5. Bố cục của khóa luận
3.1.2. Quy trình sản xuất bột ngô
Bước 1: Rửa
- Mục đích: Chuẩn bị, giúp làm sạch, loại bỏ một phần tạp chất, làm cho các tính chất của nguyên liệu đạt yêu cầu, đảm bảo sản phẩm thu đƣợc có chất lƣợng tốt.
- Các biến đổi: Biến đổi chủ yếu của giai đoạn này là biến đổi vật lý. Các chất bẩn đƣợc tách ra.
- Phƣơng pháp thực hiện: Phƣơng pháp rửa xổi đƣợc ứng dụng khá phổ biến. Nguyên tắc là phun nƣớc lên nguyên liệu với một áp lực nhất định. Dƣới tác dụng của dòng nƣớc, chất bẩn sẽ đƣợc tách ra và đi theo dòng nƣớc.
Bước 2: Ngâm hạt
- Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình nghiền. Làm cho hạt ngô mềm, dễ nghiền, giúp phá hủy khuôn protit, làm cho hạt tinh bột thoát ra dễ dàng hơn. Do trong ngô, các hạt tinh bột gắn chặt với nhau bởi vách protit. Tách trƣớc khoảng 2/3 lƣợng các chất hòa tan, tạo điều kiện thuận lợi phân tách các cấu từ thành phần trong các khâu sau.
- Các biến đổi: Khi ngâm hạt xảy ra các quá trình sau:
Vật lý: Hạt ngô hút nƣớc, trƣơng nở, tăng khối lƣợng làm cho tỷ trọng thay đổi và độ cứng của hạt cũng thay đổi (hạt mềm hơn, làm giảm độ bền cơ
23
học). Làm thay đổi tính chất cơ cấu, do liên kết giữa vỏ, phôi, nội nhũ bị hủy hay yếu đi. Làm sạch lần cuối những tạp chất bám ở mặt ngoài vỏ.
Hóa lý: Một số chất hòa tan khuếch tán qua vỏ và phôi ra nƣớc ngâm. Sinh học: Sự phát triển của vi sinh vật đặc biệt là vi khuẩn Lactic khi môi trƣờng nƣớc ngâm ngày càng chứa nhiều chất dinh dƣỡng hòa tan từ ngô. Tách bỏ vi sinh vật bám trên ngô.
- Thời gian ngâm: từ 24-48 giờ.
Bước 3: Nghiền (nghiền lần 1 và nghiền lần 2)
- Mục đích: Là quá trình nghiền sơ bộ hay còn gọi là quá trình đập vụn nhằm mục đích phá vỡ hạt thành mảnh để tách phôi dễ dàng, đồng thời thu đƣợc tỉ lệ tinh bột cao hơn.
- Các quá trình biến đổi:
Vật lý: Giảm kích thƣớc của nguyên liệu, tăng kích thƣớc bề mặt riêng. Phôi ngô sau khi ngâm trở nên đàn hồi, liên kết với nội nhũ yếu đi, nên khi nghiền ở điều kiện nhất định, phôi sẽ tách rời các mảnh nội nhũ và không bị vụn nát.
Hóa học: Các thành phần bên trong nguyên liệu nhƣ các vitamin sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy nên dễ bị oxy hóa.
Sinh học: Sau khi nghiền, các chất dinh dƣỡng có trong hạt ngô sẽ thoát ra ngoài tạo cơ hội cho vi sinh vật phát triển.
Bước 4: Rây
- Mục đích: Mục đích của quá trình này chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình nghiền mịn.
- Các quá trình biến đổi:
Vật lý: Phân riêng các phân tử có kích thƣớc nhỏ, làm cho kích thƣớc các phân tử rắn đồng đều hơn.
24
Bước 5: Nghiền mịn
- Mục đích: Quá trình này nhằm nghiền lại những hạt có kích thƣớc to hơn, để tạo ra bột ngô có kích thƣớc đồng đều và mịn.
- Các biến đổi:
+ Vật lý: Giảm kích thƣớc nguyên liệu.
+ Hóa học: Các thành phần bên trong nguyên liệu nhƣ các vitamin, béo sẽ có điều kiện tiếp xúc với oxy nên dễ bị oxy hóa và các liên kết bị phá vỡ.
