QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

Các loại nước chấm lên men được sản xuất từ đậu nành có một lịch sử sản xuất lâu đời

MỤC LỤC

Phần 1: TỞNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG

1.1 Lịch sử phát triển của nước tương:

1.2 Giá trị thực phẩm của nước tương:

Phần 2: TỞNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU:

1, NGUYÊN LIỆU CHÍNH:

1.1 Đậu phộng (lạc):

1.2 Khô đậu phộng:

2, NGUYÊN LIỆU PHỤ:

2.1 Acid chlohydric (HCl) 2.2 Natri cacbonat (Na2CO3) 2.3 Nước

2.4 Muối (NaCl) 2.5 Chất phụ gia 2.6 Nguyên liệu giàu glucid 2.7 Sinh khối vi sinh vật 2.8 Enzyme protease trong cơng nghê ̣ sản xuất nước tương

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG:

3.1 Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước tương:

3.2 Sản xuất nước tương bằng phương pháp axit:

3.3 Sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men:

3.4 Sản xuất nước tương bằng phương pháp enzymes:

3.5 Sản xuất nước tương bằng phương pháp kết hợp

Ở Việt Nam, nước chấm đậu nành lên men, trước kia được sản xuất chủ yếu ở một sốthành phố đông người Hoa Trước đây, để tận dụng các sản phẩm phụ của ngànhcông nghiệp công nghiệp thịt, chúng ta bắt đầu sản xuất maggi theo phương pháp thủyphân acid Sau này, người ta nghiên cứu và sản xuất nước chấm bằng phương pháp

vi sinh (lên men)

Ngày nay, con người biết chọn những quy trình công nghệ sản xuất nước tương phù hợpvới khẩu vị từng vùng, từng dân tộc… Do đó mà nước tương mang nhiều tên gọi khácnhau như maggi, xì dầu, nước chấm lên men, nước chấm hóa giải …

1.2 Giá trị thực phẩm của nước tương :

Khi đánh giá chất lượng nước tương về phương diện hóa học, trước hết người tachú ý đến lượng đạm toàn phần vì đây chính là chất dinh dưỡng có giá trị nhất củanước tương Tiếp theo cần xem xét lượng đạm amin Từ hai lượng đạm này suy ra tỷ

lệ đạm amin đối với đạm toàn phần cho biết mức độ thủy phân protein trong nướctương, tỷ lệ này càng cao càng tốt Trung bình tỉ lệ này trong nước tương lên menkhoảng 50 - 60% Hàm lượng đạm amin cao làm giá trị mùi vị nước tương được nânglên

1.2.1 Thành phần hóa học của nước tương:

Chất lượng nước tương thay đổi tùy theo nguyên liệu, tỷ lệ phối chế, phươngpháp chế biến… Trong nước chấm lên men còn chứa khá nhiều đường do tác dụng củamen amylase của mốc lên tinh bột Nước chấm còn chứa một lượng chất béo, một

số vitamin, muối ăn và các nguyên tố vi lượng khác Vì vậy, các loại nước chấm nếuđược sản xuất theo đúng quy trình kỹ thuật và được bảo quản tốt sẽ có màu sắc đẹp,hương vị thơm và có vị ngọt của đạm và đường

BẢNG THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC TƯƠNG

Muối ăn NaCl 200-250

Acid (theo acid acetic) 2.0-8.0

Chất khô 325.0-387.0

Metionin 3.32

Lyzin 6.5

Phenyalanin 7.0

pH = 5.9 - 6.2,

khối lượng riêng nước tương 1.01 - 1.04 g/mL

Ngoài ra, trong nước tương còn chứa một lượng nhỏ các vitamin nhóm B, vài loạimuối khoáng.

1.2.2 Acid amin:

Trong nước tương có nhiều acid amin như arginin, methionin, tryptophan, tyrosin,valin, serin, glycin, hystidin, alanin, glutamic, asparagin… Những acid amin này cùngvới di, tri, tetra - peptid làm cho nước tương có vị ngọt của đạm và mùi thơm mùi thịt.Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men hầu như giữ được tất cả các acid amin

có trong đậu nành, còn nước tương sản xuất theo phương pháp hóa giải thì có tỷ lệ đạmamin trên đạm toàn phần cao hơn nước tương lên men nên mùi vị ngon hơn Tuy nhiên,trong nước tương hóa giải một số acid amin bị phân hủy, trước hết là tryptophansau đó đến lysin, cystein, arginin Nếu phân hủy bằng acid quá độ thì một số acid amin

bị phân hủy thành các chất có mùi hôi như phenol, NH3, H2S…

1.2.3 Đường:

Trong nước tương có các loại đường glucoza, fructoza, maltoza, pentoza, dextrin.Đường có vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc nước tương

