Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương

Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÀI BÁO CÁO ỨNG DỤNG NẤM MỐC TRONG SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG ĐẬU NÀNH (Aspergillus oryzae A.sojae) Họ tên sinh viên: NGUYỄN TRẦN MINH ANH Khoa: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ngành: BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Mã số sinh viên: 06125005 Niên khóa: 2006-2010 I/ Đặt vấn đề: - - Xì dầu hay nước tương (phương ngữ miền Nam Việt Nam) loại nước chấm sản xuất cách lên men hạt đậu tương, ngũ cốc rang chín, nước muối ăn Nước chấm này, có nguồn gốc từ Trung Quốc, sử dụng phổ biến ẩm thực châu Á khu vực Đông Á Đông Nam Á, gần xuất số ăn ẩm thực phương Tây, đặc biệt thành phần nước chấm Worcestershire Xì dầu đích thực lên men men ( hai loài nấm Aspergillus oryzae hay A sojae) vi sinh vật liên quan khác Xì dầu đích thực sản xuất từ hạt đậu tương nguyên vẹn, nhiều loại rẻ tiền làm từ protein đậu tương thủy phân Các loại xì dầu khơng có màu sắc tự nhiên xì dầu đích thực nói chung nhuộm màu nhuộm màu caramel để có màu nâu đen - Ngồi ra, theo truyền thống hạt đậu tương lên men điều kiện tự nhiên, chẳng hạn bình hay lọ to để ngồi trời mà người ta tin tạo thêm hương vị cho sản phẩm Ngày nay, phần lớn xì dầu sản xuất quy mô thương mại lên men môi trường máy móc kiểm sốt - Dường tất loại xì dầu bổ sung thêm chút rượu đóng chai, có tác dụng chất bảo quản chống hư hỏng Xì dầu nói chung nên bảo quản nơi râm mát, tránh bị nắng chiếu trực tiếp Chai xì dầu mở nắp mà khơng lưu giữ nơi có nhiệt độ thấp bị đắng - Mặc dù có nhiều loại xì dầu, tất chất lỏng màu nâu có vị mặn, sử dụng để tạo gia vị nấu ăn hay làm nước chấm Cái mà số người phương Tây miêu tả loại vị có mùi thơm người phương Đông lại vị bản, người Nhật gọi "umami", người Trung Quốc gọi "tiên vị" (nghĩa văn chương "vị tươi") Chất tạo vị umami glutamat mononatri, có tự nhiên xì dầu Nước tương đậu nành Nước tương đậu nành lên men có nguồn gốc từ Trung Quốc Ở Nhật có khoảng 3600 cơng ty, có công ty lớn sản xuất 1,2 triệu chiếm khoảng 1/2 sản lượng hàng năm Nước tương có nhiều dạng khác nhau, Koikuchi-Shoyu đại diện tốt nước tương lên men (Yokotsuka and Sasaki 1998) Nó chất lỏng nâu xậm với thành phần xấp xỉ: 22°Bé, 17% NaCl, 1,6% đạm tổng số, 1% đạm formol, 3% đường khử, 2,3% rượu alcohol pH 4.7 Về trình chế biến bao gồm giai đoạn: làm koji (đậu nành lên mốc), lên men nước muối lọc Làm koji trình lên men bề mặt hỗn hợp đậu nành nấu/hấp bột mì rang Nó chủng giống với bào tử Aspergillus oryzae A.sojae ủ 25°C 2-3 ngày để thu phát triển dày đặc tạo bào tử xanh vàng mức độ cao enzim tạo Những enzim bao gồm peptidases, proteinases, glutaminase, amylase, pectinases cellulases cần thiết cho thuỷ phân phần đạm hợp chất carbon vật liệu thô Giai đoạn lên men nước muối diễn mẽ nước muối 22-25% NaCl để vi sinh vật gây hư hỏng phát triển phân cắt enzim diễn Tuy nhiên, tháng