2.1Mục đích, yêu cầu
Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ muối và đường đến sản phẩm tôm chua
2.2Cơ sở lí thuyết
2.2.1 Tổng quan sản phẩm
Tôm chua là một trong những món ăn cổ truyền phổ biển ở nước ta đồng thời cũng là một loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng và có hương vị khá đặc biệt. Sản phẩm nàycó vị ngọt bùi của tôm, béo của thịt, cay, thơm của riềng, tỏi, ớt, chua của khế, chát của vả, hương thơm của rau... Tất cả tạo nên một hương vị tuyệt vời.
Tôm chua thực chất là một sản phẩm lên men lactic và thủy phân protein.Các quá trình lên men và thủy phân này ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Tùy theo các quy trình sản xuất khác nhau mà cho sản phẩm tôm chua khác nhau. Ở các tỉnh từ Huế trở vào hầu như đều có sản phẩm tôm chua nhưng đặc trưng và được đánh giá ngon nhất vẫn là ở Huế.Sản phẩm này chủ yếu được sản xuất ở quy mô gia đình, chưa phát triển thành sản phẩm công nghiệp.
2.2.2 Nguyên liệu 2.2.2.1 Tôm
Thành phần hóa học gồm: Nước, protein, lipid, hydratecacbon, khoáng chất, vitamin, enzyme, hormone. Trong đó nước chiếm 70-80% trong cơ thịt của tôm. Protein chiếm 13-15% . Chất khoáng chiếm 0,7-1,5, lipid chiếm 0,01-3% mà thành phần chủ yếu là các phospholipid.Enzym chiếm tỉ lệ nhỏ chủ yếu là enzyme protease.Hàm lượng hydratecacbon trong tôm rất ít và tồn tại dưới dạng glycogen.
- Nước:
Nước ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động sinh hóa trong tế bào,làm dung môi cho các chất vô cơ và hữu cơ tạo ra môi trường cho, đồng thời nước cũng tham gia vào rất nhiều các phản ứng hóa học và có ảnh hưởng lớn đến sự tạo thành và cả các phản ứng của các Protid. Trạng thái của nước trong cơ thịt tôm phụ thuộc vào nhiều tương tác giữa cấu trúc của nước và các dinh dưỡng khác nhau trong tế bào và đặc biệt là các Protid.
Những thay đổi về hàm lượng nước trong thịt tôm gây ra bởi quá trình chế biến, ảnh hưởng mạnh đến các đặc tính thẩm thấu, giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan của thịt tôm.Những thay đổi này cũng ảnh hưởng lớn đến thời gian bảo quản được của sản phẩm.
29
Có thể chia Protein trong mô cơ của tôm nguyên liệu thành 3 nhóm sau: + Protein cấu trúc: 70-80% tổng hàm lượng Protein
+ Protein tương cơ: (mycoalbumin, globulin, …) 23-30 % tổng hàm lượng Protein + Protein mô liên kết: điểm đẳng điện của Protein tôm khoảng pH= 4,5-5,5, ở độ pH này các Protein trung hòa về điện và kém ưa nước hơn trạng thái ion hóa. Điều đó có nghĩa là lực liên kết nước và độ hòa tan ở điểm cực tiểu. Nếu pH cao hơn hoặc thấp hơn điểm đẳng điện thì độ hòa tan sẽ tăng lên.
- Enzyme protease
Protease ở tôm không có dạng pepsin, chủ yếu ở dạng trypsin hoặc protease serin dạng trypsin và có khả năng hoạt động rất cao. Ngoài ra, còn có enzyme chymotrypsin, astacine, collagenase…
Protease của tôm cũng như của các loài động vật thuỷ sinh khác là các protease nội bào, nó tập trung nhiều nhất ở cơ quan tiêu hoá, sau đó đến nội tạng và cơ thịt. Đặc biệt ở tôm do đặc điểm hệ tiêu hoá nội tạng nằm ở phần đầu nên hệ enzyme sẽ tập trung nhiều nhất ở phần đầu sau đó đến các cơ quan khác.
Có nhiều cách phân loại protease, tuỳ vào khả năng thuỷ phân khác nhau mà các protease có đặc tính khác nhau. Nhóm enzyme này có tác dụng thuỷ phân protien, có tính đặc hiệu rộng rãi, chúng không chỉ thuỷ phân liên kết peptid mà còn có thể thuỷ phân các liên kết ester và cũng có thể xúc tác cho chuyển về gốc acid amin.Tuy nhiên, mức độ tác dụng khác nhau.
