất giấm 22 Quy trình thủ công 22 a Sản xuất giấm từ trái 22 b Sản xuất giấm từ đường 24 c Sản xuất giấm từ tinh bột 26 d Sản xuất giấm từ malt 28 e Sản xuất giấm từ rượu 31 Quy mô công nghiệp A/ Sản xuất giấm 32 33 a Phương pháp lên men chậm 33 b Phương pháp lên men nhanh 34 c Phương pháp lên men chìm 39 d Phương pháp lên men kết hợp 40 B/ Sản xuất acid acetic B1 Các phương pháp tạo acid acetic 41 41 a Phương pháp hóa gỗ 42 b Phương pháp hóa học 42 c Phương pháp kết hợp 43 d Phương pháp sinh học 43 B2 Các phương pháp chưng cất nâng cao nồng độ acid acetic VI/ Thực trạng sản xuất - tiêu dùng VSATTP 44 46 Một số nguyên nhân làm hư hỏng giấm 47 Thực trạng sản xuất giấm 47 VII/ Bàn luận chung Phần 2: Thạch dừa 49 51 I/ Tổng quan thạch dừa 51 Giới thiệu 51 Cấu trúc thạch dừa 51 Thành phần dinh dưỡng 52 II/ Vi sinh vật sản xuất thạch dừa 53 III/ Môi trường sản xuất thạch dừa 54 IV/ Cơ chế hình thành thạch dừa 56 Cơ chế 56 Các biến đổi xảy trình hình thành thạch dừa V/ Quy trình sản xuất thạch dừa 56 57 Sơ đồ quy trình 57 Giải thích quy trình 59 VI/ Các u tố ảnh hưởng đến hình thành thạch dừa 63 Nồng độ đường 63 Các chất dinh dưỡng 64 Nhiệt độ lên men 64 Độ pH 64 VII/ Thực trạng sản xuất tiêu dùng sản phẩm thạch dừa 65 VIII/ Hướng phát triển tương lai 67 LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển, nhu cầu ăn uống người nâng cao Do thực phẩm bổ dưỡng ln quan tâm Vì người ln phải chạy đua với thời gian sống nên ngành thức ăn cơng nghiệp đâ phát triển cách chóng mặt Nhưng “fastfood” mang đến cho khơng mối lo Vì ăn làm từ tự nhiên chiếm vị trí đáng kể bữa ăn Một sản phẩm Thạch dừa (Nata de coco) Giấm (Vinegar) PHẦN GIẤM I/ Tổng quan giấm: [5] [6] 1/ Định nghĩa: Giấm loại chất lỏng có tính axit tạo thành từ q trình lên men rượu, có thành phần acid acetic (cịn gọi ethanoic acid) Ngồi ra, giấm dạng pha loãng acid acetic Nồng độ acid acetic tạo thành thông thường nằm khoảng - 8% thể tích giấm (phổ biến 5%) nồng độ thường cao dùng để muối chua thực phẩm Giấm tự nhiên ngồi chứa acid acetic cịn chứa nhiều loại acid hữu khác acid tartaric, acid citric… 2/ Lịch sử hình thành nghiên cứu lên men giấm: Vết tích giấm tìm thấy khu mộ cổ người Ai Cập Cách khoảng 3000 năm trước CN, triều thần Babylon khám phá nước ép nho để yên chuyển sang dạng chất lỏng làm người ta say, rượu Một thời gian ngắn sau đó, người ta lại khám phá tượng rượu để n thống khí thời gian rượu chuyển thành loại chất lỏng có vị chua, giấm Nhưng phải thời gian dài loại chất lỏng trở thành thành phần sử dụng sống sốt, ngâm chua, salad… Ngay người Babylon phát khả bảo quản giấm dùng để ngâm chua Người At-xi-ri, người Hy Lạp cổ đại, người La Mã nữ hoàng Cleopatra tìm nhiều cách chế biến từ giấm Từ “vinegar” xuất phát từ tiếng Pháp cũ “vin aigre” “Vin” nghĩa vang , “aigre” chua Trong truyền thống đạo Hồi, giấm bốn loại gia vị ưa thích nhà tiên tri Muhammet, người gọi “gia vị thánh” Từ 1822, Person bắt đầu nghiên cứu acid acetic Ông ý lớp màng mỏng phát triển bề mặt giấm chứng minh loại vi sinh vật có tên Mycodermaaceti Năm 1837→1838 Turpin Kiitzing khẳng định trình lên men acetic vi sinh vật đặt tên Ulviva acetic Năm 1837, Hansen nhà bác học tiếng người Đan mạch tách từ màng giấm loại vi khuẩn giấm khiết Ông