Thời gian lên men và chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó hàm lượng đường và muối là quan trọng nhất. Muối có vai trò quan trọng trong việc khởi đầu của quá trình lên men, đồng thời có tác dụng đáng kể đến chất lượng sản phẩm cuối (Lê Mỹ hồng, 2000) . Việc sử dụng muối ở nồng độ cao thường là nguyên nhân ức chế sự phát triển của các vi khuẩn không mong muốn, mặc dù trong một số trường hợp, muối có vai trò tích cực đối với cấu trúc của rau muối chua. Chẳng hạn sự tăng nồng độ muối giới hạn sự phát triển của Pseudomonads, Flavobacteria, nấm mốc trong khi sự phát triển của vi khuẩn lactic được phát huy (Pedeson, 1960) . Mặt khác, nồng độ muối quá thấp (<0,8%) có thể xảy ra quá trình lên men không mong muốn, sản phẩm kém chất lượng như sản phẩm bị mềm. Nếu muối có vai trò quan trọng trong việc khởi đầu của quá trình lên men thì đường là nguồn dinh dưỡng quan trọng để tích tụ acid lactic. Nếu lượng đường trong nguyên liệu không phù hợp thì độ acid cần thiết cho dưa muối chua sẽ không đảm bảo và sản phẩm kém chất lượng. Do đó việc tìm ra nồng độ muối, đường bổ sung thích hợp cho quá trình lên men cần được nghiên cứu.
4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường bổ sung đến pH dịch lên men sản phẩm
Quá trình lên men bồn bồn được tiến hành với tỉ lệ bồn bồn: nước muối là: 1:1, trong đó dung dịch muối đường với các tỉ lệ sau: muối khảo sát ở 3 nồng độ: 2%; 2,5%; 3%
và đường ở 4 mức độ: 0%; 2%; 3%; 4%. Tiến hành dừng quá trình lên men khi dung dịch sản phẩm đạt pH = 3,0 ÷ 3,3. Kết quả phân tích và thống kê ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến sự thay đổi pH theo thời gian lên men của dịch lên men thể hiện ở bảng 4.8 sau:
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ muối và nồng độ đường đến pH của bồn bồn muối chua
Thời gian lên men (ngày) Nồng độ
muối (%)
Nồng độ
đường (%) Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4
0 6,47a* 3,98b 4,08b 4,30b -
2 6,40a 4,15b 3,90c 3,25d 3,2d
3 6,45a 4,06b 3,49c 3,07d -
2
4 6,47a 4,09b 3,49c 3,03d 2,95d
0 6,43a 4,3b 3,92c 3,92c 3,11d
2 6,43a 4,26b 3,77c 3,12d 3,07d
3 6,4a 4,27b 3,79c 3,05d 3,0d
2,5
4 6,4a 4,26b 3,55c 3,06d 2,96d
0 6,5a 4,69b 4,01c 3,27d 3,13d
2 6,5a 4,45b 3,73c 3,18d 3,05e
3 6,47a 4,05b 3,46c 3,12d 3,04d
3
4 6,5a 3,96b 3,39c 3,12d 3,06d
(* Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một dòng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%, “ - “ Mẫu đã kết thúc quá trình lên men).
Từ kết quả thống kê cho thấy sau 3 ngày lên men, hầu hết các mẫu đều giảm pH từ khoảng 6,5 xuống 3,3 ÷ 3,0. Tuy nhiên đối với các mẫu có hàm lượng đường 0% thì quá trình lên men hầu như không đạt. Đặc biệt đối với các mẫu có hàm lượng muối thấp (2%; 2,5%) thì sau 24h, pH có xu hướng giảm xuống 3,98 (mẫu 2%) và 4,06 (mẫu 2,5%) nhưng đến ngày thứ 2 thì pH tăng trở lại, tuy rằng chưa đạt tới pH cần thiết (3,3 ÷ 3,0). Trong quá trình tiến hành thí nghiệm đến ngày thứ 3 hai mẫu này bị hư. Nguyên nhân của quá trình này là do lượng đường trong nguyên liệu quá thấp (1,11% - bảng 4.7 thành phần của nguyên liệu) không đủ cho vi khuẩn lactic sử dụng.
vì vậy, sau một thời gian lên men thì hết đường để vi khuẩn sử dụng nên quá trình lên men dừng lại ở pH khá cao tạo điều kiện cho vi khuẩn gây thối phát triển, do đó pH có
Đối với tất cả các mẫu còn lại thì pH giảm dần qua các ngày, đến 2 ngày cuối (ngày 3 và ngày 4) thì pH có giảm nhưng không đáng kể do vi khuẩn lactic lúc này đã bị ức chế bởi lượng acid lactic chính nó sinh ra và quá trình lên men dừng lại (Trần Minh tâm, 2000).