đầu 15-20°C, vi khuẩn axít lactic (Tetragenococcus halophila) tháng 30°C, nấm men ưa muối (Zygosaccharomyces rouxii) phát triển, vào khoảng thời gian chín, sản phẩm trao đổi chất chúng thêm vào thành phần hương vị thực chất thơm ngon nước tương II/ Các phương pháp sản xuất nước tương: - Nước tương chế biến theo phương pháp chủ yếu: phương pháp thủy phân hóa chất phương pháp lên men vi sinh vật * Phương pháp thủy phân (hóa giải): Nguyên liệu ngâm nấu sôi nhiệt độ 110-120oC với acid clorhidric 15-16% 18-24 sau sơi Để nguội hồn tồn, lọc rửa dịch thủy phân, trung hòa acid natri hiđroxid natri carbonat đến pH từ 5- (thấp có vị chua; cao có vị đắng, mùi nồng) thêm muối vào, cô đặc đến hàm lượng đạm cần thiết (tiêu chuẩn đạm: 10-22g/l) Sau đem trùng, vơ chai, bảo quản phân phối tiêu thụ * Phương pháp lên men vi sinh vật: Chủ yếu dựa vào tác dụng Enzym (men) thu từ mốc giống chọn lọc nuôi cấy để thủy phân protid glucid nguyên liệu thực vật Mốc giống nuôi môi trường thạch nhân cấy vào hỗn hợp khô đậu tương (bã đậu nành) khơ lạc (bánh dầu đậu phộng) bột mì (bột làm bánh mì khơng phải bột khoai mì) hấp chín, đánh tơi để nguội Sau ủ mốc nhiệt độ ấm (30-38oC), nơi thống khí, có độ ẩm tương đối khơng khí 90% Khi giai đoạn phát triển mốc kết thúc, làm tơi nguyên liệu lên mốc, pha trộn vào dung dịch nước muối 20% theo tỷ lệ từ 25-30% đem ủ ấm nhiệt độ 50-60oC Sau chiết rút pha tiếp nước muối vào tiếp tục chiết rút nước tương, (nước cốt hay nước 1, nước 2, nước 3, ) III/ Quy trình sản xuất nước tương đậu nành: * Mơ tả quy trình cơng nghệ: - Hạt đậu nành (ngâm, hấp, cấy mốc) → Nuôi ủ bán rắn ngày (+ nước, muối) → Ủ 01 tháng (+ VSV gây mùi) → Tiếp tục ủ 12 tháng (lọc) → Dịch lọc (khử trùng) → Đóng chai → Bã tương (+ đường, gia vị) → Tương đặc * Làm tương hoàn toàn đậu nành: - Ủ mốc hoàn toàn đậu nành - Lượng hạt đậu nành sau lựa chọn, loại bỏ hạt lép sâu mọt, đem rang vàng bỏ vào nồi nấu với nước (khoảng - kg đậu với lít nước), nấu nhừ - Vớt hạt đậu nành nia, tãi mỏng lấy chuối, sen, củ khoai mì hay nhãn đậy ủ lại cho lên mốc đỏ hoa cau tốt Nước nấu đậu đổ vào vại, hủ riêng cho thêm muối để chừng – ngày sau ngả tương - Tương ủ có mốc vàng hoa cau lên khắp lấy tay bóp, trộn đem phơi nắng (2 - nắng) cho khơ, sau cho vào nước nấu đậu, cho thêm muối cách làm tương nếp, tương ngô khuấy đều, đậy kỹ chờ thời gian ngả tương đến ngấu * Quá trình thực : - Chuẩn bị nguyên liệu - Làm mốc giống - Nuôi mốc nguyên liệu giàu đạm - Ủ ẩm ( thủy phân ) - Trích li nước chấm - Lọc - trùng – đóng chai – bảo quản * Nguyên liệu : -Đậu nành , đậu phộng : 70 – 90 % -Bột mì : 10 – 30 % -Muối ăn : 0.8 – 0.9 kg /kg nguyên liệu đậu -Nước -Mốc giống : có nhiều lọai , chủ yếu Aspergillus Oryzae *Aspergillus Oryzae: -Thuộc chủng nấm mốc dạng sợi -Có màu vàng -Cho protease họat tính cao -Không tạo độc tố -Tạo hương tốt * Quá trình làm mốc giống : Có giai đọan : Mơi trường thạch nghiêng Mơi trường bình tam giác Mơi trường trung