4 Các hƣớng tận dụng bã men bia
4.3 Một số sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất
4.3.1 Yeast extract
Yeast extract đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp tự phân hay hoá giải của tế bào nấm men bia tế bào nấm men bánh mì. Tuy nhiên, ngƣời ta thƣờng sản xuất nó từ nấm men bia hơn, vì men bia đƣợc coi là nguyên liệu rẻ hơn và có thể sản xuất với số lƣợng lớn. Yeast extract đƣợc sản xuất từ nấm men bánh mì thƣờng có hàm lƣợng carbohydrate cao hơn yeast extract từ nấm men bia, nhƣng hàm lƣợng protein lại thấp hơn. Yeast extract bao gồm các hợp chất hoà tan của tế bào nấm men nhƣ : amino acid, nucleotide, peptide, carbohydrate, vitamine và đặc biệt là nguồn giàu vitamine B.
Bảng 2.9 Thành phần chính của Yeast extract
Thành phần Hàm lƣợng (%)
Nitơ tổng số 8 - 12 ( tƣơng đƣơng 50-70%protein ) Nitơ amine 3.0 - 5.2
Carbohydrate 4 -13
Lipid Không có hoặc rất ít (Satake Kenji, 2002 ) .
Bảng 2.10 Thành phần các vitamine trong Yeast extract Thành phần Hàm lƣợng ( µg/g ) Thiamine ( B1 ) 150 Riboflavin ( B2 ) 60 Pyridoxine ( B5 ) 25 Cyanocobalamin ( B12 ) 0.13 Pantothenic acid 40 Inositol 2.8 Niacin 300 Biotin 0.13 Folic acid 0.33 ( Satake Kenji, 2002 )
Bảng 2.11 Thành phần các amino acid trong Yeast extract . Thành phần Hàm lƣợng ( % ) Lysine 3.8 Histidine 1.2 Arginine 1.2 Tryptophan 0.5 Aspartic acid 3.6 Threonin 2.6 Serine 4.7 Glutamic acid 4.2 Tyrosine 0.5 Proline 0.5 Glycine 2.2 Alanine 4.9 Cystine 0.5 Valine 3.2 Methionine 0.6 Isoleucine 1.5 Leucine 1.6 Phenylalanine 2.1 ( Satake Kenji, 2002 ) Phƣơng pháp sản xuất.
Tự phân là quá trình xảy ra khi tế bào nấm men đã chết, vách tế bào không còn khả năng tự bảo vệ và sẽ bị phá huỷ bởi chính các enzyme ở trong tế bào. Lúc này các chất ở trong tế bào chất nhƣ protein, nucleotide, carbohydrate… cũng sẽ bị chính hệ thống enzyme này tấn công và phân huỷ. ( Biocatalyst technical bulletin – 108 ). Quy trình sản xuất đƣợc trình bày ở hình 1.3
Hình 1.3 Sơ đồ sản xuất yeast extract ở Anh ( Gogrey và West, 1996 ) Nấm men 28% trọng
lƣợng khô đƣợc pha loãng
với nồng độ 600g/l
Điều chỉnh về pH 5
Tăng nhiệt độ lên 550C trong 5 – 8h
Giữ ở 550C trong 24h
Tăng nhiệt độ lên 700C và giữ trong 15h
Ly tâm ( tách các mảnh vỏ)
70-750C trong 2-5h ( quá trình thanh trùng )
Sấy thăng hoa trong điều kiện chân không đến khi đạt nồng độ hơn 30% chất rắn
Lọc
Sấy thăng hoa lần hai trong điều kiện chân không đến khi đạt nồng độ 70-75% chất rắn Sản phẩm cuối Protease Peptidas e Muối ( 3.5 kg/ 1000l )
Thuyết minh qui trình
Bao gồm 5 bƣớc
Giai đoạn 1 : Co nguyên sinh
Nó là giai đoạn mở đầu cho quá trình phá vỡ tế bào nấm men. Quá trình này xảy ra khi ta cho thêm tác nhân co nguyên sinh nhƣ là muối hoặc dung môi hữu cơ, nhƣng thƣờng sử dụng muối hơn vì nó là chất gây vị, do đó nó sẽ góp phần tạo hƣơng vị cho sản phẩm. Ngoài ra những tác nhân này còn góp phần diệt vi khuẩn có hại trong dịch, mà vi khuẩn này có thể gây cản trở quá trình lọc, tăng độ nhớt và tạo mùi khó chịu cho sản phẩm cuối cùng.