* Ghi chú: M: nồng độ muối (%) D: Nồng độ đường (%)
Đồ thị 4.11 biễu diễn sự suy giảm pH của các mẫu theo thời gian lên men, tốc độ giảm pH cũng giảm dần theo thời gian lên men. Ở ngày 1 tốc độ giảm pH rất cao, điều này chứng tỏ tốc độ lên men rất cao, qua các ngày sau thì tốc độ lên men giảm dần, đến ngày thứ 3 và thứ 4 (2 ngày cuối) thì tốc độ lên men rất chậm, pH giảm xuống không đáng kể. Nguyên nhân là do vi khuẩn lactic sử dụng hết chất dinh dưỡng trong nước muối hoặc bị kìm hãm với pH quá thấp nên những ngày cuối tốc độ giảm pH hầu như không đáng kể (Lê Mỹ Hồng, 2000) .
4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường đến oBrix của bồn bồn muối chua Quá trình lên men trong dưa bồn bồn là quá trình sinh hóa do hoạt động của một số vi sinh vật lên men lactic. Quá trình sống của vi sinh vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố của môi trường xung quanh như nước, nhiệt độ, pH…trong đó môi trường dinh dưỡng cũng là một yếu tố quan trọng để cung cấp năng lượng, đảm bảo cho quá trình tăng trưởng. Vì thế, quá trình phát triển của vi sinh vật (lactic) có thể theo dõi thông qua hàm lượng chất dinh dưỡng (đường) trong môi trường.
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7
0 1 2 3 4 5
Ngày
pH M2%D0%
M2%D2%
M2%D3%
M2%D4%
M2,5%D0%
M2,5%D2%
M2,5%D3%
M2,5%D4%
M3%D0%
M3%D2%
M3%D3%
M3%D4%
Hình 4.11: Đồ thị thể hiện sự thay đổi pH trong suốt quá trình lên men bồn bồn
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến oBrix của dung dịch lên men bồn bồn muối chua
Thời gian lên men (ngày) Nồng độ
muối (%)
Nồng độ
đường (%) Ngày 0 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4
0 2,07a* 1,77b 2,13a 2,1a -
2 3,7a 3,9a 3,23b 3,08bc 2,92c
3 4,57a 4,5a 3,87b 3,73b -
2
4 5,17a 4,8a 4,25ab 4,35b -
0 2,01b 2,13b 2,37a 2,45a 2,47a
2 4,32a 3,13b 3,58ab 3,55ab 3,78ab 3 5,2a 4,73ab 4,42bc 3,82cd 3,28d 2,5
4 5,7a 5,33a 4,73b 4,47b 4,43b
0 2,5a 2,78a 2,70a 3,00a 2,97a
2 4,52a 4,25ab 4,10bc 3,93c 3,92c
3 5,2a 4,4b 4,33b 4,25bc 3,82c
3
4 5,67a 5,45ab 5,07bc 4,88c 4,27d
(* Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một dòng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%, “ - ” Mẫu đã kết thúc quá trình lên men).
Dựa vào bảng 4.9 và hình 4.12 thống kê oBrix (hàm lượng chất khô hòa tan) theo thời gian lên men. Ta thấy rằng hầu hết các mẫu có oBrix giảm theo thời gian lên men,
1 2 3 4 5 6
0 1 2 3 4 5
Ngày
oBrix
M2%D0%
M2%D2%
M2%D3%
M2%D4%
M2,5%D0%
M2,5%D2%
M2,5%D3%
M2,5%D4%
M3%D0%
M3%D2%
M3%D3%
M3%D4%
Hình 4.12: Đồ thị biểu thể hiện sự thay đổi oBrix trong suốt quá trình lên men
nguyên nhân là do vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn lactic) đã sử dụng đường trong quá trình lên men thành acid lactic.
