NẤM MEN và nấm mốc TRONG sản XUẤT THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BÁO CÁO KỸ THUẬT CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC NẤM MEN VÀ NẤM MỐC TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM LÊN MEN MỘT QUY TRÌNH SINH HỌC LÂU ĐỜI NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ HỌC P.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO KỸ THUẬT CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC NẤM MEN VÀ NẤM MỐC TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM

LÊN MEN: MỘT QUY TRÌNH SINH HỌC LÂU ĐỜI

NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ HỌC PHẦN: NNP614

CÁN BỘ GIẢNG DẠY

PGS TS NGUYỄN CÔNG HÀ

HỌC VIÊN THỰC HIỆN HUỲNH THÀNH CÔNG – M2221001

2022

MỤC LỤC

Nấm men và nấm mốc trong sản xuất thực phẩm lên men: một quy trình sinh học cổ đại 3

Giới thiệu 3

Đồ uống có cồn 4

Rượu 5

Bia 5

Thực phẩm Châu Á 6

Rượu sake hoặc rượu gạo 7

Shoyu hoặc nước tương 7

Bánh mì 7

Bánh mì chua 8

Phô mai làm chín mốc 8

Ca cao 9

Thịt chế biến 9

Kết luận 9

Kiến nghị 10

TÀI LIỆU THAM KHẢO 11

Nấm men và nấm mốc trong sản xuất thực phẩm lên men: một quy trình sinh học cổ đại

Marina Venturini Copetti

Quá trình lên men các nguồn carbon bởi nấm dẫn đến sản xuất thực phẩm

và đồ uống là một trong những công nghệ lâu đời nhất và có ý nghĩa kinh tế nhất trong tất cả các công nghệ sinh học Ngoài ra, một số thực phẩm lên men truyền thống đòi hỏi thời gian chín để phát triển các đặc điểm cảm quan tốt nhất của chúng Vào thời cổ đại, quá trình lên men được thực hiện một cách tự phát Với

sự phát triển của khoa học, các chủng đơn lẻ đã được chọn lọc và thích nghi để

sử dụng làm những nguyên liệu khởi đầu trong một số quy trình sản xuất thực phẩm quy mô lớn Hiện nay, mối quan tâm về sự hồi sinh thấy rõ của quá trình lên men phức tạp đang diễn ra, cũng như việc sử dụng các chủng hỗn hợp để sản xuất thực phẩm và đồ uống với hương vị đa dạng và đặc biệt hơn được gây ấn tượng bởi sự tương tác giữa các vi sinh vật phức tạp hơn và các chức năng sức khỏe có liên quan

Giới thiệu

Nấm, cả nấm men và nấm sợi, nhờ tính linh hoạt trong trao đổi chất của chúng, có vai trò quan trọng trong các quy trình công nghiệp thực phẩm Vai trò của nấm men đối với việc sản xuất thực phẩm lên men đã được xác định rõ ràng Một nghiên cứu tiết lộ rằng các loại nấm men công nghiệp khác biệt về mặt di truyền và kiểu hình với các chủng hoang dã và xuất phát từ một số ít chủng tổ tiên thích nghi với môi trường nhân tạo (nhóm gồm: các chủng Châu Á như men rượu sake, một nhóm chủ yếu chứa men rượu vang, một nhóm hỗn hợp có chứa men bánh mì và các loại men khác và hai họ men bia riêng biệt) Ngược lại, các loại thực phẩm có nấm mốc nói chung được coi là không đủ tiêu thụ, nhưng các loại nấm mốc được chọn có lợi cho việc sản xuất một số loại thực phẩm hoặc nguyên liệu nhất định (Hình 1)

Hình 1.Tầm quan trọng của nấm trong một số chế biến sinh học sản xuất

nguyên liệu và thực phẩm công nghiệp

Hệ sinh vật nấm đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển các đặc điểm cảm quan đặc thù của một số thực phẩm lên men truyền thống, tham gia vào quá trình trao đổi chất thông qua sản xuất nhiều enzym và chất chuyển hóa trong suốt giai đoạn chín Những hệ sinh vật này đôi khi rất đa dạng và chỉ được cấy vào sản phẩm một cách tự phát, tùy thuộc vào môi trường phát triển Trong các trường hợp khác, các chủng nấm có thể được lựa chọn và sử dụng làm nguyên liệu khởi động, thúc đẩy quá trình lên men và tiêu chuẩn hóa thực phẩm được sản xuất