gian * Môi trường thạch nghiêng: -Môi trường thường dịch đường hóa làm từ Malt -Bổ sung Gluco -Thạch 20 – 25 g / lít dịch đường -Tất cho vào ống nghiệm trùng -> đặt nghiêng -> nguội -> cấy giống-> nuôi 38 – 48 35 độ * Môi trường bình tam giác : -Thường dùng gạo , bắp xay nhỏ -Bổ sung thêm trấu cho xốp -Hấp chín -Dày cm -Để nguội 30 – 35 độ -Cấy chuyền từ ống nghiệm bình tam giác -Nuôi 38 – 48 , nhiệt độ 30 – 35 độ * Môi trường trung gian : -Bắp, gạo ngâm nước – , hấp chín , trải lớp mỏng – cm -Cấy tịan mốc bình tam giác , trộn -Nuôi 36 – 42 , nhiệt độ 28 – 30 độ , ta mốc giống , màu vàng -Sấy 40 độ cho khô * Nuôi mốc nguyên liệu giàu đạm : -Vô trùng khay -Nguyên liệu đậu nành , đậu phộng ngâm nước , hấp chín , để nguội đến 30 – 35 độ -Cấy mốc giống với tỷ lệ 0.8 – % Trải lớp mỏng 1.5 – 2.5 cm -Ni phịng có độ ẩm cao 90 – 100 % nhiệt độ 40– 42 , có màu vàng hoa cau -Trộn , bóp rời * Xử lí nguyên liệu : -Đậu nành đãi, tách vỏ -Ngâm nước -Hấp -Làm nguội -Trộn với bột mì để ni nấm mốc A.oryzae * Ủ ẩm-thủy phân : -Thủy phân protit đậu nành tác dụng enzym nấm mốc -Nguyên liệu mọc nấm , trộn với nước muối -Môi trường phải ẩm -ủ thành khối 35 – 40 độ – ngày -Nếu nhiệt độ cao phải trải mỏng đảo để hạ nhiệt độ xuống 50 – 55 độ * Trích ly: -Khối mốc cho vào thiết bị có van mở đáy -Dùng nước muối cho vào khối mốc , để ngập ngâm – 12 -Rút nước chấm -Lại tiếp tục cho muối vào bả, ngâm vài rút nước chấm lọai thấp đạm -Thanh trùng 90 – 100 độ -Cho Natri benzoat để chống váng mốc * Trong trình chế biến tương cần ý số kỹ thuật sau đây: - Lượng hạt đậu nành sau lựa chọn, loại bỏ hạt lép sâu mọt, đem rang vàng bỏ vào nồi nấu với nước (khoảng - kg đậu với lít nước), nấu nhừ - Vớt hạt đậu nành nia, tãi mỏng lấy chuối, sen, củ khoai mì hay nhãn đậy ủ lại cho lên mốc đỏ hoa cau tốt Nước nấu đậu đổ vào vại, hủ riêng cho thêm muối để chừng – ngày sau ngả tương - Tương ủ có mốc vàng hoa cau lên khắp lấy tay bóp, trộn đem phơi nắng (2 - nắng) cho khô, sau cho vào nước nấu đậu, cho thêm muối cách làm tương nếp, tương ngô khuấy đều, đậy kỹ chờ thời gian ngả tương đến ngấu - Quá trình ủ mốc phải đảm bảo nhiệt độ ẩm độ thích hợp cho mốc phát triển Loại mốc vàng hoa cau mốc Aspergilluss oryzae, với nhiệt độ 30 -32oC, ẩm độ 80 -90% sau 38- 48 mốc phát triển - Phải theo dõi nước nấu đậu lúc Nếu nước đậu non tương dễ bị chua (tương nấu đậu non nếm thấy ngọt) Ngược lại nước nấu đậu già (nếm thấy nhạt mùi tương giảm) tương dễ bị thối Nước đậu đủ ngày (8 -19 ngày) nếm thấy có mùi thơm tương - Khi thấy mốc nia bắt đầu mọc rang đậu ngâm nước đậu vừa - Trường hợp ngâm nước đậu đủ ngày mà mốc chưa phát triển kịp cho muối (thường ½ tổng số muối) vào nước đậu để hãm chờ mốc - Trường hợp mốc phát triển nhanh mà nước đậu chưa đủ ngày ta dùng muối hồ tan với nước trộn vào nia mốc để hãm mốc - Khi ngả tương (phơi tương) phải đậy kỹ tránh để ruồi muỗi nước mưa rơi vào hủ tương - Tương làm xong sử dụng – tháng năm, tương