gọi Mycodermaaceti Mycodermapasteurianum Mãi đến năm 1868, Louis Pasteur giấm kết trình lên men tự nhiên khẳng định chất vi sinh vật trình lên men acetic Bằng nghiên cứu mình, ơng chứng minh đắng nhận xét Kiitzing Vào thời gian nhờ phát minh kính hiển vi, ông nghiên cứu lớp màng xuất rượu vang bia Ơng kết luận màng tạo thành loại trực khuẩn gọi Mycodermaaceti Năm 1961, N.WBeijerinck lần tiến hành phân loại vi khuẩn acetic Ông phân lập vi khuẩn khiết đặt tên Acetobacter Ngày song song với với việc nghiên cứu vi khuẩn Acetobacter q trình lên men acetic khơng ngừng cải tiến với mục đích thu giấm với nồng độ acid acetic cao Hiện giấm thành phần quan trọng nhiều phương pháp chế biến truyền thống nước Châu Á, Châu Âu nước khác giới 3/ Tính chất: Giấm có vị chua thanh, khối lượng riêng xấp xỉ 0,96g/ml Khối lượng riêng phụ thuộc vào độ chua giấm Giấm có giá trị pH khoảng từ 2,4 – 3,4 Acetic acid (cũng biết ethanoic acid) acid hữu chiếm tỷ lệ lớn giấm, có vị chua mùi hăng Cơng thức hóa học: CH3COOH Khối lượng phân tử axit axetic: 60,05 Axit axetic hoàn toàn tan nước, cồn, eter, benzen, axeton chloroform, hồn tồn khơng tan CS2 Kết tinh nhiệt độ 16,70C (620F) tạo thành tinh thể rắn không màu Axit axetic bền với chất oxy hóa axit chromic, permanganate…, có khả hịa tan cellulose, hợp chất tương tự cellulose phân hủy da, gây bỏng da, ăn mịn nhiều kim loại Trong cơng nghệ thực phẩm, acid acetic biết nhân tố tạo vị chua, có mã E260 4/ Phân loại: + Giấm tự nhiên (giấm cất): từ nguyên liệu ban đầu lương thực, đường, trái ủ lên men Do thành phần dinh dưỡng giấm có axit axetic, đường, axit hữu cơ, vitamin, muối vô cơ… tốt cho việc trao đổi chất thể Nồng độ acid giấm tự nhiên thấp mức thể hấp thụ mà khơng dẫn đến biến chứng + Giấm hóa học (giấm pha chế): lấy acid acetic làm nguyên liệu chính, thêm H2O pha lỗng mà thành, khơng có thành phần dinh dưỡng khác Do nồng độ acid acetic giấm cao, sử dụng loại giấm để pha chế thức ăn có hại cho thể: lt dày, bệnh tim mạch… 5/ Thành phần dinh dưỡng giấm: Thành phần acid amin giấm phong phú, 18 loại acid amin thể người không tổng hợp giấm có, loại acid amin thực vật giấm có 10 2/ Các biến đổi xảy trình hình thành thạch dừa: - Biến đổi vi sinh: trình vi sinh vật sinh sản, phát triển tăng sinh khối - Biến đổi hóa sinh: vi khuẩn A xylinum sử dụng đường môi trường tạo acid acetic làm pH mơi trường giảm xuống V/ Quy trình sản xuất thạch dừa: 1/ Sơ đồ quy trình 57 Nước dừa Lọc Muối amon Phối chế Peptone Saccharos e Thanh trùng Làm mát Chỉnh pH Cấy giống Lên men Rửa Cắt nhỏ Luộc Làm lạnh Sên đường Thạch dừa 58 2/ Giải thích quy trình: a/ Lọc: Trong thành phần nước dừa tươi gồm có đường, protein, dầu béo, khống, vitamin hòa tan… số tạp chất khác q trình lấy nước dừa, người bán khơng cẩn thận làm vỏ, xơ dừa, đất cát rơi vào nước Do đó, ta cần lọc lấy nước để thạch dừa thô tạo thành không bị bám chất cặn gây giá trị cảm quan Nếu nước dừa mua khơng bị nhiễm tạp chất ta bỏ qua bước b/ Phối chế: Để tạo điều kiện tốt cho vi khuẩn A.xylinum phát triển ta cần bổ sung thêm chất dinh dưỡng cho vi khuẩn Các chất dinh dưỡng thích hợp cho vi khuẩn muối amon, saccharose peptone A.xylinum hấp thụ đường glucose môi trường nuôi cấy Trong tế bào vi khuẩn, glucose kết