1.2.4 Acid hữu cơ:

Các acid hữu cơ có trong nước tương quan hệ mật thiết với nhau tạo hương vị đặctrưng của nước tương Trong đó, acid lactic chiếm hàm lượng nhiều nhất (chiếmkhoảng 1.6%) Acid lactic tác dụng với nước tương tạo hợp chất lactat như lactatphenol Ngoài ra còn có acid acetic 0.2%, acid sucinic 0.087 - 0.16%,acid formic0.05% Muối của các acid này tham gia tạo vị cho nước tương

1.2.5 Chất màu:

Màu của nước tương chủ yếu do đường kết hợp với acid amin tạo nên Màucủa nước tương lên men được hình thành dần dần từ màu vàng đến màu nâu nhạt, cuốicùng là nâu đậm

Sự hình thành màu của nước tương phụ thuộc vào nồng độ đường, acid amin và nhiệt

độ Nếu tăng cường phản ứng giữa acid amin với đường thì không có lợi vì tạo ramelanoid Melanoid là chất mà cơ thể khó hấp thu và khi nồng độ của nó cao sẽ làmgiảm hương vị của sản phẩm Mặt khác, quá trình hình thành sản phẩm màu này gâytổn thất lớn acid amin Để hạn chế quá trình này, ta chọn nguyên liệu có hàm lượngđường thấp, tránh nâng cao nhiệt độ và kéo dài thời gian thủy phân

1.2.6 Thành phần hương thơm:

Mùi của nước tương là do tổng hợp của rất nhiều chất khác nhau tạo thành Mùicủa nước tương có thể phân ra acid hữu cơ, rượu, aldehyde, thành phần hương thơm cólưu huỳnh, phenol… Cụ thể là các hợp chất như acetaldehyde, propandehyde,butadehyde, valeraldehyde, allyl mecaptan, methyel mecaptan, isobutan adehyde,dimelthyl capmetan, etyloleat… rượu ethylic, acid acetic, acid petanoic, acid propionic, acidbenzoic, benzaldehyde… có hương thơm ngũ cốc rang

Phần 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU:

1 NGUYÊN LIỆU CHÍNH:

1.1 Đậu phộng (lạc)

Lạc là loại nông sản nhiệt đới, tập trung nhiều ở các nước Phi châu như : Gana,Ghine, Công Gô, Ấn Độ… Ở Việt nam, lạc trồng nhiều nhất ở Nghệ An, Nam Hà, HàBắc …

b Loại lipid no và không no bao gồm (tính theo % chất khô)

Loại lipid Tên acid % chất khô

B và vitamin E

1.2 Khô đậu phộng

Hạt đậu phộng chứa khá nhiều chất béo, trung bình khoảng 40 - 52% Vì vậy đậuphộng là nguyên liệu ép lấy dầu rất tốt Ngoài ra, hàm lượng protid trong đậu phộngcũng cao, nhiều sinh tố B & E Đậu phộng sau khi ép lấy dầu, bã còn lại gọi là khô dầuđậu phộng Trong khô đậu phộng có nguồn đạm thực vật rất cao được dùng để sản xuấtnước chấm

a Thành phần hóa học của khô đậu phộng

Glucid: Glucid có bản chất cơ bản là tinh bột và các chất xơ Glucid trong dầu

có khả năng tạo ra màu, mùi thơm và độ ngọt cho sản phẩm Thành phần chủ yếu củaglucid là cellulose, hemicellulose là những polysaccarit Hàm lượng tinh bột sẽ sinh ramột ít đường glucose và fructose sau quá trình thuỷ phân

Lipid: Hàm lượng lipid trong khô dầu không cao khoảng 5 - 7% Nếu hàm lượngchất béo cao sẽ không tốt cho sản phẩm vì chất béo sẽ chuyển thành acid béo tự do,glycerin và các sản phẩm phân hủy khác làm ảnh hưởng đến mùi vị Mặt khác, trongquá trình bảo quản sản phẩm dễ bị mốc và hư

c Yêu cầu kỹ thuật của khô đậu phộng

nành làm thực phẩm, trong chăn nuôi, trong công nghiệp mới ngày càng được mở rộng.

Diện tích và sản lượng đậu nành ngày được tăng vọt và tập trung ở bốn quốc gia lớn như : Mỹ, Brazil, Argentina, Trung Quốc Còn ở Việt Nam, khí hậu, đất đai rất thíchhợp cho việc trồng đậu nành đặc biệt là miền Nam có nhiều khả năng đẩy mạnh sản xuất đậu nành

a Thành phần hóa học trong hạt đậu nành.

