Chủng khởi động là chế phẩm dạng đông khô để cấy trực tiếp tuy nhiên cần phải huyền phù hóa chế phẩm trong nước vô trùng trước khi cấy vào hỗn hợp thịt.
3.7.2 Các biến đổi: không đáng kể
Quá trình này được thực hiện trong thiết bị hình trụ đứng. Chế phẩm được cho vào nước vô trùng ở nhiệt độ 20oC. Chế phẩm phải được cho vào hỗn hợp thịt sau khi đã phối trộn gia vị, phụ gia và phải cho vào trong vòng 45 phút sau khi hòa vào nước.
Thông số công nghệ
Nhiệt độ nước: 20oC Tỉ lệ nước - giống: 40:1
3.8 Phối trộn 3.8.1 Mục đích
- Hoàn thiện: Bổ sung thêm da cắt sợi,gia vị tạo mùi đặc trưng và ổn định cấu trúc sản phẩm.
- Chuẩn bị: Bổ sung giống, chuẩn bị cho qúa trình lên men.
3.8.2 Các biến đổi
- Vật lý: Nhiệt độ khối thịt tăng.
- Hóa học: Các phần tử của các cấu tử trong hỗn hợp có điều kiện tiếp xúc với nhau nhiều hơn, làm tăng liên kết hóa học, tạo độ đồng nhất cao cho sản phẩm
3.8.3 Thiết bị
Hình 11: Máy trộn
Hỗn hợp thịt, da heo, tỏi, tiêu hạt, ớt và giống được cho vào từ trên đỉnh. Thịt và da được phối trộn theo tỉ lệ: 70:30. Thiết bị trộn bằng hệ thống các cánh khuấy thiết
kế đặc biệt như hình (1), (2), (3), giúp quá trình trộn đều các thành phần, hỗn hợp sau trộn tương đối đồng nhất. Thông số công nghệ v = 110 rpm 3.9 Nhồi định lượng 3.9.1 Mục đích
- Hoàn thiện:cho sản phẩm có hình dạng, kích thước ổn định.
- Bảo quản: Quá trình nhồi (chân không) cộng với việc vô bao bì còn có tác dụng hạn chế sự xâm nhập của oxy và các loại vi sinh vật gây hại cho sản phẩm
3.9.2 Các biến đổi
- Vật lý: tạo hình dạng cố định, bề mặt căng đều, tăng giá trị cảm quan.
- Hóa lý: Tăng độ kết dính của khối thịt, đồng thời cố định hệ gel cho sản phẩm
3.9.3 Thiết bị
Hỗp hợp thịt sau khi xay nhuyễn sẽ được chuyển qua máy nhồi. Tại đây, hỗn hợp sẽ được cho qua một hệ thống đường ống và được vô bao bì. Quá trình vô bao bì tạo môi trường kín, yếm khí cho hoạt động lên men của vi khuẩn sau này. Toàn bộ quá trình được thực hiện ở chế độ chân không nhằm hạn chế tối đa sự nhiễm khuẩn cho sản phẩm .
Thiết bị: Máy nhồi thịt chân không
Hình 12: Máy nhồi thịt chân không
Thông số công nghệ
- Áp suất p = 0.2 – 0.3 at.
- Có khả năng đề kháng cơ học.
- Sử dụng bao bì PE để nhồi
3.10 Bao gói
3.10.1 Mục đích: hoàn thiện sản phẩm
Từng cây nem sẽ được bao gói với qui cách trình bày hấp dẫn, nâng cao giá trị sử dụng của sản phẩm. Sử dụng bao bì PE để bao gói. Việc bao gói sản phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân phối sản phẩm đến tay người tiêu dùng.
3.10.2 Các biến đổi: không đáng kể.
3.10.3 Thiết bị: Quá trình bao gói được thực hiện thủ công
3.11 Lên men
3.11.1 Mục đích: chế biến
Đây chính là công đoạn chính tạo nên hương vị đặc trưng của sản phẩm nem chua. Nem chua là sản phẩm của quá trình lên men thịt và quá trình lên men thịt chính là kết quả của quá trình lên men lactic bởi sự hoạt động của vi khuẩn lactic có sẵn trong không khí, trên bề mặt của các dụng cụ chế biến, của vật liệu làm bao bì và nguyên liệu được sử dụng để lên men lactic chính là đường.
3.11.2 Biến đổi
- Hóa sinh:
Quá trình sản xuất nem chua là một quá trình sinh hoá phức tạp, trong đó đường dưới tác dụng của vi khuẩn lactic chuyển hoá dần thành acid lactic, giảm pH của thịt, ức chế sự phát triển của các vi sinh vật gây thối rữa. Protein thịt dưới tác dụng của enzyme protease sẽ bị cắt thành các phân tử polypeptide và acid aminee vừa làm cho thịt có mùi vị thơm ngon hơn, dễ tiêu hoá.