Bài đánh giá này sẽ tập trung vào việc sử dụng nấm men và nấm mốc làm tác nhân xử lý sinh học để sản xuất thực phẩm thông qua quá trình lên men, nêu bật các quy trình cổ xưa hiện đang được phát triển ở cấp độ công nghiệp

Đồ uống có cồn

Saccharomyces sp là chi nấm men chính liên quan đến sản xuất đồ uống

có cồn Có lẽ các quy trình được hiểu rõ nhất là rượu và bia Bên cạnh việc sử

dụng hiệu quả của Saccharomyces như là nguyên liệu khởi đầu, các loại nấm men không phải Saccharomyces được sử dụng trong quá trình đồng lên men của

đồ uống tác động đến các cấu trúc cảm quan bằng cách làm tăng độ phức tạp và

sự phong phú cảm quan

Rượu

Sản xuất rượu là một công nghệ sinh học cổ đại, và các hoạt động cơ bản của các nhà máy rượu hiện đại về nguyên tắc giống với các hoạt động truyền thống: Chiết xuất đường từ nho và lên men bằng nấm men để sản xuất đồ uống

có cồn Nó có thể được thực hiện một cách tự phát trên khắp các vi sinh vật nội sinh từ bề mặt nho và rượu nho hoặc sử dụng vi sinh vật ngoại sinh từ quá trình nuôi cấy ban đầu của các chủng nấm men đơn lẻ hoặc hỗn hợp Các nhà máy rượu vang hiện đại, quy mô lớn thường sử dụng các mẫu cấy ban đầu được chọn

lọc đặc biệt của nấm men Saccharomyces cerevisiae

Quá trình lên men tự nhiên của nước nho được thúc đẩy bởi một cộng

đồng vi sinh vật phức tạp Một sự chuyển đổi nấm men từ Hanseniaspora thành

Saccharomyces đã được thiết lập, do sự khác biệt về độ nhạy cảm của các chủng

đối với etanol được tạo ra và do đó, quần thể nấm men được tạo ra dựa trên tính chọn lọc

Sự phổ biến công nghệ của việc sử dụng các chủng S cerevisiae chọn lọc đã

đơn giản hóa quá trình lên men, mặc dù gần đây người ta ngày càng quan tâm đến việc lên men hỗn hợp được kiểm soát bằng cách sử dụng nhiều hơn một chủng nấm men chọn lọc Các vi sinh vật được chọn và thậm chí cả trình tự và thời gian cấy giống có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến cấu trúc cảm quan của rượu vang

Việc sử dụng chất cấy phức tạp hơn và được kiểm soát (cấy ghép hoặc

cấy tuần tự với các chủng không phải Saccharomyces và S cerevisiae) và sự hồi

sinh của quá trình lên men tự phát, được dán nhãn là 'lên men hoang dã', là những xu hướng gần đây trên thị trường rượu vang Những loại sản phẩm này đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng về thực phẩm tự nhiên và / hoặc đặc biệt hơn; sự đa dạng của quần thể vi sinh vật của quá trình lên men tự nhiên (hoặc tự phát) và tuần tự có thể mang lại sự phức tạp và đa dạng hóa mong muốn cho những loại rượu này

Bia

Sản xuất bia là một trong những mục tiêu theo đuổi của con người cổ đại, đại diện cho một trong những bước đột phá đầu tiên trong công nghệ sinh học Khác với các loại đồ uống có cồn khác được tạo ra từ quá trình lên men các loại đường trái cây đơn giản, bia được tạo ra thông qua quá trình lên men từ các

nguồn dẫn xuất tinh bột Trước tiên, tinh bột phải được hòa tan trong dịch chua bằng cách sử dụng các enzym để tạo ra nhiều đường đơn hơn, có thể lên men thành rượu etylic, carbon dioxide và các sản phẩm phụ lên men khác, bao gồm