Phần lớn các nhóm enzyme thuộc protease của tôm thường có tính chất chung của một enzyme: Hòa tan được trong nước, dung dịch nước muối sinh lý đệm phosphate trung tính, đệm Tris-HCl và một số dung môi hữu cơ nên dựa vào những đặc tính này để tách chiết chúng. Bị kết tủa thuận nghịch bởi một số muối trung hòa (sulfate amonium), ethanol, acetone…để thu nhận chế phẩm enzyme. Hoạt tính của enzyme có thể tăng hoặc giảm dưới tác dụng của các chất hoạt hóa hay ức chế. Độ hoạt động của enzyme chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố: nhiệt độ, pH môi trường.
Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Trân Châu cùng cộng tác viên về protease tôm biển và Th.s Nguyễn Thị Mỹ Trang về protease đầu tôm bạc nghệ cho thấy các enzyme tiêu hoá protein là các enzyme hoạt động mạnh trong môi trường kiềm. Theo Nguyễn Việt Dũng thì protease của tôm sú lại thể hiện hoạt tính cao ở môi trường gần trung tính.
2.2.2.2 Đường
Đường được sử dụng làm nguồn cơ chất cho quá trình lên men lactic, đồng thời góp phần tạo vị cho sản phẩm.
30
Muối được sử dụng để ức chế các vi khuẩn gây thối, đồng thời tạo vị cho sản phẩm.
2.2.2.4 Cơm rượu
Là nguồn cơ chất cho quá trình lên men lactic, giúp tăng cường hàm lượng ezyme amylase thúc đẩy quá trình đường hóa tạo cơ chất cho vikhuẩn lactic sử dụng.
2.2.2.5 Riềng, tỏi, ớt
Là các gia vị góp phần rất lớn để tạo ra hương vị đặc trưng của sản phẩm tôm chua, góp phần ức chế các vi khuẩn gây thối.
Hình ảnh nguyên vật liệu của Tổ 3 2.2.3 Quy trình sản xuất
31
Giải thích quy trình:
- Xử lý nguyên liệu: Tôm bỏ đầu, sau đó rửa sạch rồi ngâm rươu 400trong 30 phút rồi để ráo nhằm mục đích khử tanh, biến tính một phần protein, hạn chế tối đa lượng nước tự do bám trên tôm và ngăn chặn vi khuẩn gây thối xâm nhập ngay từ đầu.
- Muối tôm: Riềng, tỏi, ớt được làm sạch dùng một nửa băm nhuyễn, một nửa thái nhỏ, cộng với các gia vị khác là muối, đường và cơm rượu cho vào tôm trộn đều.
- Gài nén: Tôm muối được cho vào hũ nhựa trong đã làm sạch và ráo, sử dụng lá ổi đã làm sạch để đậy lên trên, dùng 2 thanh mía mảnh nén chặt lại dung bọc dựng nước đã cột chặt đè lên trên và đóng nắp hộp nhựa lại.
- Tôm chua thành phẩm: Để hũ trong khoảng 3-4 tuần cho tôm chín, tôm có màu đỏ đẹp, không bị dập nát, nước đặc sánh, gia vị có màu sáng đẹp, pH nhỏ hơn hoặc bằng 4.5 là an toàn cho sử dụng.
2.2.4 Các biến đổi trong quá trình muối tôm chua
Tôm Bỏ đầu Rửa Để ráo Ngâm rượu Muối tôm Gài nén
Tôm chua thành phẩm
Phế liệu
Rượu 400
32 Vi khuẩn lactic Axit pyruvic khuẩn lactic Axit lactic khuẩn lactic Acetaldehyde + CO2 khuẩn lactic
2.2.4.1 Quá trình lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic. Lên men lactic là một trong những loại hình lên men pháttriển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic chính là lên men đồng hình và lên men dị hình.
- Lên men lactic đồng hình (điển hình): Trong trường hợp này axit pyruvic được tạo thành theo sơ đồ Embden-Mayerhorf-Parnas (EMP). Sau đó axit pyruvic sẽ tạo thành axit lactic dưới tác dụng của enzymelactatdehydrogenase.Lượng axit lactic tạo thành chiếm hơn 90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử cacbon để tạo thành axit axetic, etanol, CO2 và axeton. Lượng sản phẩm phụ tạothành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy.
- Lên men lactic dị hình (không điển hình): Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của sơ đồEmbden – Mayerhorf – Parnas (aldolase và triozophotphatizomerase), vì vậy xilulose5-photphat sẽ được tạo thành theo con đường pento-photphat (PP).Trong trường hợp này chỉ có 50% lượng đường tạo thành axit lactic, ngoài ra còn cócác sản phẩm phụ khác như: axic axetic, etanol, CO2. Các sản phẩm phụ tương tácvới nhau tạo thành ester có mùi thơm.