+ Sinh học: Sau khi nghiền mịn xong, các chất dinh dƣỡng trong hạt thoát ra ngoài tạo cơ hội cho vi sinh vật phát triển.
3.1.3. Quy trình sản xuất bánh mèn mén
Bƣớc 1: Chọn loại ngô tẻ hoặc ngô răng ngựa giống địa phƣơng, phơi hoặc sấy khô, rồi nghiền ngô thành bột ngô.
Bƣớc 2: Lấy bột ngô trộn với 10% nƣớc, bắc lên khay đồ (gần giống nhƣ đồ xôi). Dụng cụ đồ mèn mén còn gọi là khay, đƣợc làm bằng gỗ quý. Để thành món mèn mén, ngƣời ta phải đồ hai lần.
Đồ lần đầu: Đồ lần đầu này có tác dụng để tẩm nƣớc vào bột ngô, đồng
thời cũng là để làm cho bột ngô tơi, không dính vào nhau. Thời gian đồ lần đầu cần tính toán cho thích hợp với từng loại ngô (ngô non hay ngô già). Nếu là bột ngô già thì thời gian đồ cần lâu hơn. Nếu là bột ngô non thì chỉ sau khi nƣớc ở trong chảo sôi, thấy hơi bốc nghi ngút lên miệng chõ là có thể bắc chõ ra, đổ bột ngô ra mẹt, dùng thìa gỗ đảo đi, đảo lại đƣợc hoặc dùng tay vò thật đều cho bột ngô thật tơi. Nếu không thì khi đồ lại lần sau bột ngô sẽ không chín kỹ, không thể có món mèn mén với vị thơm, dẻo và ngọt đậm đà, hơn nữa ăn sẽ bị đau bụng.
Đồ lần 2: Sau khi làm tơi và để nguội, tiếp tục trộn với 10% nƣớc đem
đồ lần hai và lần này phải đồ cho chín thật kỹ cho tới khi bột ngô chín thơm là đƣợc.
25
3.2. Điều kiện sinh trƣởng và tổng hợp độc tố của nấm mốc
Sự phát triển nấm mốc trên nông sản nói chung và trên ngô nói riêng bao gồm:
- Hoạt độ nƣớc - Nhiệt độ
- Hàm lƣợng các khí trong khí quyển bảo quản (CO2 và O2) - Trạng thái nông sản thực phẩm: rắn, lỏng
- Chất bảo quản
Trong quá trình bảo quản nông sản thực phẩm, một vài yếu tố trên có thể cố định hoặc ổn định. Thông thƣờng các sản phẩm ở trạng thái rắn, pH gần trung tính, là một môi trƣờng thích hợp cho nấm mốc phát triển. Do vậy, các yếu tố còn lại nhƣ hoạt độ của nƣớc, nhiệt độ, khí, chất bảo quản là các yếu tố quyết định sự phát triển của nấm mốc trong nông sản thực phẩm.
3.2.1. Hoạt độ của nước (aw)
Hoạt độ nƣớc là yếu tố quan trọng định lƣợng quan hệ giữa hàm lƣợng nƣớc trong thực phẩm và vi sinh vật phát triển trên chúng. Về mặt giá trị, aw bằng độ ẩm tƣơng đối ở trạng thái cân bằng của một sản phẩm.
Trong rất nhiều trƣờng hợp, aw là nhân tố môi trƣờng chủ yếu kiểm soát sự phát triển của nấm mốc. Nhƣ mọi sinh vật khác, nấm mốc cần có nƣớc để tồn tại và sinh sản. Khả năng chịu đựng môi trƣờng có hoạt độ nƣớc thấp của nấm mốc thƣờng cao hơn các vi sinh vật khác. Trong số các nấm mốc, có nhóm nấm mốc thuộc vào nhóm sinh vật ƣa khô.
Nhƣ vậy các thực phẩm nông sản nếu đƣợc bảo quản trong không khí 75% hoặc 85% ẩm có thể bị nấm mốc ƣa khô tấn công trong điều kiện bảo quản bình thƣờng.