hợp với acid béo tạo thành tiền chất nằm màng tế bào Kế ngồi tế bào với enzyme Enzyme polyme hoá glucose thành cellulose Tuy nhiên giá thành glucose không rẻ nên sản xuất, người ta thay glucose saccharose để hạ giá thành sản phẩm Trong nước dừa có sẵn chất khống, nitơ để thu lượng lớn thạch dừa lượng chất nước dừa thơi khơng đủ, ta bổ sung thêm lượng chất loại muối amon Sulphate amon (SA), Phosphate amon (DAP) peptone 59 c/ Thanh trùng: - Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật khơng có lợi cho trình lên men bảo quản - Phương pháp: hấp tiệt trùng 1050C 10 phút (quy mô công nghiệp) đun sôi khoảng 10 – 15’ (quy mơ hộ gia đình) Ở quy mơ cơng nghiệp ta cần hấp tiệt trùng 105 0C 10 phút thay hấp 1210C 30 phút pH dung dịch sau điều chỉnh thấp mức 4,5 nên ức chế đa số vi sinh vật khơng có lợi cho q trình lên men Nhờ giảm lượng lượng đáng kể Sản phẩm tạo có giá thành thấp Mặc khác, trùng nhiệt độ 1210C dễ bị cháy đường, sản phẩm tạo thành có màu sắc không hấp dẫn, giá trị cảm quan không tốt d/ Làm mát: - Mục đích: hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men - Nhiệt độ tối thích: 28 – 310C e/ Chỉnh pH: - Mục đích: tạo pH tối ưu cho vi khuẩn A xylinum phát triển pHopt = 4,5 60 Điều chỉnh pH acid acetic 40% acid acetic loại acid phép sử dụng chế biến thực phẩm acid vi khuẩn A xylinum tạo ra, dùng acid với mục đích cho vi khuẩn thích nghi mà phát triển tốt Phải điều chỉnh pH sau trùng acid acetic dễ bay Nếu diều chỉnh pH trước trùng nhiệt độ cao acid bay hơi, gây sai số pH sau trùng xong f/ Cấy giống: Đổ môi trường vào dụng cụ, cấy vi khuẩn A xylinum vào môi trường để tạo thạch dừa Quá trình cấy giống nên thực điều kiện vô trùng để tránh tạp nhiễm vi sinh vật không mong muốn Mật độ giống cấy phải ≥ 10% để ức chế vi khuẩn cạnh tranh khác có khả sống sót sau trùng điều chỉnh pH, giúp cho trình lên men tốt g/ Lên men: Sau cấy giống vào dụng cụ lấy giấy báo vải mỏng phủ lên dụng cụ để tránh bụi bẩn bay vào đem ủ Không nên đậy chặt dụng cụ đựng vi khuẩn thạch dừa thuộc lồi vi khuẩn hiếu khí, đậy chặt lại vi khuẩn chết - Nhiệt độ ủ: 28 – 310C - Thời gian lên men: - 10 ngày 61 * Chú ý: Trong thời gian tránh khuấy động môi trường để tránh ảnh hưởng đến lớp thạch hình thành h/ Rửa: - Rửa sinh khối nhiều lần nước để hết chua Có thể dùng nước vơi để trung hịa hết acid, sau rửa lại nước để vôi i/ Cắt nhỏ: - Mục đích: tạo hình sản phẩm - Kích thước: 1×1,5×2 cm j/ Luộc: - Mục đích: làm tạo độ dai cho sản phẩm, giết chết vi khuẩn Khi gặp nhiệt độ, lớp cellulose vi khuẩn giãn nở, tách rời góc độ phân tử khơng bị bẻ gãy, tạo độ dai, xốp cho thạch dừa không làm cho thạch bị nhũn nát Đồng thời, tạp chất bị loại ra, chất màu (thạch dừa thơ thường có màu vàng nhạt) bị biến tính làm màu, thạch dừa sau luộc 62 k/ Làm lạnh: Sau luộc chín thạch bỏ vào nước lạnh để làm giảm nhanh nhiệt độ, vi sinh vật bị sốc nhiệt chết giữ độ mềm, dai cho thạch dừa theo ý muốn l/ Sên đường: - Mục đích: tạo vị cho sản phẩm bảo quản sản phẩm - Nước đường đem sên cần nấu tan, lọc cho vào vài giọt chanh để không bị hồi đường q trình bảo quản nước chanh có acid thủy phân đường saccharose thành loại đường glucose, fructose VI/ Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo thành thạch