• Quá trình lên men lactic:
Lên men lactic là một quá trình sinh hoá phổ biến trong thiên nhiên, đó là quá trình chuyển hoá vật chất glucide thành acid lactic nhờ hoạt động sống trực tiếp của hệ vi sinh vật lactic.
Năng lượng tạo ra được dùng cho các quá trình sinh hoá cần thiết trong điều kiện yếm khí. Có 2 kiểu lên men lactic: lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình:
Sơ đồ chuyển hoá
Lên men lactic đồng hình:
Sự chuyển hoá đường thành acid lactic đi theo chu trình Embden – Mayerhoff, lên men rượu đến giai đoạn tạo thành acid pyruvic. Acid này được khử 2 nguyên tử H nhờ hoạt động của enzyme lacticodehydrogenase để trở thành acid lactic (chiếm tới 90%). Kiểu lên men này rất có ý nghĩa về mặt công nghiệp.
Tùy thuộc vào tính đặc hiệu quang học của enzyme lacaticodehydrogenase và sự có mặt của lactataxemase mà loại acid lactic dạng nào được tạo ra (D hay L).
Lên men lactic dị hình:
Quá trình diễn ra phức tạp hơn, sản phẩm tạo thành ngoài acid lactic còn có một lượng lớn các sản phẩm phụ khác như aldehyde, keton, rượu ethylic, CO2, một số chất thơm như diacetyl ester.
Số lượng sản phẩm phụ này phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môi trường dinh dưỡng cũng như điều kiện ngoại cảnh. Nói chung acid lactic chiếm khoảng 40% lượng đường đã phân huỷ, acid succinic gần 20%, rượu ethylic 10% và các khí khoảng 20%. Đôi khi lượng khí tạo ra ít hơn, thay vào đó là acid formic.
Trong quá trình lên men lactic dị hình, glucose được chuyển hóa theo chu trình Embden – Mayerhoff, còn hydro tách ra khi dehydro hóa triosephosphate được chuyển đến pyruvat. Vì trong nguyên sinh chất của vi khuẩn lên men lactic dị hình không có enzyme carboxylase cho nên acid pyruvic không phân hủy nữa mà tiếp tục khử thành acid lactic theo sơ đồ chuyển hóa dưới đây:
Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen từ dehydrase theo phương trình:
Acid succinic tạo thành từ acid pyruvic do tác dụng với CO2 và tiếp theo là sự tiếp nhận hydrogen từ dehydrase theo phương trình sau:
Ethanol và acid acetic tạo thành nhờ men aldehydrase từ acetaldehyde theo phương trình:
Việc sinh ra các khí liên quan đến điều kiện yếm khí, tỉ lệ các hợp chất phụ sinh ra phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng và loại vi khuẩn lactic.
Quá trình lên men lactic cần có sự lên men đồng thời giữa lên men đồng hình và dị hình, vì quá trình lên men lactic dị hình tạo ra các sản phẩm là các cấu tử hương tạo mùi thơm cho sản phẩm.
Acid lactic tạo thành tích tụ trong sản phẩm có tác dụng kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật có hại, nhất là vi sinh vật gây thối rữa. Do đó làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Mặt khác, các vi khuẩn lactic trong quá trình lên men còn có khả năng tổng hợp vitamine B1, làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm
Quá trình lên men lactic trong nem chua được chia làm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Bắt đầu có sự hoạt động của vi khuẩn lactic và một vài vi sinh vật khác có sẵn trong nguyên liệu đầu, khả năng sinh tổng hợp acid lactic kém.
Giai đoạn 2: Vi khuẩn lactic phát triển mạnh mẽ và acid lactic được tạo ra nhiều làm giảm pH của khối nguyên liệu xuống thấp, từ đó có khả năng ức chế sự hoạt động của các loài vi sinh vật khác. Đây là giai đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất nem chua, vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng cũng như giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Giai đoạn 3: Do acid lactic tích tụ nhiều, làm pH giảm mạnh, từ đó dẫn đến sự ức chế ngay cả đối với vi khuẩn lactic.
Trong công nghiệp, nem sau quá trình lên men khoảng 3 ngày se được đưa vào kho bảo quản mát lạnh ờ 3 - 4o C nhằm dừng lại ở giai đoạn 2, không cho chuyển sang giai đoạn 3 trong quá trình bảo quản và tiêu thụ.