Tuy nhiên, đối với các mẫu 0% đường oBrix không tuân theo quy luật trên, chúng hầu như không giảm mà có xu hướng tăng, nguyên nhân là do các mẫu này lên men rất kém, trong quá trình lên men còn có mùi lạ (mẫu 2% muối và 0% đường; 2,5% muối và 0% đường). Đối với mẫu 2,5% muối và 2% đường thì ngày 1 oBrix giảm mạnh sau đó có xu hướng tăng dần. Điều này là do ngày đầu tiên vi sinh vật sử dụng chất dinh dưỡng trong môi trường quá nhiều cho quá trình phát triển sinh khối tạo nên sự chênh lệch nồng độ giữa nguyên liệu và môi trường cao. Đến những ngày sau thì tốc độ thoát chất dinh dưỡng từ nguyên liệu ra môi trường cao hơn quá trình vi sinh vật sử dụng lên men (những ngày sau tốc độ lên men giảm dần) nên làm cho oBrix có phần tăng trở lại. Tương tự đối với mẫu 2% muối và 2% đường cũng xảy ra hiện tượng thay đổi
oBrix như trên.
4.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường đến hàm lượng acid sản phẩm
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong rau muối chua. Trong đó đường và muối là những yếu tố quan trọng trong quá trình lên men. Muối có vai trò trong việc quyết định quá trình lên men, ảnh hưởng đến hương vị sản phẩm, hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật gây thối cũng như tăng cường hoạt động của vi khuẩn lactic và làm cho dinh dưỡng trong tế bào rau thoát ra ngoài. Đường thúc đẩy quá trình lên men và giúp cho sản phẩm có vị dịu ngọt (Lê Mỹ Hồng, 2000).
Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến hàm lượng acid sản phẩm (%) của bồn bồn muối chua
Nồng độ muối (%) Nồng độ đường
(%) 2 2,5 3 TBNT
2 0,45 0,70 0,65 0,60b*
3 0,65 0,76 0,55 0,66a
4 0,50 0,52 0,47 0,50c
TBNT 0,53c 0,66a 0,56b
(* Ghi chú: Các chữ cái thường khác nhau trong cùng một dòng hoặc một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%, TBNT: Trung bình nghiệm thức).
Kết quả thống kê ở bảng 4.10 cho thấy sau 3 ngày lên men hàm lượng acid đạt từ 0,45% ÷ 0,76%. Trong đó mẫu có nồng độ muối 2,5% và đường 3% có nồng độ acid của sản phẩm đạt giá trị cao nhất và có sự khác biệt ý nghĩa thống kê so với các mẫu còn lại.
Dựa vào hình 4.13 và bảng 4.10 ta thấy rằng ở nồng độ muối 2,5% thì hàm lượng acid sinh ra cao nhất, ở 2% và 3% thì hàm lượng acid sinh ra ít hơn và có sự khác biệt ý nghĩa thống kê, nguyên nhân là do ở nồng độ 2% muối khả năng gây ra áp suất thẩm thấu thấp, khả năng gây ức chế các vi sinh vật không có lợi cho quá trình lên men thấp, dẫn đến chúng phát triển và gây cản trở cho quá trình lên men làm cho hàm lượng acid sản phẩm kém. Ở nồng độ muối 3% ảnh hưởng đến các hoạt động của vi khuẩn lactic.
Đường góp phần thúc đẩy quá trình lên men, ở nồng độ đường 2% thì lượng acid tạo ra ít hơn 3%. Tuy nhiên, ở nồng độ 4% thì hàm lượng acid trong sản phẩm giảm nguyên nhân là do không phải tất cả lượng đường đều chuyển hóa thành acid lactic (Lê Mỹ Hồng, 2000) . Khi hai nhân tố đường và muối tương tác với nhau thì hàm lượng acid sản phẩm cao nhất ở 2,5% muối và 3% đường. Ở nồng độ này, chúng có khả năng ức chế vi sinh vật gây thối cũng như tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển. Ngoài ra, với sự hỗ trợ của vitamin có trong môi trường nước vo gạo sẽ làm cho quá trình lên men lactic đạt hiệu quả cao.