dừa: 1/ Nồng độ đường: Trạng thái thạch dừa tạo thành chịu ảnh hưởng nhiều đường A.xylinum sử dụng glucose, sucrose, lactose, maltose, dextrin galactose ứng với lọai đường khác mà ta sử dụng cho thạch dừa có trạng thái khác Theo nghiên cứu, sử dụng glucose cho trình lên men cho khối lượng thạch dừa cao trạng thái thạch dừa thu tốt Tuy nhiên người ta làm thí nghiệm sử dụng sucrose nồng độ khác cho trình lên men người ta thấy sucrose nồng độ 10% cho khối lượng thạch dừa cao nhất.Trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng sucrose giá thành rẻ cho suất cao 63 Nồng độ chất khơ thích hợp cho trình hình thành thạch dừa 11.5-12oBx Nếu nồng độ chất khơ cao q ,VSV khơng sử dụng hết gây lãng phí đồng thời gây ức chế họat động VSV Nếu nồng độ chất khô thấp không đủ để cung cấp cho trình sống VSV 2/ Các chất dinh dưỡng: Khối lượng thạch dừa tạo thành phụ thuộc vào hàm lượng (NH4)2HPO4 (NH4)2SO4 sử dụng Các loài vi khuẩn nói chung vi khuẩn thạch dừa nói riêng cần nguồn đạm khoáng chẩt trình phát triển chúng, đặc biệt S P Do cần phải bổ sung chất để trình sinh trưởng, phát triển vi khuẩn thạch dừa tốt Khi bổ sung cần phải tính tốn hợp lý bổ sung nhiều q gây lãng phí, q khơng đủ nhu cầu vi khuẩn 3/ Nhiệt độ lên men: Nhiệt độ tối ưu vi khuẩn thạch dừa 28 – 31 0C Nếu thấp nhiệt độ vi khuẩn thụ động, trình tạo thạch dừa nhiều thời gian Nếu cao vi khuẩn bị chết, bị ức chế, thạch dừa tạo thành không theo ý muốn 4/ Độ pH: Cũng nhiệt độ lên men Nếu pH cao hay thấp vi khuẩn bị ức chế, không phát triển 64 VII/ Thực trạng sản xuất tiêu dùng sản phẩm thạch dừa: 1.Sản xuất thạch dừa: Thạch dừa loại thực phẩm giải khát lượng, ngon miệng cung cấp cellulose cho thể Chính mà ngày thạch dừa trở thành ăn phổ biến thị trường Nhiều loại sản phẩm với nhiều hương vị, màu sắc khác tạo nên đa dạng cho sản phẩm Tuy nhiên, người tiêu dùng biết sản phẩm chứa đựng nhân tố gây nguy hiểm cho người sử dụng Nếu sản xuất cách thạch dừa hồn tồn khơng có hại mà cịn bổ dưỡng cho người Nhưng hai chữ lợi nhuận, trình chế biến, sở sản xuất đặt nhẹ yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm, làm cho sản phẩm làm không đạt yêu cầu dinh dưỡng, chí cịn gây độc hại cho người + Sử dụng đường hóa học để chế biến: Hiện nay, đường hóa học Sodium Cyclamate (SC) sử dụng phổ biến sản phẩm thực phẩm, thạch dừa không ngoại lệ Gần đây, tra Sở Y tế thành phố Hồ Chí Minh kiểm tra đột xuất sở sản xuất thạch dừa loại nước giải khát, kết kiểm tra sở địa bàn thành phố cho thấy nơi sử dụng đường hóa học SC để chế biến + Sử dụng chất bảo quản khơng theo u cầu vệ sinh an tồn thực phẩm + Q trình sản xuất khơng đạt u cầu vệ sinh: 65 Ở sở chế biến thạch dừa nhỏ lẻ, người sản xuất không đặt nặng vấn đề vệ sinh sản xuất: Các nhân công làm việc không ăn mặc theo yêu cầu sản xuất; dụng cụ chứa đựng không vệ sinh sẽ, chí khơng lau rửa, cất giữ sau sinh vật mèo, chó, ruồi, chuột… “viếng thăm”; thành phẩm thạch dừa sau trình lên men bị nhiễm vi sinh vật, lên mốc khơng tiêu hủy mà lại “chọn lọc” lại phần khơng có mốc để đem gia công… *Tại lại tồn vấn đề vậy? Nguyên nhân kiểm soát sở sản xuất quan chức lỏng lẻo; biện pháp chế tài nhẹ so với lợi nhuận mà nhà sản xuất thu được; việc kiểm tra sở không đặt nặng mà đa số “có