Sự sản sinh những chất ức chế
Từ lâu người ta nhận ra rằng vi khuẩn lactic có khả năng sinh ra, trong quá trình phát triền, những chất có tính kháng khuẩn như: các acid hữu cơ, hydro peroxide... Nhờ khả năng đó, vi khuẩn lactic làm tăng chất lượng an toàn vệ sinh cho sản phẩm thịt lên men.
Sự tích tụ acid trong quá trình lên men có thể ngăn chặn, thậm chí tiêu diệt một số vi sinh vật gây ngộ độc và gây hư hỏng. Dưới dạng hòa tan, acid lactic và acid acetic khuếch tán thụ động qua màng tế bào những vi khuẩn này, làm rối loạn những chúc năng sinh học của chúng. Về mặt cảm quan, một lượng vừa phải acid acetic trong sản phẩm không làm thay đổi đáng kể chất lượng của sản phẩm. Tuy nhiên, khả năng kháng khuẩn của acid acetic, ở cùng độ pH, mạnh hơn acid lactic. Sự nhạy cảm với những acid này của vi khuẩn thay đổi tùy loài và tùy thuộc vào những yếu tố khác như: hoạt độ nước, sự có mặt các chất hòa tan khác.
Nhiều nghiên cứu đã tìm hiểu về khả năng kháng khuẩn của bacteriocin, một chất sinh ra bởi vi khuẩn lactic. Khả năng kháng khuẩn của chúng sẽ được nói kỹ hơn ở phần sau.
• Sự acid hóa:
Trong lên men lactic, vi khuẩn lactic có nhiệm vụ sinh ra acid lactic từ nguồn carbohydrate, từ đó dẫn tới sự giảm độ pH của sản phẩm.
Sự acid hóa thúc đẩy sự tạo gel của các protein mô cơ trong thịt, sự phân cắt các mạch protein cũng như sự gắn kết các mạch ngắn này lại. Ngoài ra, sự tích tụ acid lactic còn ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh tạp nhiễm vào thịt. Cuối cùng, thịt đạt đến độ chín nhờ pH giảm dần đến điểm đẳng điện của các protein. Ngoài ra, điều kiện pH thấp cũng thúc đẩy các quá trình tạo màu cho sản phẩm.
Trong những sản phẩm lên men thịt, lượng acid lactic đưa vào thường là 106CFU/g thịt ở những sản phẩm lên men thịt của châu Âu và 108CFU/g thịt đối với vi khuẩn des Lactococcus lactis.
• Sự thủy phân Protein
Một số vi khuẩn lactic như Lb. casei, Lb. plantarum, Lb. curvatus và Lb. sakei
có khả năng thủy phân thủy phân protein khá tốt và đóng vai trò chính trong việc phân hủy protein thành các peptide và acid amine. Enzyme protease, peptidase của chúng phân cắt các oligopeptide và dipeptide. Các amino acid sau đó sẽ được phân hủy tạo thành các acid bay hơi và các hợp chất sulfur. Acid lactic và các các acid hữu cơ khác được tạo ra trong quá trình dị hóa carbohydrate cùng các peptide và amino acid được sinh ra trong quá trình thủy phân protein sẽ tạo nên vị đặc trưng cho sản phẩm thịt lên men. Vì thế những vi khuẩn này đóng vai trò tạo hương và cấu trúc cho sản phẩm thịt lên men.
Đây là quá trình biến đổi có ý nghĩa rất quan trọng đối với chất lượng của sản phẩm, vừa có tác dụng tăng giá trị dinh dưỡng vừa góp phần nâng cao tính cảm quan cho sản phẩm.
• Sự thủy phân chất béo
Sự thủy phân chất béo có thể tạo ra những acid béo mạch ngắn, tăng mùi vị cho sản phẩm thịt lên men. Vi khuẩn lactic không có enzyme thủy phân chất béo. Quá trình này được thực hiện bởi một số vi khuẩn khác trong hệ vi sinh vật trong thịt như
Micrococcus hay Staphylococcus (St. xylosus ou St. carnosus).
- Vật lý:
Độ dai, độ dẻo tăng, khối lượng nem cũng thay đổi một phần sau quá trình lên men.
- Hóa lý:
• Sự tạo gel protein
Khả năng tạo gel là một tính chất chức năng quan trọng trong việc tạo cấu trúc, hình thái cho nhiều sản phẩm thịt nói chung và cho nem chua nói riêng.