Điều kiện thích hợp cho quá trình này là pH=5.5, ở nhiệt độ 550
C trong khoảng thời gian 40 – 48 giờ.
Giai đoạn 2 : Tự phân
Đây là giai đoạn tự phá vỡ vách tế bào chính nhờ các enzyme nội bào có trong tế bào nấm men. Trong giai đoạn này có thể bổ sung thêm enzyme protease để tăng hiệu suất thủy phân.
Giai đoạn 3 : Thanh trùng
Nhằm giết chết các vi khuẩn còn sống và làm bất hoạt các enzyme. Trong giai đoạn này còn xảy ra sự tƣơng tác giữa các phân tử nhỏ nhƣ amino acid và đƣờng, tạo nên hƣơng vị cho sản phẩm.
Giai đoạn 4 : Lọc
Giai đoạn này sẽ loại bỏ những mảnh vỏ tế bào, glucan, mannan, và một số protein khác chƣa bị phân huỷ bởi các enzyme của nấm men trong quá trình tự phân.
Nhà sản xuất có thể lọc thêm một lần nữa để thu đƣợc dịch yeast extract thật sạch. Lần lọc này sẽ loại bỏ những oligopeptide ít tan và sẽ bị kết tủa khi ở nồng độ cao.
Giai đoạn 5 : Cô đặc
Quá trình cô đặc có thể thực hiện bằng kỹ thuật cô đặc chân không, để tránh sự thất thoát hƣơng vị và chất dinh dƣỡng của yeast extract. Nhiệt độ yêu cầu của quá trình cô đặc không đƣợc vƣợt quá 500C.
Ngoài ra, ngƣời ta còn sử dụng kỹ thuật sấy phun để tạo sản phẩm yeast dạng bột.
4.3.2 Yeast autolysate
Yeast autolysate là sản phẩm chứa những thành phần hoà tan và cả không hòa tan của tế bào nấm men. Bản chất của quá trình tạo yeast autolysate là nhờ vào sự hoạt động của những enzyme thủy phân và tự phân của nấm men.
Yeast autolysate thƣờng bổ sung vào snack, bánh biscuit, … để làm tăng hƣơng vị. Ngoài ra, yeast autolysate còn dùng làm thức ăn cho thú cƣng và làm thành phần môi trƣờng vi sinh.
Qui trình sản xuất
Qui trình sản xuất yeast autolysate cũng giống nhƣ yeast extract, chỉ khác nhau ở thời gian tự phân và không loại bỏ những thành phần không hòa tan.
Theo Eurasyp, thành phần chính của yeast autolysate bao gồm: ( tính theo vật chất khô )
Đạm tổng số : 8 – 11% , trong đó protein chiếm 50 – 69%
Carbohydrate tổng số : 15 – 25%
Lipid : 3 – 10%
Muối : có thể có hoặc không có
4.3.3 Vách tế bào nấm men
Vách tế bào chiếm khoảng 26-32% trọng lƣợng khô của
Saccharomyces và những loại tế bào nấm men khác.
Vách tế bào nấm men chứa từ 30- 60 % polysaccharides ( beta-glucan và mannan sugar polymer), 15 – 30% protein, 5 – 20% lipid, và một lƣợng rất nhỏ chitin. Hầu hết protein trong vách tế bào liên kết với Mannan – Oligo – Saccharide (MOS ) và tạo thành phức hợp Mannoprotein.
Vách tế bào nấm men đƣợc sử dụng trong công nghiệp bia vì nó có khả năng gắn kết với những thành phần không mong muốn trong quá trình lên men giúp ngăn chặn và khắc phục các yếu tố cản trở quá trình lên men.
1.