Ngoài các thành phần chính là protein, lipid, glucid, hạt đậu nành còn chứa nước, cácvitamin: A, B1, B2, B5, B6, B12, PP, C, E và muối khoáng (khoảng 4.6% trọng lượnghạt ướt) như các nguyên tố Fe, Cu, Mn, Ca, Zn Thành phần hóa học của đậu nành thayđổi tùy theo giống, đất đai và khí hậu trồng trọt, điều kiện, phương pháp thu hoạch vàbảo quản.

Protein đậu nành: Protein đậu nành được tạo bởi các acid amin, trong đó có đủ các loạiacid amin không thay thế (ngoại trừ hàm lượng methionin thấp) Có thể nói protein đậunành gần giống protein của trứng và được xem như một trong những nguyên liệuchế biến các sản phẩm thay thế protein động vật

Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành: 29.6 - 50.5%,

Prolamin : chiếm lượng nhỏ không đáng kể

b Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng (g/100g protein)

Chalcone-flevone isomerase Lactic dehydrogenase

h Các chất không có giá tri ̣ dinh dưỡng

Protein đậu nành có chứa hai thành phần không mong muốn là :

Trypsin - Inhibitors: ức chế enzyme tryptosin, là loại endoprotese để tiêu hóa proteinđộng vật, cần phải loại bỏ trong quá trình chế biến

Hemagglutinies: là protein có khả năng kết hợp với hemoglobine và làm giảmhoạt tính của hemoglobin

Trong đậu nành còn có đường raffinose và stachyose không được tiêu hóabởienzyme tiêu hóa nhưng bị lên men bởi vi sinh vật trong ruột tạo ra khí, gây hiện tượng

bị sôi bụng Tuy nhiên, những chất này bị phân hủy bởi nhiệt Do đó ta có thể xử lý

bằng cách xay đậu với nước hay nấu chín với nước hay nhờ tác dụng của acid,base,NaHCO3 … Điều kiện nhiệt độ là 105 -1100C Thời gian là 10-30phút.

Ngoài ra còn hai yếu tố gây rối loạn và dị ứng là β-conglycin và glycerin Haiyếu tố này không bị mất tác dụng khi qua chế biến nhiệt mà chỉ có thể giảm hoạt tínhbằng cồn nóng

Trong sản xuất nước tương, ngoài đậu nành, lạc, khô đậu nành, khô lạc thìngười ta còn dùng một số loại nguyên liệu khác như : đậu xanh, đậu trứng cuốc, đậu HàLan, đậu trắng, đậu đen, khô hạt bông, khô vừng, keo ngô, keo dừa…

1.4 Khô đậu nành

Khô đậu nành hay còn gọi bã đậu nành là nguyên liệu sản xuất nước tương được tạothành sau khi ép lấy dầu đậu nành nguyên hạt Trong nhiều cơ sở sản xuất nước tương khô đậunành thường không là nguyên liệu sản xuất chính mà dùng làm nguyên liệu thay thế cho khô đậuphộng bởi khô đậu nành chế biến nước chấm tạo sản phẩm không ngon bằng khô đậu phộng

Thành phần hóa học của khô đậu nành:

2 NGUYÊN LIỆU PHỤ:

2.1 Acid chlohydric (HCl)

Acid chlohydric được dùng trong sản xuất nước chấm để thủy phân bánh dầu vì

nó có nồng độ cao và độ thuần khiết cao Yêu cầu của acid chlohydric là không cókim loại nặng để tránh gây nhiễm độc cho cơ thể

Bên cạnh đó, acid chlohydric có khả năng tạo ra một hàm lượng muối ăn cho sản phẩmkhi trung hòa Acid này không tồn tại sau quá trình chế biến, nó chỉ là một chất hỗ trợ

kỹ thuật

Nồng độ acid chlohydric thường sử dụng trong sản xuất nước tương vào khoảng

18 - 190Be Nếu acid có nồng độ cao sẽ bốc khói ra nhiều và màu trắng Còn acid cónồng độ thấp sẽ không đủ tác dụng để phân giải hết lượng đạm trong bánh dầu làm chosản phẩm mau hỏng

2.2 Natri cacbonat (Na2CO3)

Trong công nghệ sản xuất nước tương tác nhân trung hoà là natri cacbonat.Natri cacbonat có dạng là tinh thể màu trắng, mịn và xốp để trung hoà lượng acid còn

dư trong dịch phân giải Mặt khác natri cacbonat sẽ làm cho chất dầu có trong dịchphân giải sẽ nổi lên trên mặt để dễ dàng loại bỏ ra khỏi sản phẩm

Yêu cầu về chất lượng natri cacbonat: Độ thuần khiết trên 95%; Không bị vón cục;Hàm lượng Fe và những chất hoà tan phải rất ít