26
3.2.2. Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố tác động chủ yếu tới sự sinh sản và nảy mầm của bào tử nấm mốc. Theo nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của nấm mốc đƣợc chia thành 5 loại:
- Nấm mốc ƣa nhiệt đến 60oC - Nấm mốc chịu nhiệt 20-50oC - Nấm mốc ƣa nhiệt 10-50oC - Nấm mốc ƣa lạnh 5-10oC
- Nấm mốc ƣa băng giá (dƣới 10oC)
3.2.3. Môi trường khí điều tiết
Giảm hàm lƣợng oxy hoặc tăng hàm lƣợng cacbonic trong khí quyển bảo quản nông sản thực phẩm đều có tác dụng hạn chế đáng kể sự phát triển của nấm mốc.
3.2.4. Chất bảo quản
Thông thƣờng các chất chống mốc, chống sâu hại thƣờng có tác dụng hạn chế sự phát triển của nấm mốc. Tuy nhiên không đƣợc phép áp dụng các dạng chế phẩm này cho các sản phẩm dùng cho ngƣời.
3.3. Sự phát triển của nấm mốc Aspergilus niger và tổng hợp độc tố ochratoxin A trong điều kiện phòng thí nghiệm ochratoxin A trong điều kiện phòng thí nghiệm
3.3.1. Nấm mốc Aspergilus niger
Aspergillus niger là một loại nấm và một trong những loài phổ biến nhất của các chi Aspergillus. Nó gây ra một căn bệnh đƣợc gọi là nấm mốc đen trên một số loại cây và là một chất gây ô nhiễm phổ biến của thực phẩm.
27
3.3.1.1. Hình thái
Tên nấm mốc
Đặc điểm đại thể Đặc điểm vi thể
A.niger Khóm nấm mốc có đƣờng kính 4 –
5cm trên thạch Czapek sau 5 ngày. Khóm nấm mốc màu đen hoặc nâu đen lấm tấm nhƣ bã cafe.
Bông hình cầu có màu đen. Bọng hình cầu. Thể bình 1 hoặc 2 tầng, ở đa số loài thể bình 2 tầng. Vách cuống conidi trơn. Hạt đính hình cầu đến gần cầu, có gai. Trụ nấm tách biệt và có hyalin. Các bào tử có nguồn gốc xuất phát từ các tế bào chân đáy trên trụ đỡ và kết thúc bằng một túi nấm ở đầu. Túi này là một sự hình thành đặc trƣng cho giống nấm Aspergillus. Hình thể và màu sắc của các bào tử nấm khác nhau giữa các loài.
Cơ thể dạng sợi, gọi là khuẩn ty hay sợ nấm (hypha), nhiều sợi (lypha), hợp lại thành hệ sợi nấm (mycelium).
Khuẩn ty của nấm mốc A.niger tăng trƣởng ở ngọn, vừa dài ra vừa ngăn vách tạo thành nhánh. Khuẩn ty có hai loại là khuẩn ty cơ chất và khuẩn ty khí sinh. Khuẩn ty cơ chất (hay khuẩn ty dinh dƣỡng) có kích thƣớc nhỏ, màu trắng, bám chặt vào cơ chất môi trƣờng và hấp thu các chất dinh dƣỡng. Các khuẩn ty bện thành khối. Khi già hệ sợi nấm mốc ngả sang màu vàng. Khuẩn ty khí sinh (hay khuẩn ty sinh sản) có kích thƣớc lớn hơn khuẩn ty cơ chất nhiều lần, trong suốt trên bề mặt cơ chất và tử khuẩn ty khí sinh sẽ có một sợi phát triển thành cơ quan sinh sản đặc biệt, mang bào tử. Tóm lại, khi già hệ sợi có nhiều biến đổi một số khuẩn ty dinh dƣỡng tạo thành các hạch nấm làm hệ sợi ngả sang màu vàng. Trong khi đó, khuẩn ty sinh sản hình thành các bào tử đính làm cho bề mặt khuẩn lạc có màu đen.