ngấu ăn thơm ngon * Sơ đồ làm Nước tương đậu nành lên men: * Giải thích quy trình: 3.1 Xử lí nguyên liệu - Loại bỏ tạp chất - Nghiền nhỏ máy nghiền búa đến kích thước 0.5-1mm ( để tăng diện tích tiếp xúc nguyên liệu với HCl quy trình Hiệu suất thủy phân cao, thời gian ngắn đi.thủy phân) 3.1.2 Thủy phân Đây trình quan trọng quy trình sản xuất nước tương tác dụng HCl nhiệt độ cao khoảng thời gian dài Các chất nguyên liệu thủy phân • protein > peptone > polypeptide > a.a • Tinh bột > maltose > glucoza • Xenlulose > pentoza > fulfurol • Chất béo > axit béo + glixerin - Nhiệt độ cao >gậy cháy, phá hủy axit amin - Nhiệt độ thấp >thời gian lâu - Thời gian ngắn >hiệu suất thủy phân thấp - Thời gian dài >tốn nhiên liệu, phá hủy a.a - Trong trình thủy phân cần quan tâm tới yếu tố: nhiệt độ, thời gian thủy phân nồng độ NaCl a Nhiệt độ thủy phân: - Với thiết bị chịu áp lực, nhiệt độ thủy phân từ 125 – 135 độ C - Với thiết bị thủ công chum, vại nhiệt độ thủy phân 105-112 độ C b Thời gian thủy phân: - Nếu thời gian thủy phân ngắn, trình thủy phân chưa hết > hiệu suất thủy phân thấp - Nếu thời gian thủy phân dài > gây cháy khét, phá hủy a.a, thay đổi mùi vị sản phẩm - Thiết bị chịu áp lực: 2,5 kg/cm2 thời gian 6-12 Sử dụng giấy lọc aniline axetat để thử: ta đem giấy lọc đem hơ lên chỗ khí bay ra, giấy lọc chuyển sang màu đỏ thẫm lúc fulfurol sinh > thủy phân xong - Thiết bị thủ công chum, vại > thời gian 18-24 - Thời gian thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu, loại lò nấu, nồng độ axit,… c Nồng độ HCl: Thường 36-37% - Qua thực nghiệm người ta phải hạ nồng độ xuống (16-25%) để tránh gây cháy nguyên liệu - Tùy thiết bị mà ta sử dụng nồng độ khác Thiết bị thủ công, sử dụng nồng độ thấp 16% để bốc nồng độ đậm đặc, cịn thiết bị cơng nghiệp sử dụng nồng độ cao 3.2 Trung hòa: - Dung Na2CO3 NaOH để trung hòa lượng axit dư: HCl + Na2CO3 > NaCl + CO2 + H2O - Người ta sử dụng Na2CO3 nhiều muối không gây độc cho công nhân NaOH, sản phẩm tạo CO2 bay hơi, bay kéo theo mùi, vị khơng mong muốn bay theo - Sau thủy phân làm nguội dịch xuống 50-60 độ C dung NaOH Na2CO3 để trung hòa lượng HCl dư điều chỉnh pH nước chấm đến pH thích hợp (pH= 5-5,8) + Ở môi trường axit yếu nước chấm có mùi vị thơm ngon Nếu dư NaOH nước chấm nồng, ngược lại trung hịa chưa đến pH thích hợp nước chấm chua + Làm nguội xuống 50-60 độ C trung hịa vì: • Nếu nhiệt độ cao, trung hòa sinh nhiệt làm cho nhiệt độ dịch lúc tăng cao làm cho a.a bị phân hủy • Nếu nhiệt độ thấp tốt kéo dài thời gian Khi trung hòa bật cánh khuấy lên cho từ từ NaOH vào không để bọt trào gây tai nạn cho người công nhân tránh cháy khét cục 3.3 Lọc : -Sau trung hòa đem dịch lọc -Mục đích: Tách dịch thủy phân khỏi bã Bã gồm chất khơng hịa tan hệ keo Nếu sản xuất giới sử dụng máy lọc khuing bản, li tâm Nếu sử dụng thủ cơng dung chum vải lọc với rổ, rá -Lọc lần 1, nước lọc chứa thùng phuy, sô chậu … sau bã đổ vào nước nóng ngâm lọc tiếp lần Nước lọc