Quá trình muối tôm chua kết hợp cả lên men đồng hình và dị hình diễn ra trong môi trường yếm là một quá trình sinh hóa phức tạp.
Đường
Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, cơm rượu, đường tham gia trong việc muối tôm chua thành acid lactic, acid acetic, acid succinic, rượu etylic. Đây là một quá trình lên men lactic không điển hình.Theo thời gian muối tôm chua, các thành phần trên thay đổi và tăng lên, tạo hương vị cho sản phẩm và tôm trong môi trường acid lactic dần dần có màu đỏ đẹp.
Biến động lượng acid lactic:
Trong quá trình muối tôm chua, lượng acid lactic tăng lên. Với lượng acid lactic lớn hơn 2% có khả năng ức chế không những đối với vi sinh vật có hại mà còn ức chế cả vi khuẩn lactic nhưng tôm chua với lượng acid lactic lớn hơn 2% có khả năng cất giữ được lâu.
33
Khi lên men lactic không điển hình, ngoài acid lactic trong lượng acid chung còn có các acid hữu cơ khác. Theo thời gian lên men, lượng acid chung này càng tăng lên.
Biến động lượng acid bay hơi:
Lượng acid bay hơi theo thời gian muối tôm chua tăng lên, góp phần làm cho tôm chua ngày càng thơm ngon.
Biến động hàm lượng rượu etylic:
Khi muối tôm chua cho vào tôm chua một ít cơm rượu với mục đích cho tôm dễ lên men chua.Quá trình muối tôm chua là quá trình lên men lactic không điển hình nên ngoài acid lactic và các acid hữu cơ khác còn có thể tạo ra một lượng rượu etylic. Lượng rượu etylic trong giai đoạn đầu của quá trình muối tôm chua tăng lên sau đó lượng rượu etylic giảm dần. Lượng rượu bị giảm vì một phần bị chuyển thành acid acetic. Lượng rượu etylic với một lượng nhỏ góp phần tạo mùi thơm cho tôm chua.
Biến động của pH:
Biến động pH của tôm chua theo xu hướng ngày càng giảm.
2.2.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình lên men lactic
Quá trình lên men lactic trong muối tôm chua có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến. Những yếu tố công nghệchính là: nồng độ muối ăn, nồng độ đường, nhiệt độ lên men, loại vi khuẩn sử dụng, lượng gia vị.
Ảnh hưởng của nồng độ muối ăn:
Muối ăn có ảnh hưởng rất lớn đến đến hoạt động của vi khuẩn lactic và sự tích lũy acide lactic trong tôm chua. Hàm lượng muối ăn khoảng 6% làm giảm đến 30% sự hoạt động của của vi khuẩn lactic. Tuy vậy muối ăn có tác dụng tích cực lên vi khuẩn gây thối. Sử dụng mắm thay muối là một giải pháp để ổn định vị và cung cấp acid amin. Tuy nhiên nó sẽ làm tăng giá thành sản phẩm.
Với hàm lượng muối sử dụng khác nhau thì lượng acide chung trong tôm chua là khác nhau. Với hàm lượng muối ăn khoảng 4% thì lượng acide chung tạo ra là lớn nhất, hàm lượng muối ăn càng thấp thì lượng acide chung tạo ra do quá trình lên men càng nhiều. Tuy nhiên nếu hàm lượng muối ăn từ 2% trở xuống, các vi khuẩn thối phát triển mạnh làm tôm bị hỏng.
Trong dân gian khi muối tôm chua, hàm lượng muối ăn sử dụng thường rất cao từ 10 -15 %. Hàm lượng muối ăn cao ức chế vi khuẩn gây thối hoạt động làm tốc độ lên
34
men chậm lại, kết quả tôm chua lâu chín. Thông thường, nếu lượng muối ăn là như trên thì đến ngày 18 mới ăn đuọc.
Ảnh hưởng của nồng độ đường:
Đường là yếu tố có tính chất quyết định đến quá trình lên men lactic. Phải có mặt của đường làm cơ chất chính thì vi khuẩn lactic mới thực hiện được quá trình lên men cho ra sản phẩm tôm chua thành phẩm được. Lượng đường nhiều hay ítảnh hưởng đến sự tích lũy acid lactic trong sản phẩm.
Khi lượng đường tăng thì tốc độ lên men tăng nhưng khi lượng đường lớn hơn 20% so với khối lượng tôm thì tốc độ lên men lactic giảmdần xuống. Với lượng đường từ 14-17% đảm bảo tạo ra một lượng acide chung vừa phải, làm tôm chua có vị chua ngọt thích hợp.