Hình 1.4 Cấu tạo vách tế bào nấm men
2.4 Nấm mốc Aspergilus oryzae.
Nghề làm tƣơng và làm rƣợu Sake đã với loài nấm sợi Aspergillus oryzae đã có từ rất lâu đời. Trƣớc đây bào tử nấm này từ thiên nhiên rơi vào trong xôi hay gạo và mọc lên mốc làm tƣơng hay rựơu. Bây giờ tình hình ở Nhật Bản đã khác hẳn. Nấm sợi Aspergillus oryzae đã đƣợc chọn lọc để có các chủng có hoạt tính cao. Bộ gene di truyền của Aspergillus oryzae đã đƣợc phân tích và biết rất kỹ vào năm 2001. Nấm này có thể dùng trong công nghiệp để sản xuất nhiều loại enzyme khác nhau ( amylase, proease, lipase, hemicellulase, cellulase, oxidoreductase, phytase, pectinsterase… )
Một vấn đề rất quan trọng và liên quan mật thiết đến nghề làm tƣơng ở Việt Nam là không thể tiếp tục làm tƣơng theo phƣơng pháp để lên mốc tự nhiên. Khi đó bào tử nấm mốc lấy từ tự nhiên và nơi nào làm tƣơng ngon thì ngƣời ta không rửa nong để mẻ sau có mốc đó tiếp tục phát triển. Vấn đề không phải ở chỗ làm tƣơng ngon hay không ngon, làm nhanh hay chậm mà quan trọng hơn là có đảm bảo an toàn cho con ngƣời không. Vấn đề đƣợc đặt ra là hai loài không độc Aspergillus oryzae và Aspergillus sojae về hình thái, màu sắc, cấu tạo hiển vi rất khó phân biệt với hai loài rất nguy hiểm khác là
Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Hai loài này có thể sinh ra loài độc tố gây ung thƣ có tên gọi là Aflatoxin. Hiện đã biết 16 loại Aflatoxin khác nhau và độc nhất là các loại Aflatoxin B1, G1, B2, G2.
Đã đến lúc giải thích rộng rãi và kiểm soát chặt chẽ các cơ sở làm tƣơng. Không đƣợc tiếp tục tiếp tục lên men tự nhiên mà phải làm theo phƣơng pháp cổ truyền có cải tiến ở khâu cấy bào tử thuần khiết của
Aspergillus oryzae hoặc Aspergillus sojae. Bào tử các nấm này đƣợc đóng sẵn trong các bao nhỏ và đƣợc cung cấp với giá không đáng kể. Chỉ cần lấy giống một vài lần sau đó cấy truyền sang các mẻ khác. Kinh nghiệm cho thấy với các chủng thuần khiết đã đƣợc lựa chọn không những tuyệt đối an toàn mà còn làm cho tƣơng mẻ nào cũng chất lƣợng tốt nhƣ mẻ nào. Có thể liên hệ với viện công nghệ thực phẩm hoặc bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật ( TT Công nghệ sinh học, ĐH Quốc Gia Hà Nội ) để tiếp nhận giống và phƣơng pháp sử dụng.
Hình 1.5 Nấm mốc Aspergillus oryzae.
Chƣơng 3 . Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu
3.1. Địa điểm và vật liệu nghiên cứu.
3.1.1. Địa điểm : Các thí nghiệm đƣợc tiến hành tại phòng thí nghiệm vi sinh của khoa Công Nghệ Thực Phẩm .
Thời gian tiến hành từ 3/2006-- - 8/2006.
3.1.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm. Bếp điện. Máy đo pH. Microway. ……. 3.1.3. Hóa chất sử dụng. HCl 0.1N NaOH 0.1N H2S04 đđ Formol HCl đđ …… 3.1.4. Nguyên vật liệu.
Bã men bia khô đƣợc lấy ở công ty bia Foster ở Tiền Giang
3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm.
Chúng tôi đƣa ra hai thí nghiệm để sản xuất nƣớc chấm lên men.
3.2.1 Thí nghiệm 1: Sản xuất nƣớc chấm lên men từ dịch tự phân bã men bia dƣới tác dụng của tác nhân thủy phân của nấm mốc.
a. Theo dõi quá trình tự phân
Từ các tài liệu tham khảo, có rất nhiều phƣơng pháp sản xuất dịch thuỷ phân nấm men nhƣ phƣơng pháp hoá giải, phƣơng pháp tự phân… ở đây chúng tôi tiến hành sản xuất bằng phƣơng pháp tự phân có bổ sung enzyme ( nấm mốc Aspergillus oryzae )
Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với ba lần lập lại.
