2.1.4.1. Quá trình xay (nghiền)
Mục đích: Quá trình này có mục đích làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt làm tăng hiệu quả quá trình cấy mốc, quá trình thủy phân nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Biến đổi: Cấu trúc bánh dầu bị phá vỡ tạo ra những hạt có kích thước khoảng 0.5 – 1mm. Nếu nghiền quá nhỏ sẽ làm các hạt kết dính với nhau dẫn đến hiện tượng cháy khi hấp làm tăng nhiệt độ của khối hạt do ma sát khi nghiền gây ra, nguyên liệu bị thất thoát do còn sót lại trong máy nghiền.
2.1.4.2. Phối trộn
Mục đích: Làm tăng độ ẩm, trương nở bánh dầu, tạo điều kiện cho quá trình cấy mốc.
Các biến đổi xảy ra trong quá trình phối trộn
Vật lý: làm thay đổi khối lượng của hạt.
Hóa lý: một số chất hòa tan vào nước và một số chất ở trong nước ngấm vào hạt.
Hóa học: giảm một số thành phần hòa tan trong nước như vitamin, khoáng, do bị oxy hóa.
2.1.4.3. Hấp
Mục đích: khai thác các chất dinh dưỡng có trong hạt đậu nành, tiêu diệt các vi sinh vật, tăng tính hòa tan và biến tính protein (enzyme dễ thủy phân).
Các biến đổi trong quá trình hấp.
Vật lý: thay đổi cấu trúc hạt tinh bột và protein, nguyên liệu mềm hơn.
Hóa học: làm chín tinh bột, làm protein bị biến tính sơ bộ thành những chất mà vi sinh vật có thể sử dụng được.
Sinh học: quá trình này cũng tiêu diệt vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu làm cho mốc phát triển thuận lợi.
2.1.4.4. Làm nguội
Mục đích: chuẩn bị cho quá trình cấy mốc, tạo môi trường thuận lợi cho nấm mốc phát triển.
33
Các biến đổi trong quá trình làm nguội.
Vật lý: nguyên liệu rời ra, nhiệt độ khối nguyên liệu giảm. Hóa lý: có sự bay hơi nước trên bề mặt hạt.
2.1.4.5. Cấy mốc
Mục đích: mốc là cơ sở để sản xuất nước tương lên men, chất lượng mốc ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất sử dụng nguyên liệu.
Các biến đổi: chủng vi sinh vật để sản xuất nước tương lên men là nấm mốc Asp.oryzae, nấm mốc này có màu vàng nên người ta quen gọi là mốc vàng. Mốc này có hoạt tính cho protease có hoạt lực cao, không độc tố, được phép dùng trong công nghệ thực phẩm.
Ngoài ra trong quá trình lên men còn có dùng một số vi khuẩn và nấm men để thủy phân tạo hương vị màu sắc đặc trưng cho sản phẩm. Như vi khuẩn Pediococcus soyae và các nấm men Saccharomyces rouxii và Torulopsis.
Phương pháp thực hiện: trộn đều khô đậu với bột mì đã được rang sẵn. Sau đó mới cấy mốc Aspergillus oryzae với lượng mốc 0.5 – 1% so với nguyên liệu.Tiến hành trải đều trên mành thành lớp dày 1.5 – 2.5cm, sau đó đưa vào phòng nuôi mốc để tạo điều kiện thích hợp cho mốc phát triển.
Vật lý: tăng khối lượng, giảm độ cứng, giảm độ xốp. Hóa học: hàm ẩm tăng.
2.1.4.6. Nuôi mốc
Mục đích: khai thác, tạo điều kiện cho mốc phát triển đều trên môi trường nuôi cấy hình thành các hệ enzyme cần thiết (đặc biệt là enzyme protease và amylase) có hoạt lực cao, có khả năng thủy phân protein và tinh bột cao.
Tiến hành: nuôi ở nhiệt độ 28 – 320C. Độ ẩm không khí là 85 – 90%.