4.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến cấu trúc sản phẩm
Nồng độ muối, đường không những ảnh hưởng đến chất acid sản phẩm mà còn ảnh
Hình 4.13: Đồ thị thể hiện hàm lượng acid sản phẩm (%) của bồn bồn muối chua 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
2,0% 2,5% 3,0%
Hàm lượng muối HL acid (%)
Đường 2% Đường 3% Đường 4%
tâm. Sau đây là kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối đường đến cấu trúc bồn bồn muối chua:
Bảng 4.11: Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến cấu trúc sản phẩm bồn bồn muối chua, độ giòn (g lực)
Nồng độ muối (%) Nồng độ đường
(%) 2 2,5 3 TBNT
2 414,33 197,78 132,78 248,30c
3 378,56 387,78 327,44 364,59a
4 226,67 399,00 241,67 289,11b
TBNT 339,9a 328,19a 233,96b
(* Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một dòng hoặc một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%, TBNT: trung bình nghiệm thức).
Qua bảng số liệu 4.11 và hình 4.14 ta thấy rằng sự tương tác giữa muối đường ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm có sự khác biệt. Trong các nồng độ 2%; 2,5% và 3%
muối thì mẫu 2,5% muối cho số liệu cấu trúc cao nhất (364,59). Mẫu 2% và 3%
đường đều có số liệu cấu trúc sản phẩm cao hơn mẫu 4%, tuy nhiên mẫu 2% đường thì hàm lượng acid sản phẩm thấp (0,53% - bảng 4.10).
Như vậy, dựa vào bảng 4.10 và bảng 4.11 - số liệu acid sản phẩm và cấu trúc sản phẩm thì thấy rằng ở nồng độ muối 2,5% và 3% đường cho số liệu tốt nhất, nguyên
Hình 4.14: Đồ thị thể hiện độ giòn sản phẩm bồn bồn muối chua 0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
2% 2,5% 3%
Hàm lượng muối Độ cứng
(g lực) Đường 2% Đường 3% Đường 4%
0 1 2 3 4 5
2% 3% 4% 2% 3% 4% 2% 3% 4%
2% 2,5% 3%
Nồng độ đường, nồng độ muối Màu sắc Mùi vị Độ giòn
nhân là do ở nồng độ muối và đường thích hợp sẽ tạo ra được một áp suất thẩm thấu vừa đủ để các chất dinh dưỡng trong nguyên liệu thoát ra môi trường mà không ảnh hưởng lớn đến cấu trúc tế bào và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.
4.2.5 Ảnh hưởng của nồng độ muối, đường đến cảm quan sản phẩm
Sản phẩm có chất lượng tốt ngoài đạt các chỉ tiêu phân tích trên còn cần phải đạt yêu cầu về mặt cảm quan. Do đó chỉ tiêu cảm quan là một trong những chỉ tiêu không kém phần quan trọng trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm.
Bảng 4.12: Ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến cảm quan sản phẩm bồn bồn muối chua
Chỉ tiêu cảm quan Nồng độ muối
(%)
Nồng độ đường
(%) Màu sắc Mùi vị Độ giòn 2 4,05ab* 3,10abc 3,75ab
3 3,85bc 3,25abc 3,90a
2
4 3,35bc 3,45ab 3,70ab
2 4,60a 3,25abc 3,60ab
3 4,15ab 3,65a 4,00a
2,5
4 3,75bc 2,85cd 3,55ab
2 2,85d 2,35d 3,30b
3 3,65bc 3,05bc 3,55ab
3
4 3,4cd 3,00bc 3,75ab
(* Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%).
Qua hình 4.15 cảm quan sản phẩm về màu sắc, mùi vị, độ giòn và ý thích sản phẩm thì nghiệm thức 2,5% muối và 3% đường có điểm trung bình cảm quan tốt nhất. Màu sắc của sản phẩm thì mẫu 2,5% muối và 2% đường cho điểm cao nhất và khác biệt ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại.
Mùi vị thì mẫu có hàm lượng đường 3% và 2,5% muối cho điểm cảm quan mùi vị cao nhất.