28
Ở A.niger cơ quan sinh sản có dạng nhƣ hoa cúc nên đƣợc gọi là “nấm
cúc”. Cuống bào tử trơn nhẵn, trong suốt hoặc nâu nhạt, cuống bào tử có phần phình to rõ rệt ở đầu, tạo thành bọng lớn dạng hình cầu thƣờng đƣợc gọi là bọng đỉnh giá hình cầu, trên có mọc lên những thể bình là cơ quan tạo bào tử đính (conidi) và từ ngọn thể bình sinh ra các chuỗi bào tử đính (conidia).
Hình 3.1. Hình thái của nấm A. Niger
Loài Aspergillus niger có khả năng sinh ra độc tố ochratoxin gây ngộ độc thực phẩm.
3.3.1.2. Đặc điểm sinh lý
Loài Aspergillus niger phân bố nhiều trong tự nhiên, trong đất, ở xác bã thực vật và đặc biệt có nhiều ở vùng khí hậu ấm áp.
Chúng là những cơ thể hiếu khí sống hoại sinh hoặc kí sinh, không có khả năng quang hợp tạo chất hữu cơ mà sống nhờ khả năng hấp thụ các chất hữu cơ có sẵn qua bề mặt khuẩn ty.
29
3.3.1.3.Đặc điểm sinh hóa
Khả năng đồng hóa các loại đƣờng khác nhau.
A.niger đồng hóa tốt các loại đƣờng nhƣ: glucose, fructose, saccharose,
mannose. Đối với đƣờng galactose A.niger đồng hóa ở mức khá tốt, còn đƣờng lactose thì đồng hóa ở mức trung bình.
Nguồn sinh dƣỡng nitơ: A.niger có khả năng sử dụng ure làm nguồn N và chất điều chỉnh pH, dƣới tác dụng của enzim ureaza, ure phân hủy thành CO2 và NH3. A.niger đồng hóa các muối amon. Việc sử dụng nguồn N hữu cơ, ureaza và các muối amon đều gắn liền với việc tách NH3 ra rồi hấp thu vào cơ thể. Nhƣ vậy, NH3 là trung tâm của con đƣờng dinh dƣỡng nitơ của vi sinh vật.
Nguồn dinh dƣỡng khoáng photpho: Sự có mặt của các hợp chất photpho và nồng độ của chúng trong môi trƣờng có ảnh hƣởng rất lớn đến quá trình trao đổi chất trong tế bào vi sinh vật. Thay đổi nồng độ các hợp chất photpho trong môi trƣờng sẽ dẫn đến thay đổi các quá trình tổng hợp hàng loạt các chất hợp phần của tế bào có chứa photpho, tế bào và chất nhân. Ngoài ra, photpho có trong môi trƣờng còn có tác dụng điều chỉnh hoạt tính hệ enzim đồng hóa các loại thức ăn cacbon.
3.3.1.4. Đặc điểm sinh sản
A.niger có thể sinh sản theo hai hình thức chính:
Sinh sản sinh dƣỡng: Từ một đoạn khuẩn ti riêng lẻ có thể phát triển thành một hệ sợi nấm. Khuẩn ty của nấm mốc có thể lẫn vào bụi, không khí bay đi khắp nơi, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nhanh chóng phát triển thành khuẩn lạc mới.
Sinh sản vô tính: Reaper và Thơm (1968) cho rằng A.niger sinh sản bằng bào tử trần (conidium). Hầu nhƣ các bào tử trần là các bào tử ngoại sinh,
30
nghĩa là đƣợc hình thành ở bên ngoài tế bào sinh bào tử trần. Các bào tử này sinh ra trực tiếp trên khuẩn ty hoặc đặc biệt là trên cuống bào tử trần.
3.3.2. Độc tố ochratoxin A
Độc tố ochratoxin là một sản phẩm chuyển hóa thứ cấp của một số loài nấm mốc. Ochratoxin có mặt phổ biến trong khắp các loại nông sản thực phẩm ngũ cốc, thảo dƣợc, ngô,... Hiện nay có 4 loại ochratoxin đƣợc biết đến: ochratoxin A, ochratoxin B, ochratoxin C (este etyl của ochratoxin A) và este metyl của ochratoxin A. Ở các ochratoxin chủ yếu là sự ghép một nhân
phenylalanine và một nhân izocumarin [4].