Độ ẩm nguyên liệu nuôi nấm: 35 – 45%. Oxy: thông khí bằng thủ công hay cơ khí.
Trong sản xuất thủ công cần lật mốc để duy trì nhiệt độ bên trong khối nguyên liệu lên men là 30 – 320C.
Tránh nhiệt độ lên quá cao và hơi nước ngưng tụ làm hỏng sinh khối nấm. Thời gian lên men cho đến khi thấy bào tử có màu vàng hoa cau (42h).
34
2.1.4.7. Thủy phân
Mục đích: tạo pH thích hợp cho enzyme protease và amylase của nấm mốc hoạt động. Biến đổi sâu sắc thành phần nguyên liệu theo hướng tạo ra sản phẩm nước tương.
Nh ng biến đổi trong quá trình thủy phân.
Hóa sinh: Enzyme protease thủy phân phân tử protein thành những chất trung gian tương đối đơn giản peptid, polypeptid và cuối cùng thành các acid amin đơn giản. Tinh bột enzyme amylase thủy phân thành đường mantose và cuối cùng thành glucose:
2(C6H10O5)n nH2O n(C12H22O11) nH2O 2n(C6H12O6)
Vật lý: Nhiệt độ tăng dần trong quá trình thủy phân vì quá trình thủy phân là quá trình tỏa nhiệt. Nồng độ chất khô trong dịch tăng lên do tạo ra các hợp chất đường và các acid amin.
2.1.4.8. Ủ
Mục đích: thủy phân hoàn toàn tinh bột và protein, tạo hương vị và mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm.
Tiến hành: sau khi thủy phân xong thì bơm nguyên liệu lên các bồn lên men đặt ngoài trời, tiến hành ủ lên men trong một tháng, thỉnh thoảng có khuấy đảo.
Biến đổi xảy ra trong quá trình ủ lên men.
Trong giai đoạn này có sự xuất hiện nấm men Saccharomyces rouxii và các loại vi khuẩn tạo hương khác và cho ra các sản phẩm như rượu, các acid hữu cơ, acid béo. Các acid này sẽ tác dụng với ethanol để tạo thành este tạo nên hương vị đặc trưng cho nước tương.
2.1.4.9. Lọc thô
Mục đích: trích ly các chất hòa tan trong nguyên liệu để tạo ra nước tương thành phẩm và lọc ra lấy dịch nước tương.
2.1.4.10. Thanh trùng
Mục đích: nhằm tiêu diệt các vi sinh vật còn sót lại, kéo dài thời gian bảo quản. Ngoài ra thanh trùng còn nhằm tăng thêm màu sắc hương vị cho nước tương.
Nh ng biến đổi trong quá trinh thanh trùng
35
Thể tích: của dung dịch thủy phân giảm đi một phần vì có sự bay hơi của nước và một số cấu tử dễ bay hơi.
Nồng độ chất khô: do quá trình thanh trùng bay hơi một lượng nước nên nồng độ chất khô trong dung dịch tăng lên.
Độ nhớt: nhiệt độ cao làm cho độ nhớt của dung dịch giảm dần đến giá trị cần thiết.
Sinh học: dưới tác dụng của nhiệt độ cao vi sinh vật bị ức chế hoàn toàn.
Hóa lý: sự bay hơi nước trong dung dịch dưới tác động của nhiệt độ cao. Một số globulin chưa bị phân hủy hết dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ biến tính và đông tụ.
Cảm quan: màu sản phẩm đặc trưng phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Sản phẩm phải tương đối trong, tuy nhiên sản phẩm sau thanh trùng còn được đưa qua một bể lắng để lắng hết phần muối bị kết tinh ở nhiệt độ thường và tách hết các protein bị đông tụ nhờ đó độ trong của sản phẩm được cải thiện đáng kể.