Cách tiến hành : ta tiến hành cân 1kg men hoà lẫn vào 2lít nƣớc, cân 0.35% muối vào, điều chỉnh pH về 5, đem ủ trong tủ ấm nhiệt độ 500C trong 24h rồi tiến hành bổ sung thêm 15% muối và các tỷ lệ nấm mốc Aspergillus oryzae khác nhau : 3%, 4%, 5%. Cho tiến hành tự phân ở nhiệt độ 500C.
Yếu tố cố định: Thành phần nguyên liệu tự phân Yếu tố thay đổi: Tỷ lệ nấm mốc
Nhƣ vậy sẽ có tất cả 3 nghiệm thức
Nghiệm thức 1: Tỷ lệ mốc 3%
Nghiệm thức 2: Tỷ lệ mốc 4%
Nghiệm thức 3: Tỷ lệ mốc 5%
Kết quả mỗi nghiệm thức đƣợc kiểm tra các chỉ tiêu :đạm formol biến thiên theo thời gian
Ngày đầu Ngày thứ 2 Ngày thứ 4 Ngày thứ 6… Nghiệm thức 1
Nghiệm thức 2 Nghiệm thức 3
Số liệu đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp thống kê bằng phần mềm Stagraphic 7.0
b. Theo dõi ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình thủy phân. Theo dõi ở hai nhiệt độ : 300C và 500C Theo dõi ở hai nhiệt độ : 300C và 500C
Ta tiến hành bố trí thí nghiệm tƣơng tự nhƣ trên, chỉ khác là cho tự phân ở nhiệt độ 300C. Ta sẽ tiến hành theo dõi sự biến thiên của đạm formol theo thời gian ở hai nhiệt độ này. Ta tiến hành theo dõi trong 20 ngày.
Nghiệm thức Nhiệt độ 300C Nhiệt độ 500C Ngày đầu Ngày thứ 2 Ngày thứ 4….. Ngày đầu Ngày thứ 2 Ngày thứ 4…. 1 2 3
Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với hai yếu tố ba lần lập lại.
Mục đích : Xác định đƣợc nhiệt độ thích hợp cho quá trình thủy phân.
c. Ly trích dịch tự phân để thu nƣớc chấm lên men
Sau khi theo dõi sự gia tăng của đạm formol ở hai nhiệt độ 300C và 500C, đến khi không còn tăng nữa, ta chọn nhiệt độ cho chất lƣợng dịch thủy phân tốt hơn và tiến hành chiết rút dich tự phân bằng hệ thống chiết rút nhỏ giọt , thu dịch này và tiến hành thanh trùng, đo đạm tổng số.
Mục đích : đánh giá màu sắc, độ trong , độ đạm của sản phẩm.
3.2.2 Thí nghiệm 2 : Sản xuất nƣớc chấm lên men từ bã men bia kết hợp với các cơ chất khác nhau qua giai đoạn ủ với nấm mốc hợp với các cơ chất khác nhau qua giai đoạn ủ với nấm mốc
a. Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae trên các cơ chất: bã đậu nành, nếp, gạo lức đậu nành, nếp, gạo lức
Bã men bia đƣợc phối trộn với các cơ chất trên theo các tỷ lệ khác nhau, tạo thành môi trƣờng nuôi cấy mốc
Bảng 3.1 Thành phần nuôi cấy nấm mốc Nghiệm thức Thành phần nguyên liệu Bã men bia / bã đậu nành
Bã men bia / nếp Bã men bia / gạo lức
1 1/1.5 1 1/2 3 1/2.5 4 1/1 5 1/1.2 6 1/1.5 7 1/1 8 1/1.5 9 1/2.34 Nhƣ vậy sẽ có tất cả 9 nghiệm thức
Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với ba lần lập lại
Cách tiến hành: Nếp và gạo lức đƣợc mua về và nấu chín, sau đó cùng với bã đậu nành đƣợc hấp 15 phút trong Autoclave, tiếp theo ta cân 100g các nguyên liệu trên vào hộp nhựa và cho hấp 2 phút trong Microway. Để nguội, thêm 10% mốc và tiến hành trộn với bã men bia theo các nghiệm thức trên. Sau khi đã trộn đều và làm tơi xốp hỗn hợp, ta cân 50g hỗn hợp tƣơng ứng với 9 nghiệm thức và cho vào hộp nhựa để mốc phát triển trong 48h.