cả rượu và este cao hơn, thông qua tác động của nấm men, chủ yếu là

Saccharomyces sp

Hầu hết hương vị và mùi thơm đặc biệt của bất kỳ loại bia nào được xác định bởi chủng nấm men và điều kiện lên men Phần lớn bia được tiêu thụ trên khắp thế giới là bia lager lên men chìm và bia ale lên men nổi, được lên men với

các chủng nấm men Saccharomyces pastorianus [Saccharomyces uvarum

(carlsbergensis)] ở 7–10 oC và S cerevisiae ở 18–25 oC , tương ứng

Trong những năm gần đây, với sự phát triển và thành công của các loại bia thủ công, các nhà sản xuất bia cũng bắt đầu sử dụng men không thông thường để tác động đến hương thơm và hương vị và tạo ra các sản phẩm khác

biệt Brettanomyces và các loại men không thông thường khác sẽ rất hấp dẫn để

phát triển các loại bia đặc biệt, vì mang lại hương vị tự nhiên ngoài phạm vi của

các loài Saccharomyces thông thường, dẫn đến các sản phẩm có thành phần

hương vị hấp dẫn mới lạ

Các loại bia thủ công cũng không được tiệt trùng và không được lọc, do

đó, có khả năng cung cấp các loại men vi sinh Bao gồm S cerevisiae var

boulardii trong hỗn hợp nguyên liệu khởi đầu làm tăng hoạt tính chống oxy hóa

và hàm lượng polyphenol trong bia mà không ảnh hưởng tiêu cực đến hương thơm của bia

Thực phẩm Châu Á

Nhiều loại thực phẩm lên men của Châu Á sử dụng nấm để sản xuất Các

loại nấm mốc Aspergillus oryzae và Aspergillus sojae đóng một vai trò quan

trọng trong một số phương pháp chế biến thực phẩm Châu Á, thông qua việc sử dụng chúng làm nguyên liệu khởi động để chuẩn bị koji, một nguồn enzyme nấm (cả amylolytic, lipid và proteolytic) cần thiết cho quá trình đồng hóa chất dinh dưỡng của các vi sinh vật khác trong các quá trình lên men tiếp theo Koji cũng góp phần tạo nên màu sắc, hương vị và mùi thơm, những yếu tố quan trọng đối với đặc tính chung của các sản phẩm lên men, chẳng hạn như nước tương và rượu sake Trong thời gian gần đây, những nỗ lực đã được thực hiện để khám phá các tác dụng tăng cường sức khỏe của Koji và việc tiêu thụ các sản phẩm có nguồn gốc từ nó, bao gồm các hoạt động chống oxy hóa, giảm đau, chống ung thư và điều chỉnh căng thẳng, khả năng loại bỏ chất gây dị ứng gluten và giảm cholesterol

Rượu sake hoặc rượu gạo

Sake là một loại đồ uống có cồn của Nhật Bản được làm từ gạo và được sản xuất bằng phương pháp lên men hỗn hợp của nấm mốc và nấm men trong hai giai đoạn Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, gạo được hấp, làm nguội,

cấy A oryzae, và giữ ở 30 oC trong hai ngày để sản xuất koji Sau đó, koji được

trộn với gạo hấp, nước và cấy S cerevisiae để lên men rượu Cần khoảng hai

tháng để hoàn thành tất cả các bước lên men và thu được rượu sake

Sự phát triển của rượu sake cao cấp dựa trên độ chua đã bắt đầu ở Nhật Bản trong những năm gần đây; do đó, ngành công nghiệp rượu sake đã bước sang một kỷ nguyên mới, và việc sử dụng các loại men khác nhau đang trở nên phù hợp và giống như một số loại rượu vang, có thể thúc đẩy chứng nhận chỉ dẫn địa lý

Shoyu hoặc nước tương

Shoyu hay nước tương là một loại gia vị lỏng truyền thống của Nhật Bản cũng được sản xuất bằng quy trình lên men hai giai đoạn, trong đó có sự xuất

hiện của một nhóm các loài nấm sợi và nấm men Nấm sợi A oryzae hoặc A

sojae được trồng trên hỗn hợp đậu nành hấp, lúa mì nứt và cám lúa mì để sản

xuất koji Koji sau đó được trộn với nước và muối, sau 6-12 tháng lên men Sản phẩm lên men sau đó được ép để tạo ra nước trái cây lên men, shoyu