2.1.4.11. Quá trình lắng I
Mục đích: Loại bỏ cặn, làm nước tương trong hơn, tăng giá trị cảm quan, giảm độ nhớt của nước tương cốt, hỗ trợ cho quá trình lắng và lọc tinh sau này.
Biến đổi: màu trở nên trong hơn, độ nhớt giảm, hàm lượng bã, tạp chất giảm.
2.1.4.12. Phối chế
Mục đích: hoàn thiện sản phẩm tùy thuộc vào loại sản phẩm mà ta có cách phối trộn khác nhau.
2.1.4.13. Quá trình lắng II
Mục đích: loại bỏ lượng bã còn sót lại trong thành phần.
Biến đổi: nước tương trong hơn, loại bỏ đáng kể phần bã, độ nhớt giảm.
2.1.4.14. Quá trình lọc tinh
Mục đích: loại bỏ triệt để lượng tạp chất, bã cũng như phụ gia không hòa tan được trong nước tương thành phẩm.
Biến đổi: nước tương có màu sắc đặc trưng, hàm lượng tạp chất được loại bỏ tối đa.
2.1.4.15. Quá trình chiết chai, dán nhãn Mục đích: hoàn thiện sản phẩm.
36
Vô chai: chai sau khi xử lý được đưa vào chiết rót. Sản phẩm được rót vào chai theo dung tích quy định.
Dán nhãn: nhãn được dán trên thân chai, trên nhãn có chứa đầy đủ các thông tin về mặt hàng như tên sản phẩm, thành phần dinh dưỡng, khối lượng tịnh, nơi sản xuất, ngày sản xuất, hạn sử dụng,…
2.1.5. Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp
Vì phương pháp này sử dụng enzyme vi sinh vật để thủy phân protein nên phương pháp này có những ưu điểm:
Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, giá thiết bị thấp, phù kợp điều kiện sản xuất địa phương, vốn đầu tư ít, không cần sử dụng thiết bị chịu acid, bazơ, áp suất, nhiệt độ cao…..
Không dùng hóa chất trong sản xuất nên không độc hại.
Điều kiện sản xuất nhẹ nhàng ôn hòa: nhiệt độ không cao, pH trung tính, acid yếu, kiềm yếu, áp suất thường.
Không tổn hao acid amin trong quá trình sản xuất. Ít có khả năng sinh ra độc tố 3 – MCPD, Afltoxin. Tạo ra 3 sản phẩm: nước tương, tương đặc và bã.
Chủng mốc Aspergillus oryaza có hoạt tính amilaza và proteaza cao làm cho quá trình lên men ổn định.
Nhƣợc điểm
Bên cạnh các ưu điểm nêu trên phương pháp này vẫn có khuyết điểm: Hiệu suất thủy phân không cao, khoảng 70%.
Thời gian sản xuất kéo dài (2 – 3 tháng) hơn phương pháp hóa giải, cần thêm công đoạn nuôi mốc giống cho thủy phân.
Chi phí cho vi sinh vật cao.
Người tiêu dùng chưa quen với mùi vị nước tương.
2.1.6. Tiêu chuẩn Việt Nam về nƣớc tƣơng
37
Tiêu chuẩn này áp dụng cho nước chấm lên men từ những nguyên liệu giàu protein có nguồn gốc thực vật, theo phương pháp vi sinh vật hay phương pháp lên men. [22]
Chỉ tiêu kỹ thuật
Nước tương sản xuất theo phương pháp vi sinh vật phải dùng chủng
Aspergillus oryzae không tạo độc tố do cơ quan có thẩm quyền cung cấp. Các loại hóa chất dùng trong sản xuất nước tương không được gây độc
Nước tương là dung dịch trích của sản phẩm lên men từ đậu nành (chủ yếu là bã đậu), được gia tăng hương vị từ muối ăn, bột ngọt và đường caramen.