nước lọc phối trộn với để riêng, tùy thuộc vào nơi sản xuất, muốn sản xuất loại tương có độ đạm Sau bổ xung thêm muối đến nồng độ 240g/l 3.4 Thanh trùng: Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật, cải thiện màu ( cho đậm hơn), cô đặc - nhiệt độ trùng: 75-80 độ C - thời gian: 20-30 phút Sau bổ xung thêm chất chống mốc C6H5COONa: 0,07 – 0,1% >Sau nước tương chứa thùng inox khoảng thời gian tuần Là giai đoạn để ổn định nước tương (hay lên men phụ) Sau bơm lọc, chiết rót vào chai >bảo quản IV/ Giới thiệu nấm mốc sản xuất nước tương: Hình: Aspergillus oryzae - Nấm mốc Aspergillus oryzae sinh enzym amylaz, invertaz, maltoz, proteaz cataz có khả phân giải tinh bột, protein thành đường, acid amin Nấm mốc Aspergillus oryzae tác nhân chủ yếu lên men sản xuất nước tương theo phương pháp vi sinh vật Trong công nghiệp người ta nhân giống nấm mốc để sản xuất tương - Nấm mốc Aspergillus flavus mốc vàng giống Aspergillus oryzae khác Aspergillus flavus có kích thước nhỏ (chiều cao cuống sinh bào tử từ 0,41mm so với Aspergillus oryzae từ 1-2mm) Nấm mốc sinh độc tố aflatoxin gây ung thư - Nấm Aspergillus gọi mốc tương Sợi nấm có vách ngăn, cuống mang bào tử bụi phồng lên Các chuổi bào tử bụi từ đầu phồng mọc tỏa khắp hướng Bào tử bụi màu vàng (Aspergillus flavus), màu đen (Aspergillus niger) Nấm Aspergillus oryzae lồi mốc q trình chế tạo tương tương Aspergillus oryzae lên men ngon tương khác loại mốc có khả biến đổi tinh bột gạo nếp thành đường làm cho tương có vị Hai lồi khơng độc làm tương Aspergillus oryzae Aspergillus sojae có hình thái màu sắc giống với lồi nguy hiểm Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus sản sinh độc tố Aflatoxin gây bệnh ung thư - Bộ gen di truyền Aspergillus oryzae phân tích biết kỹ vào năm 2001 Nấm dùng cơng nghiệp để sản xuất nhiều loại enzyme khác (amylase, protease, lipase, hemicellulase, cellulase, oxidoreductase, phytase, pectinesterase…) - Người nghiên cứu sớm loài nấm nhà khoa học Nhật Bản tên Jokichi Takamine, Ông sinh ngày 03/10/1854 Takaoka Năm 1894 ông lấy sáng chế trình sản xuất men đường hóa (US Patent số 252.823) trình bày phương pháp ni nấm sợi Aspergillus cám dùng cồn để chiết xuất men amylase (men đường hóa tinh bột) Sau Takamine chứng minh men ứng dụng y học ơng nhận Bằng sở hữu trí tuệ Mặc dầu nghề làm tương Việt Nam nghề làm sake Nhật Bản có từ lâu đời, việc chiết rút enzyme sản xuất chế phẩm enzyme Takamine người tiên phong Khuẩn lạc ln khơng nhỏ (trừ lồi Aspergillus ưa thẩm thấu) khơng có màu nâu đỏ Bào tử trần khơng hình thành sau phân chia sợi hữu thụ V/ Một số hình ảnh nấm mốc : Độc tố Aflatoxin B1 Aspergillusflavus Aflatoxin Nấm sợi Aspergillus flavus VI/ Tài liệu tham khảo: - © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.net Nguyễn Lân Dũng - Nguồn: Sách Bảo quản Chế biến nông sản sau thu hoạch/ Nhà xuất Nông nghiệp 2006 - © http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.org Nguyễn Lân Dũng