Hương vị của nước tương chủ yếu được xác định bởi các proteinase, mylase

và các enzym khác được tổng hợp bởi các loài nấm mốc được sử dụng Ngược lại,

các loại nấm men như Hansenula spp và Zygosaccharomyces rouxii có một vai trò

quan trọng đối với sự phát triển của hương vị thơm, và vi khuẩn như

Tetragonococcus halophila đối với mùi thơm có tính axit và hình thức rõ ràng

Ngoài các hợp chất tạo vị và tạo mùi thơm, nước tương còn chứa một số thành phần hoạt tính sinh học có tác dụng hạ huyết áp, chống ung thư, chống vi trùng, chống oxy hóa và chống hoạt động tiểu cầu

Bánh mì

Bánh mì là một loại thực phẩm được chế biến bằng cách nướng bột lên men, chủ yếu được làm từ bột mì, nước và chất làm dậy bột Quá trình lên men xảy ra thông qua quá trình chuyển hóa các carbohydrate phức tạp có thể lên men (như sucrose, maltose và tinh bột) từ bột nhào thành glucose và fructose bởi nấm

men S cerevisiae Trong quá trình nướng, sự biến tính của protein dẫn đến sự

cứng lại của cấu trúc glutinic, quyết định sự bảo toàn về hình dạng và thể tích của bánh mì

Bên cạnh hoạt động như tác nhân làm dậy bột, S cerevisiae gây ấn tượng

với hương vị tinh tế, chủ yếu thông qua sự tổng hợp các axit hữu cơ và các sản

phẩm dễ bay hơi Ngược lại, bột chua là sự kết hợp của S cerevisiae với các loài

nấm men khác và lactobacilli có thể dẫn đến việc tạo ra một sản phẩm axit hơn

và có hương vị đặc biệt

Bánh mì chua

Bột chua là một hỗn hợp bột ngũ cốc và nước được lên men tự nhiên bằng cách ủ kín với nấm men và vi khuẩn axit lactic dị hình

Việc sử dụng bột chua trong làm bánh là một công nghệ cổ đại hiện nay đang trải qua một sự hồi sinh của sự quan tâm Sản xuất bánh mì dựa vào việc

sử dụng bột chua làm chất dậy bột trong hầu hết lịch sử loài người; việc sử dụng men làm bánh có từ 150 năm trước Công nghệ bột chua vẫn được duy trì ở các nước châu Âu chủ yếu là do bột lúa mạch đòi hỏi quá trình axit hóa để đạt được chất lượng bánh mì tối ưu Một số loại bánh mì làm từ bột chua nổi tiếng là bánh

mì ngọt từ các nước Địa Trung Hải, chẳng hạn như panettone và colomba, cũng như bánh mì San Francisco

Bột chua thúc đẩy sự cải thiện cấu trúc, mùi thơm, sự ngon miệng, giá trị dinh dưỡng và thời hạn sử dụng kéo dài của bột nhào, chủ yếu là do tính ổn định của nó chống lại sự hư hỏng do nấm Bên cạnh đó, trong những năm gần đây, các tính năng chức năng / dinh dưỡng của quá trình lên men bột chua (chẳng hạn như trong số những khả năng làm giảm chỉ số đường huyết, tăng sinh khả dụng khoáng chất và giảm hàm lượng gluten) đã được nhấn mạnh

Phô mai làm chín mốc

Phô mai chín mốc có hai loại chính: phô mai chín mốc bề mặt (chẳng hạn

như Camembert và Brie, thường được làm chín bởi Penicillium camemberti, tạo

thành một lớp vỏ trắng mịn như nhung) và phô mai chín mốc bên trong (hoặc

phô mai xanh, được làm chín bởi Penicillium roqueforti, như Danablu,

Roquefort, Stilton và Gorgonzola)