Khi muối tôm chua, người ta dung các gia vị tỏi, riềng ớt, chủ yếu là tỏi (chiếm 80% khối lượng gia vị), sau đó ớt (15%). Lượng gia vị nhiều hay ít tùy người tiêu dung, thường là !0% so với khối lượng tôm. Các gia vị như tỏi, riềng có khả năng ức chế vi khuẩn gây thối tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển.
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men lactic và chất lượng sản phẩm. Mùa nắng tôm chua chóng chin, mùa mưa rét thì lâu chin. Tôm muối trong mùa nắng có chất lượng cao hơn.
Nhiệt độ muối tôm chua càng cao thì quá trình muối tôm chua càng nhanh, lượng acide chung tích lũy càng nhiều. Nhưng nhiệt độ cao, một số vi khuẩn gây thối lại có khả năng phát triển mạnh làm hỏng thực phẩm. Ngoài quá trình lên men butyric xảy ra mạnh trong điều kiện yếm khí và nhiệt độ 30-400C. Do đó để hạn chế tôm chua lên men butyric nên muối tôm chua ở dưới 300C, tuy nhiên ở nhiệt độ này tốc độ lên men không nhanh như ở 350C.
Ảnh hưởng của giống vi khuẩn lactic sử dụng trong muối tôm chua:
Tôm muối chua theo phương pháp cổ truyền Huế được lên men lactic tự nhiên, các vi khuẩn lactic cư trú trong thực vật và không khí bay vào trong quá trình thực hiện lên men. Đây là một quá trình lên men tạp. Do đó tôm có mùi vị thơm ngon hơn các nơi khác.
Sử dụng các giống vi khuẩn đông khô của Hungary để thêm vào trong quá trình muối tôm, làm cho tôm chua có màu đỏ tự nhiên, mùi thơm ngon dặc trưng, tạo nhiều acide lactic hơn.
35
Khi muối tôm chua, enzyme sử dụng để thủy phân protein nàm ở phần đầu và nội tạng và hệ vi sinh vật tự nhiên có trong tôm. Quá trình này bản chất là không có lợi cho sản phẩm vì nó tạo ra các acide amin co mùi khó chịu. Tuy nhiên nếu tồn tại trong sản phẩm với lượng nhỏ thì lại tạo nên hương vị đặc trưng, nhất là khi phối hợp với các acide bay hơi. Vấn đề cần giải quyết trong quá trình muối tôm chua chính là khống chế kiểm soát quá trình thủy phân protein này.
Cùng với quá trình thủy phân protein là quá trình biến tính của protein dưới tác động của pH thấp do acide gây ra cho tôm làm tôm có màu đỏ đẹp. Trong vỏ tôm có chứa asthaxanthin màu xanh tím . Khi tôm tươi thì asthaxanthin liên kết chặt chẽ với protein, khi có tác nhân biến tính protein như nhiệt độ, pH…thì asthaxanthin tách rời khỏi protein và dễ dàng bị oxy hóa thành asthaxin có màu đỏ gạch. Ở nhiệt độ trên 400C thì quá trình biến tính này cũng xãy ra. Khi muối tôm ở nhiệt đô cao thì quá trình biến tính này xãy ra.
2.2.4.4 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình thủy phân protein
Quá trình thủy phân protein bị ảnh hưởng chủ yếu bởi hàm lượng muối ăn và quá trình lên men lactic.
Ảnh hưởng của nồng độ muối ăn:
Muối ăn có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của quá trình thủy phân protein ở tôm cũng như sự tạo ra các acide amin trong sản phẩm tôm chua. Muối ăn có tác dụng tích cực là kìm hãm hoạt động của các vi khuẩn gây thối cũng như giảm hoạt tính của ezyme protease do chúng sinh ra.
Nhìn chung hàm lượng muối ăn càng cao càng làm chậm lại tốc độ thủy phân protein nhưng cũng làm chậm lại quá trình lên men lactic.
Ảnh hưởng của quá trình lên men lactic:
Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic chuyển đường thành acide lactic và các acide hữu cơ khác. Các acide này tạomôi trường pH thấp (4-4.5), môi trường này ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein.Một mặt nó tạo môi trường thích hợp cho các enzyme protease hoạt động. Mặt khác nó ức chế hầu hết hoạt động của các vi khuẩn gây thối và cũng hạn chế luôn việc tổng hợp enzyme này của các vi khuẩn gây thối. Như vậy tác động này có hai mặt.
Vi khuẩn lactic cũng có khả năng tổng hợp enzyme protease tham gia vào quá trình thủy phân protein nhưng enzyme này có hàm lượng ít và hoạt tính không cao.