Độ giòn thì hầu như không có sự khác biệt trong sản phẩm. Trong đó mẫu 2,5% muối và 3% đường cho điểm cảm quan độ giòn cao nhất.
Như vậy, thông qua các thống kê số liệu về acid, cấu trúc và cảm quan thì ngiệm thức 2,5% muối và 3% đường có thông số tối ưu làm cơ sở cho thí nghiệm tiếp theo.
Trong thí nghiệm trên, môi trường nước muối là sử dụng nước vo gạo, để kiểm tra lại việc sử dụng nước vo gạo thay thế nước muối có ý nghĩa thực tiễn không, ta tiến hành thí nghiệm so sánh quá trình lên men giữa thông số tối ưu của nước vo gạo (2,5%
muối và 3% đường) và nước muối (2% muối và 5% đường). Thông số tối ưu của nước muối này được tìm ra vào năm 2007 do học viên Nguyễn Quốc Huy, lớp cao học Công Nghệ Sinh Học – K11 – Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học.
Bảng 4.13: So sánh hai nghiệm thức sử dụng nước vo gạo (2,5% muối và 3% đường) với nghiệm thức không sử dụng nước vo gạo (2% muối và 3% đường)
Chỉ tiêu Muối 2,5%, Đường 3% Mẫu Muối 2%, Đường 5%
Màu sắc 4,15a* ± 0,75 4,10a ± 0,91
Mùi vị 3,65a ± 0,99 2,80b ± 0,70
Cảm quan
Cấu trúc 4,00a ± 0,73 4,10a ± 0,97
Hàm lượng acid sản phẩm (%) 0,76a ± 0,01 0,49b ± 0,02 Độ giòn (g lực) 387,78a ± 3,38 182,43b ± 3,90
(* Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một dòng biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%).
Qua bảng 4.13, kết quả thống kê cho thấy hàm lượng acid của mẫu sử dụng nươc vo gạo (2,5% muối và 3% đường) cao hơn mẫu không sử dụng (2% muối và 5% đường) có ý nghĩa thống kê. Nguyên nhân là do vi khuẩn lactic là vi sinh vật có yêu cầu dinh dưỡng cao, để sinh trưởng bình thường, ngoài nguồn cacbon, chúng cần nitơ, một phần dưới dạng acid amin, một số vitamin, các chất dinh dưỡng, và các chất khoáng..
do đó vitamin của môi trường còn giữ một vai trò quan trọng của quá trình sinh tổng hợp của các vi khuẩn lactic, đặc biệt là các vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp yếu (Kiều Hữu Ảnh, 1999) . Trong khi đó nước vo gạo có nhiều chất dinh dưỡng hòa tan như khoáng, tinh bột, vitamin…. Giúp cho quá trình sinh khối phát triển. Kiều Hữu
thể được sử dụng cho phép định lượng các vitamin nhờ vi sinh vật”. Trong khi đó nước muối đường không có được môi trường dinh dưỡng như nước vo gạo. Về mặt cấu trúc thì nghiệm thức nước vo gạo (mẫu sử dụng nước vo gạo lên men) có số liệu cấu trúc cao hơn nước muối đường có ý nghĩa thống kê. Kết quả cảm quan trên cùng một hội đồng được thể hiện rõ hơn trong đồ thị sau:
Màu sắc và độ giòn hầu như không có sự khác biệt nhưng chỉ tiêu về mùi vị và ý thích có sự khác biệt rõ rệt. Mẫu sử dụng nước vo gạo tối ưu hơn mẫu sử dụng nước muối đường, điều này chứng tỏ việc sự dụng nước vo gạo có ý nghĩa. Thứ nhất là có thể thể tận dụng lại hàm lượng chất dinh dưỡng hòa tan vào nước mà trong quá trình vo gạo đã vô tình loại bỏ, thứ 2 là giảm được hàm lượng đường sử dụng (từ 5% xuống 3%)
mà không giảm chất lượng sản phẩm dẫn đến tăng tính kinh kế cho quá trình sản xuất.
Đây có thể xem là một một biện pháp hiệu quả trong việc tận dụng lượng phế phẩm trong sinh hoạt hằng ngày để hạ giá thành sản phẩm, đồng thời tăng chất lượng cho sản phẩm.