Gel protein được tạo ra khi các protein bị biến tính tập hợp lại tạo thành một mạng lưới không gian có trật tự. Khi protein bị biến tính thì các cấu trúc bậc cao bị
phá huỷ, liên kết giữa các phân tử bị đứt, mạch peptid bị giãn ra, các nhóm hợp nước ẩn bên trong bây giờ xuất hiện ra ngoài. Các mạch polypeptid đã bị duỗi ra trở nên gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau mà mỗi vị trí tiếp xúc là một nút, phần còn lại hình thành mạng lưới không gian ba chiều vô định hình, rắn, trong đó có chứa đầy pha phân tán (H2O).
Các nút mạng lưới có thể được tạo ra do tương tác giữa các nhóm kỵ nước. Khi các nhóm này gần nhau, tương tác với nhau hình thành ra liên kết hydrophop (kỵ nước hay ưa béo), các phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và có khuynh hướng tụ lại. Tương tác ưa béo thường được ổn định và tăng cường khi tăng nhiệt độ, làm cho các mạch polypeptid sít lại với nhau hơn, khiến cho khối gel trở nên cứng hơn. Các nút lưới có thể tạo ra do các liên kết hyđro giữa các nhóm peptit với nhau, giữa nhóm OH của serin, threonin hoặc tironin với các nhóm COOH của axit glutamic hoặc axit aspartic. Liên kết hyđro là liên kết yếu, tạo ra một độ linh hoạt nào đó giữa các phân tử với nhau, do đó làm cho gel có được một độ dẻo nhất định.
Trong quá trình lên men thịt, pH giảm từ 5,6-6,2 xuống đến 4,5-5,0 đến gần điểm đẳng điện pI của mô cơ thịt, tạo điều kiện cho quá trình đông tụ và biến tính để thúc đẩy quá trình tạo gel protein. Kết quả tạo cấu trúc rắn chắc cho sản phẩm.
Nhờ khả năng này mà các sợi thịt (bì) của nem chua có khả năng liên kết tạo khối gel làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan của nem chua.
- Sinh học:
Hàm lượng vi sinh vật tăng (vi khuẩn lên men lactic có lợi cho hệ tiêu hóa), thành phần dinh dưỡng (các chất thay đổi) làm cho giá trị năng lượng của nem thay đổi.
- Cảm quan:
• Sự biến đổi màu sắc
Màu sắc đặc trưng của sản phẩm thịt được đặc trưng bởi các sắc tố có trong thịt mà chủ yếu là myoglobin.
Trong quá trình lên men pH giảm làm cho dạng cấu tạo hóa học của sắc tố thay đổi. Myoglobin chuyển sang dạng metmyoglobin nên làm cho thịt có màu đỏ thẫm. Ngoài ra màu sắc của nem còn bị thay đổi bởi một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh ra các peroxide.
Một số vi khuẩn không lên men lactic có mặt trong hệ vi khuẩn thịt lên men như St. xylosus, St. carnosus, St. simulans có khả năng chuyển hóa nitrate thành nitrite cũng như tham gia tạo ra hợp chất nitroso- (nitosomyoglobin hay nitrosoheme) tạo màu đỏ hồng cho sản phẩm.
• Sự biến đổi hương thơm
Hương thơm của sản phẩm thịt lên men được tao ra bởi các loại gia vị và các acid sinh ra trong quá trình lên men. Với nồng độ acid càng cao thì hương thơm càng mạnh. Chủng Lactobacillus ngoài vai trò chính là sinh acid lactic, còn có khả năng sinh ra các chất tham gia vào quá trình tạo hương thơm cho sản phẩm.
Những chất sinh hương cũng đến từ quá trình thuỷ phân Phospholipid và triglyceride cũng như sự thuỷ phân protein thành các a. amin và các peptide. Việc tạo ra acid amin có thể bằng con đường decarboxyl hay con đường khử amin sinh ra các hợp chất thơm.
Một số hợp chất tạo hương thơm cho sản phẩm phải kể đến là các hợp chất alcohol, aldehyde, ester cùng các acid bay hơi. Quá trình oxi hóa lipid cũng góp phần tăng cường hương vi cho sản phẩm nem chua. Bên cạnh đó, các gia vi được bổ sung vào trong quá trình sản xuất cũng góp phần tạo hương cho sản phẩm.
- Các yếu tố ảnh hưởng
• Thành phần nguyên liệu
Quá trình lên men lactic là quá trình chuyển hóa hexose thành acid lactic. Do đó hàm lượng acid lactic được tạo thành trong quá trình lên men có liên quan chặt chẽ đến hàm lượng đường có trong nguyên liệu ban đầu.
• Hệ vi sinh vật
Quá trình lên men lactic là quá trình sinh hóa được thực hiện bởi vi khuẩn