Chỉ tiêu cảm quan
Bảng 2.13. Chỉ tiêu cảm quan của nước tương
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Độ trong Dung dịch trong, không vấn đục, không lắng cặn
Màu sắc Nâu đen
Mùi Mùi vị đặc trưng của nước tương, không có
mùi lạ
Vị Mặn vừa, vị dịu, không có vị lạ
Chỉ tiêu hóa học
Bảng 2.14. Chỉ tiêu hóa học của nước tương
Tên chỉ tiêu Thượng hạng(g/l) Loại 1(g/l) Loại 2(g/l)
Đạm toàn phần ≥ 16 ≥ 12 ≥ 8
Đạm foocmon ≥ 8 ≥ 6 ≥ 4
Đạm amoniac < 4 < 3 < 2
38 Độ acid 5 – 14 5 – 14 5 – 14 Chỉ tiêu vi sinh vật Bảng 2.15. Chỉ tiêu vi sinh vật Tên chỉ tiêu Mức Tổng số vi khuẩn trong 1 ml < 5.000 Escherichin coli 0 Staphylococcus aureus 0 Steptococcus facealis 0 Clostridium 0 Mốc trong 1 ml < 5.000
Yêu cầu đảm bảo chất lƣợng
Nước tương trước khi xuất xưởng phải được bộ phận kiểm tra đóng dấu hoặc cấp giấy chứng nhận. Cơ sở sản xuất và lưu thông phân phối phải đảm bảo chất lượng nước tương theo các yêu cầu kĩ thuật này ít nhất 45 ngày kể từ ngày sản xuất.
2.2. Nƣớc mắm
Nước mắm là sản phẩm được lên men từ các loại cá, là sản phẩm truyền thống của dân tộc Việt Nam.Nước mắm đã gắn liền với đời sống hằng ngày và là một bản sắc rất riêng của dân tộc Việt Nam.
Kết quả nghiên cứu về thành phần hóa học và công nghệ sản xuất nước mắm được các nhà khoa học đưa ra các kết luận sau:
- Nước mắm là hỗn hợp acide amin. Các acid amin này được tạo thành do sự thủy phân của protease. Các protease này là do vi sinh vật tổng hợp nên.
- Muối có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối, tỷ lệ muối thích hợp là 20 – 25%.
- Tác dụng làm ngấu và tạo hương ngoài protease của vi sinh vật còn có các enzyme tiêu hóa cơ trong nội tạng cá.
39
- Nhiệt độ có tác dụng rất lớn đến hoạt động của các enzyme trong quá trình sản xuất nước mắm. Nhiệt độ thích hợp là 36 – 440C.
- Trong quá trình thủy phân, độ acid tăng. Ban đầu của quá trình làm nước mắm, môi trường kiềm yếu có tác dụng rất tốt.
Bảng 2.16. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước mắm
Loại chỉ tiêu Đặc biệt (g/l) Loại 1 Loại 2
Nitơ tổng số 20 15 11
Nitơ amin 8,5 6,5 4
Nitơ ammoniac <5 4 3
Muối 250 – 265 260 – 280 265 – 285
Thời gian bảo quản
(ngày) 150 100 70
2.2.1. Giá trị dinh dƣỡng của nƣớc mắm
Các chất đạm
Chiếm chủ yếu và quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm. Gồm 3 loại đạm:
Đạm tổng số: là tổng lượng nitơ có trong nước mắm (g/l), quyết định phân hạng của nước mắm.
Đạm amin: là tổng lượng đạm nằm dưới dạng acid amin (g/l), quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm
Đạm amon: càng nhiều nước mắm càng kém chất lượng
Ngoài ra trong nước mắm còn chứa đầy đủ các acid amin, đặc biệt là các acid amin không thay thế: valin, leucin, methionin, isoleucin, phenylalanin, alanin.v.v ..Các thành phần khác có kích thước lớn như tripeptid, peptol, dipeptid. Chính những thành phần trung gian này làm cho nước mắm dễ bị hư hỏng do hoạt động của vi sinh vật.