Về cơ bản, quá trình sản xuất và làm chín các loại phô mai chín mốc có sự tham gia của vi khuẩn axit lactic là những nguyên tố chính khởi đầu, bên cạnh nấm men và nấm mốc Hệ sinh vật nấm có liên quan đáng kể đến việc tiêu thụ axit lactic và lactate do vi khuẩn axit lactic tạo ra, nâng cao độ pH, cũng như trong quá trình phân giải protein và lipid, là các quá trình cơ bản để làm chín Loại axit và nồng độ của axit, rượu chính và rượu thứ cấp, hợp chất cacbonyl, este và hydrocacbon quyết định mùi / hương vị đặc biệt của những loại phô mai này Sự tương tác giữa các vi sinh vật với các yếu tố môi trường của chúng và

giữa các vi sinh vật với nhau là yếu tố quyết định trong việc kiểm soát quá trình chín và các đặc tính cảm quan của phô mai

Ca cao

Ca cao là nguyên liệu chính để sản xuất sô cô la Mục tiêu chính của quá trình lên men ca cao là loại bỏ chất nhầy và phát triển các tiền chất tạo hương vị

sô cô la Chất nhầy của hạt ca cao giàu đường được lên men bởi nấm men; các lá mầm màu tím của hạt trở thành màu nâu trong quá trình lên men kéo dài một tuần, được sấy khô và rang

Các quần thể vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men ca cao một cách

tự phát chứng tỏ sự tương tác giữa nấm men và vi khuẩn, với vai trò phụ thuộc lẫn nhau được xác định rõ ràng Các quá trình lên men này bị chi phối bởi nấm men và cả vi khuẩn axit lactic và vi khuẩn axit axetic, liên tiếp nhất định Nấm

men (hầu hết Saccharomyces sp Và Candida sp.) sinh sôi sớm, dẫn đến sản xuất

etanol, tiết ra enzym pectinolytic và chuyển hóa axit xitric, làm tăng pH Tiếp theo là giai đoạn vi khuẩn chiếm ưu thế; chủ yếu là vi khuẩn microaerophilic axit lactic và vi khuẩn axit axetic oxy hóa ethanol

Thịt chế biến

Trong thế kỷ XXI, việc sản xuất xúc xích vẫn được làm theo công thức cổ xưa: thịt băm nhỏ, ướp muối và gia vị, nhồi vào vỏ, lên men và làm chín Sự phát triển của nền công nghiệp dẫn đến việc sử dụng các nguyên liệu ban đầu nhưng một số nhà sản xuất vẫn đang sản xuất xúc xích lên men thủ công với quá trình lên men tự phát

Hệ sinh thái của xúc xích lên men rất phức tạp và bao gồm các loại vi khuẩn, nấm men và nấm mốc khác nhau, với một hệ vi sinh vật cụ thể đặc trưng cho vùng hoặc khu vực sản xuất chúng Trong giai đoạn làm chín, các enzym của thịt, được hỗ trợ chủ yếu bởi vi khuẩn axit lactic, góp phần vào quá trình lên men, cải thiện mùi vị và axit hóa sản phẩm Nấm cũng có một vai trò quan trọng, vì chúng tạo ra nhiều enzym phân giải chất béo và phân giải protein liên

quan đến sự phát triển các hương vị cụ thể trong thịt khô Debaryomyces

hansenii là một trong những loại nấm men chủ yếu trong các sản phẩm thịt và

các loài Penicillium là loại nấm sợi phổ biến nhất sinh sống ở cả các sản phẩm

thịt lên men khô sản xuất và công nghiệp

Kết luận

Bài đánh giá này đã tóm tắt một số quy trình chế biến sinh học cổ xưa nhất và thích nghi với công nghiệp nhất đối với thực phẩm thông qua sự phát triển của nấm Ngay cả khi các nguyên liệu khởi đầu được áp dụng trong chế

biến thực phẩm hiện đại để cải thiện quá trình lên men và tiêu chuẩn hóa sản phẩm, quá trình lên men tự phát vẫn được duy trì và ở một mức độ nhất định đang cho thấy sự hồi sinh được quan tâm do hương vị đa dạng và đặc biệt gây ấn tượng bởi các vi sinh vật khác nhau tương tác trong thực phẩm lên men, cũng như do một số lợi ích sức khỏe liên quan

Kiến nghị

Sản xuất rượu vang sử dụng nguyên liệu chuối xiêm bằng cách bổ sung

nấm men Saccharomyces cerevisiae