Claude Moneau và cộng sự [3] khi nghiên cứu tính chất hóa lý của ochratoxin đã đƣa ra những kết quả sau:
Bảng 3. Tính chất hóa lý của ochratoxin
Ochratoxin Công thức phân tử Trọng lƣợng phân tử
Ochratoxin A C20H18O6NCl 403,5 Ochratoxin B C20H19O6N 369 Ochratoxin C
(este ety của ochratoxin A)
C22H22O6NCl 431,5
Este metyl của ochratoxin A C21H20O6NCl 417,5
3.3.2. 1. Cấu tạo
31
Hình 3.2. Công thức hóa học của OTA
3.3.2.2. Tính chất vật lý
OTA là hợp chất không màu, tinh khiết bền ở nhiệt độ cao. Tan trong dung môi phân cực và trong dung dịch bicabonat, tan hạn chế trong nƣớc. Muối natri của ochratoxin A hòa tan trong nƣớc, hòa tan nhẹ ở các dung môi phân cực nhƣ clorofom, methanol,...
OTA có tính axit yếu pKa1 4,2-4,4 và pKa2 7-7,3. OTA phát huỳnh quang xanh khi dùng thiết bị TLC chiếu tia UV ở 366nm.
Ochratoxin A ít hoặc không bị phá hủy ở điều kiện nấu bình thƣờng. Tuy nhiên, ochratoxin A bị phân hủy dƣới tác dụng trực tiếp của ánh sáng mặt trời. Trong quá trình thủy phân axit, ochratoxin A sẽ tạo ra phenylalanine và axit lacton hoạt động về mặt quang học.
3.3.2.3. Độc tính của OTA
Ochratoxin A có tính độc cao nhất. Do nhóm hydroxyl phenol đƣợc tách ra dễ dàng. OTA thƣờng gây ra nhiễm độc mãn tính hơn cấp tính.
- Tác động đối với nông sản: Nông sản bị nhiệm độc tính OTA, gây nguy hiểm cho động vật, con ngƣời sử dụng nông sản đó làm thức ăn.
32
- Tác động đối với vật nuôi: OTA là độc tố nấm tác động lên cơ quan đích là thận. Ảnh hƣởng của ngộ độc cấp tính là xuất huyết đa ổ ở các cơ quan khác nhau và fibrin huyết khối trong lá lách, não, gan, thận và tim.
Trên lợn: OTA gây tổn thƣơng thận. Hợp chất này đƣợc tìm thấy ở thịt lợn và các sản phẩm từ thịt. OTA cũng ảnh hƣởng đến sự sinh sản của lợn, gây chết hàng loạt ở lợn con.
Ở gà: OTA gây chậm phát triển, khả năng trao đổi giống giảm, sản lƣợng trứng giảm, tiêu chảy. Số lƣợng các thành phần máu hữu hình và hàm lƣợng hemoglobin đều giảm. Hàm lƣợng protein và lipit giảm.
- Tác động trên động vật thí nghiệm: OTA gây tổn thƣơng gan và gan hoại tử ở động vật thí nghiệm.
Gây ung thƣ: Tính chất gây ung thƣ của OTA đã đƣợc thử nghiệm trên chuột. Nó làm tăng tỷ lệ mắc các khối u tế bào ở chuột, kết hợp với u tuyến tính và ung thƣ biểu mô tế bào thận. Năm 1993, cơ quan Quốc tế Nghiên cứu về Ung thƣ (IARC) phân loại ochratoxin vào nhóm 2B có khả năng gây ung thƣ. OTA còn bị nghi ngờ là chất có thể gây nhiễm độc thần kinh.
- Tác động đối với cơ thể ngƣời: Ochratoxin A có thể thấm qua da của con ngƣời. OTA cấp tính có thể bị tử vong. OTA gây đột biến, tác động vào hệ sinh sản gây quái thai, nhiễm độc thần kinh, hoại tử gan, tăng huyết áp, phù nề, gây độc tố tới hệ thống lympho miễn dịch.
Ochratoxin A đƣợc hấp thu chủ yếu trong dạ dày. Trong ruột phát hiện thấy ochratoxin, độc tố đƣợc phân bố trong thận, sau đó là gan, cơ quan tổ chức mỡ.
Ochratoxin A có một mối quan hệ mãnh mẽ với não, đặc biệt là các tiểu