40
Thành phần dinh dưỡng của nước mắm phụ thuộc vào nguyên liệu đem đi chế biến.
Các chất bay hơi
Rất phức tạp và quyết định hương vị của nước mắm.
Hàm lượng các chất bay hơi trong nước mắm mg/100g nước mắm: - Các chất cacbonyl bay hơi: 407 – 512 (formaldehyde). - Các acid bay hơi: 404 – 533 (propionic).
- Các amin bay hơi: 9,5 – 11,3 (izopropylamin).
- Các chất trung tính bay hơi: 5,1 – 13,2 (acetaldehyde).
Mùi trong nước mắm được hình thành chủ yếu do hoạt động của vi sinh vật yếm khí trong quá trình sản xuất nước mắm tạo ra.
Các chất khác
- Các chất vô cơ: NaCl chiếm 250 – 280g/l và một số các chất khoáng như: S, Ca, Mg, P, I, Br.
- Vitamin: B1, B12, B2, PP.
2.2.2. Bản chất của các quá trình sản xuất nƣớc mắm
Cá + muối Nước mắm
Bản chất của quá trình này chính là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ hệ enzyme protease → pepton → polypeptide → peptide → acide amin.
Quá trình thủy phân protein đến acide amin là một quá trình rất phức tạp. Đặc hiệu của enzyme là chỉ tác dụng lên một vài chất nào đó với vài kiểu liên kết nhất định, như enzyme peptidase chỉ tác dụng lên mối liên kết peptide để thủy phan mối liên kết này:
– CO – NH – H20, peptidase – COOH + – NH2
Với dự tham gia của enzyme trong quá trình thủy phân theo cơ chế xúc tác:
E + S ↔ ES ↔ E + P
Với E: Enzyme
41 S: cơ chất (protein)
ES: hợp chất trung gian giữa enzyme và cơ chất P: sản phẩm
Sản phẩm chủ yếu của quá trình phân giải protein là acide amin và các peptide cấp thấp.
Sự tạo thành và chuyển biến hợp chất ES qua 3 bước:
Bước 1: Enzyme kết hựp với protein tạo thành phức chất enzyme protein, bước này xảy ra khá nhanh, liên kết không bền.
Bước 2: Xảy ra sự chuyển biến của các phân tử prtein dẫm đến làm phá vỡ các mối liên kết đồng hóa trị tham gia vào phản ứng. Khi đó, phức chất ES đồng thời xảy ra hai quá trình là sự dịch chuyển thay đổi electron, dẫn đến sự cực hóa của mối liên kết tham gia vào phản ứng và biến dạng hình học của mối liên kết đồng hóa trị trong phân tử protein cũng như trong trung tâm hoạt động của enzyme, làm cho protein hoạt động, quá trình thủy phân dễ dàng hơn.
Bước 3: Giai đoạn tạo thànnh các acide amin và peptide cấp thấp, giải phóng enzyme.
Theo nghiên cứu của Beddow, ba bước tạo thành và chuyển hóa hợp chất ES tương ứng với 3 chặng đường biến đổi hợp chất nitrogen trong quá trình thủy phân cá.
Pha 1 (0 – 25 ngày): có sự gia tăng thể tích của phần chất lỏng nổi trên bề mặt sản phẩm và protein hòa tan.
Pha 2 (80 – 120 ngày): mô tế bào bị phá vỡ, protein của tế bào trở nên tiếp xúc với enzyme, sản phẩm của quá trình tự phân protein được phóng thích. hầu như tất cả mô tế bào đều bị phân hủy và biến mất sau 120 – 140 ngày.
Pha 3 (140 – 200 ngày): enzyme phóng thích và tấn công vào các phần protein hòa tan. Đây là nguyên nhân làm thay đổi hợp chất nitơ.
Ngoài ra, đường và chất béo cũng bị phân giải thành rượu và các acide hữu cơ.