Yếu tố cố định: Tỷ lệ mốc
Yếu tố thay đổi: Thành phần nguyên liệu
Mục đích: Theo dõi sự phát triển của nấm mốc và đánh giá mùi hƣơng của chúng trên 9 nghiệm thức trên.
b. Theo dõi quá trình thủy phân của 9 nghiệm thức trên
Từ kết quả 9 nghiệm thức trên, sau khi mốc đã phát triển có màu trắng thì ngay lập tức đƣợc bổ sung thêm nƣớc muối 20% và đƣợc để ở nhiệt độ phòng để diễn ra quá trình thủy phân.
Mục đích : theo dõi sự biến thiên của đạm formol theo thời gian Ngày đầu Ngày thứ 2 Ngày thứ 4 Ngày thứ 6 ….. Nghiệm thức 1 Nghiệm thức 2 Nghiệm thức 3 …… Nghiệm thức 9
Số liệu đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp thống kê bằng phần mềm Stagraphic 7.0
c. Chiết rút dịch thủy phân để làm nƣớc chấm lên men
Sau khi theo dõi sự biến thiên của đạm formol ở 9 nghiệm thức trên, đến khi đạm không tăng nữa, ta tiến hành chiết rút dịch tự phân bằng hệ thống nhỏ giọt.
Thu dịch nhỏ giọt và tiến hành thanh trùng sản phẩm Ta tiến hành đo đạm tổng số cho sản phẩm cuối cùng.
Mục đích : đánh giá màu sắc, độ trong, hàm lƣợng đạm của sản phẩm
Chƣơng 4 . K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Qua thời gian tiến hành thí nghiệm, chúng tôi thu đƣợc dung dịch acid amine ở mỗi nghiệm thức. Sau khi đem các mẫu ấy kiểm tra các chỉ tiêu đạm formol, đạm amôn ( đạm NH3 ), chúng tôi thu đƣợc các kết quả sau ( vì kết quả kiểm tra đạm NH3 rất thấp, hầu nhƣ không có nên đạm Formol bằng đạm amine )
4.1 Thí nghiệm 1: Sản xuất nƣớc chấm lên men từ dịch tự phân bã men bia dƣới tác dụng của tác nhân thủy phân của nấm mốc
4.1.1 Theo dõi quá trình tự phân
Các hàm lƣợng đạm formol của các nghiệm thức ở nhiệt độ 500C
Bảng 4.1 Hàm lƣợng đạm formol của các tỷ lệ mốc ở nhiệt độ 500C
Thời gian ( ngày ) Đạm Formol ( g / l )
Tỷ lệ mốc 3% Tỷ lệ mốc 4% Tỷ lệ mốc 5% 1 2.38 2.52 2.1 2 2.38 2.52 2.1 4 2.94 2.52 2.66 6 2.94 2.8 2.66 8 3.08 2.8 2.94 10 3.08 2.94 3.22 12 3.22 3.22 3.5 14 3.36 3.22 3.22 16 3.22 3.42 3.08 18 3.08 2.66 3.08 20 2.94 2.66 3.08
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Ngày Đ ạ m F o rm o l (g /l ) Tỷ lệ 3% mốc Tỷ lệ 4% mốc Tỷ lệ 5% mốc
Biểu đồ 4.1 Sự biến thiên đạm formol ở các nghiệm thức ở nhiệt độ 500C
Dựa vào biểu đồ chúng tôi nhận thấy hàm lƣợng đạm formol của các nghiệm thức có sự thay đổi theo thời gian, và có sự khác nhau giữa các nghiệm thức. Theo xử lý thống kê LSD với độ tin cậy 95% cho thấy sự khác biệt này rất có ý nghĩa về mặt thống kê.
Kết luận: Qua so sánh trên chúng ta có thể nhận thấy ảnh hƣởng của tỷ