làm”, sau lại bỏ lửng mặc cho sở muốn làm làm; việc quản lý chất phụ gia cấm không chặt chẽ, chất thả trơi thị trường mà khơng có biện pháp ngăn chặn triệt để Chính mà sản phẩm thực phẩm nói chung sản phẩm thạch dừa nói riêng chất lượng diện thị trường Nguyên nhân xuất phát từ người sản xuất Vì lợi nhuận, họ bán rẻ tâm người sản xuất, sẵn sàng cho vào sản phẩm chất độc hại dù biết gây khơng vấn đề lớn cho cộng đồng Tiêu dùng thạch dừa: Thu nhập bình quân đầu người nước ta thấp, tỷ lệ người nghèo cịn cao, đa số người dân khơng đặt nặng vấn đề an tồn 66 vệ sinh thực phẩm mà quan tâm rẻ mua Lợi dụng tâm lý đó, nhiều người khơng có tâm sản xuất sản phẩm khơng chất lượng – hàng nhái – để bán cho nhứng người nghèo Nhận thức người dân chưa cao tính độc hại phụ gia bị cấm sử dụng thực phẩm VIII/ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI Ở Việt Nam có hệ thống nghiên cứu đồng trình lên men sản xuất cellulose vi khuẩn từ quy mơ phịng thí nghiệm đến quy mô pilot qua khâu: thu thập giống, tuyển chọn giống, cải tạo giống,nhân giống, khảo sát biến động trình lên men Tạo sưu tập giống phong phú có kết hợp tuyển chọn giống thích hợp cho loại chất mật rỉ đường, nước mía,… Đa dạng nguồn nguyên liệu lên men vừa phù hợp quy mô sản xuất lớn, vừa phù hợp với điều kiện Việt nam : nguồn nguyên liệu nước dừa già, sản xuất BC từ nguồn rỉ đường, nước mía, tinh bột, dịch trái phế thải Đã xác định điều kiện nuôi hiệu loại nguyên liệu Xác định kiểu lên men phù hợp quy mơ lớn: ngồi kiểu truyền thống lên men bề mặt, sản xuất BC theo phương thức lên men chìm Kiểu lên men chìm cịn để phục vụ nhân giống cho quy mô lớn 67 Các điểm chưa đề cập giới: Dựa tính chất cấu trúc cellulose vi khuẩn, cịn khai thác số ứng dụng BC : Sử dụng BC làm chất ( matrix) để cố định tế bào vi khuẩn Dùng BC làm giá đỡ (supporter) để thu sinh khối vi sinh vật Nhờ ứng dụng tạo chế phẩm vi khuẩn Acetobacter xylinum , giúp thuận lợi sản xuất BC quy mô lớn Sử dụng tế bào vi khuẩn Acetobacter xylinum làm tác nhân kết dính 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Công nghệ vi sinh tập – Nguyễn Đức Lượng, Nhà xuất ĐHQG TPHCM [2] Công nghệ vi sinh tập – Nguyễn Đức Lượng, Nhà xuất ĐHQG TPHCM [3] Công nghệ vi sinh tập – Nguyễn Đức Lượng, Nhà xuất ĐHQG TPHCM [4] Luận văn tốt nghiệp đại học Nguyễn thị cẩm tú - tháng 2/2003 [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Vinegar, [6] http://www.foodreference.com/html/artvinegar.html [7] http://www.american.edu/TED/coconut.htm#r1 [8]http://72.14.235.104/search? q=cache:gq2M0V7nZP8J:tamleftcseminar.googlepages.com/Thachdua.doc+thach+dua& hl=vi&ct=clnk&cd=30&gl=vn 69 70 ... chung Phần 2: Thạch dừa 49 51 I/ Tổng quan thạch dừa 51 Giới thiệu 51 Cấu trúc thạch dừa 51 Thành phần dinh dưỡng 52 II/ Vi sinh vật sản xuất thạch dừa 53 III/ Môi trường sản xuất thạch dừa 54 IV/... thành thạch dừa 56 Cơ chế 56 Các biến đổi xảy trình hình thành thạch dừa V/ Quy trình sản xuất thạch dừa 56 57 Sơ đồ quy trình 57 Giải thích quy trình 59 VI/ Các u tố ảnh hưởng đến hình thành thạch. .. DỪA I/ Tổng quan thạch dừa: [8] 1/ Giới thiệu: Thạch dừa (Nata de coco) loại thực phẩm truyền thống Philippines, du nhập phổ biến Vi? ??t Nam từ 15 năm Thạch dừa sản phẩm trắng thạch agar, dai,