2.3 Nước

Nước là nguyên liệu cơ bản nhất, không thể thay thế được trong sản xuất nướcchấm Nước chiếm khoảng 70 - 80% trọng lượng nước chấm thành phẩm

Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình

kỹ thuật sản xuất và đặc biệt ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm, tính chất và chất lượngthành phẩm

Nước giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩm Vì thế, nước đưavào sản xuất nước chấm luôn được kiểm tra chất lượng, thành phần hoá học của nướcphải ổn định và không bị ô nhiễm

Thành phần hoá học của nước:

Nước thực chất là dung dịch loãng của các muối ở dạng ion

Các cation: Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, H+, Na+ …

Các anion: OH -, HCO-3, Cl-, NO-3, NO-2 , SO4

Trong đó Ca2+, Mg2+, Fe2+ gây độ cứng cho nước

Yêu cầu kỹ thuật của nước trong sản xuất:

Chỉ tiêu hoá lý của nước

Tổng số E.coli < 20 khuẩn lạc/L H2O

Tổng số Colifom < 3 khuẩn lạc/L H2O

Tất cả các VSV khác Không vượt quá giới hạn cho phép của bộ y tế

2 4 Muối (NaCl)

Muối cũng là một nguyên liệu cho sản xuất nước chấm Ngoài việc đảm bảo độmặn cho nước chấm muối còn có tác dụng hạn chế hoạt động của vi sinh vật gây chua

và gây mốc giúp cho nước chấm có thể bảo quản lâu

Thành phần hoá học của muối

Muối dùng trong sản xuất là muối hạt Thành phần chủ yếu của muối hạt làNaCl, nước, chất hoà tan và chất không tan

Tạp chất không tan 0.05%

Các chất hoà tan: CaSO4, MgSO4, MgCl2… làm cho muối có vị chát nhưng càng

để lâu thì tính chát càng mất vì Mg2+, Ca2+ dễ hấp thụ hơi nước có trong không khí làmcho chúng hoà tan và chảy đi

Tính hút nước và tác dụng chống mốc của muối

Do muối có tính hút nước với môi trường xung quanh, nên khi độ ẩm không khí lớn hơn75% muối sẽ hút nước và trở nên ẩm ướt Khi độ ẩm không khí nhỏ hơn 70% muối sẽmất nước và khô lại Đồng thời với quá trình bay hơi nước nó sẽ mang theo một số chấtnhư: Mg2+ (làm chát muối), Ca2+ (làm đắng muối)

Sự hoà tan và nồng độ muối sử dụng

Thông thường 14g muối hoà tan trong 1L H2O ở nhiệt độ thường sẽ tương đương100Be tức tương đương 1% NaCl trong 1L dung dịch

Sự tương quan giữa nồng độ muối và độ Be

Độ bome (be) Tỷ trọng (d) Số (g) muối hòa tan trong 1L H2O % NaCl

2.5 Chất phụ gia.

a Chất bảo quản (natri benzoate)

Trong sản xuất thực phẩm, người ta thường sử dụng natri benzoate làm chất bảoquản Natri benzoate là chất bền vững, mùi nồng, hạt màu trắng, có vị hơi ngọt và tantrong nước

Tên hóa học: sodium benzoate

Công thức phân tử: C7H5NaO2

Axit benzoic Benzoat natri

Khối lượng phân tử 114.14

Công dụng:

Dùng bảo quản sản phẩm thực phẩm, chống nấm mốc (có hiệu quả cao trongmôi trường acid) Natri benzoate dễ tan trong nước, ở nhiệt độ phòng cũng có thể chodung dịch nồng độ 5 - 6% Muốn đảm bảo hiệu quả tác dụng bảo quản, nồng độ natribenzoate trong sản phẩm đạt từ 0.07 - 0.1%

Tính chất vật lý:

Acid benzoic là chất rắn không màu, không mùi, dễ bay hơi, dễ thăng hoa, khó

tan trong nước, dễ tan trong rượu và ete, tnc = 121.7oC, ts = 249.2oC

Natri benzoat là chất rắn bền vững, không mùi, hạt màu trắng hay bột kết tinh, có vịhơi ngọt, dễ tan trong nước (độ tan trong nước gấp 180 lần acid benzoic và khi tan trongnước tạo ra acid benzoic) nên có ứng dụng rộng rãi hơn acid benzoic.

Kỹ thuật sử dụng:

Gia vị, muối được cho vào sản phẩm tại công đoạn thanh trùng Chất bảo quản natribenzoate được cho vào sản phẩm cuối cùng vì natri benzoate không bền ở nhiệt độcao, có thể bị mất hoạt tính ở tại nhiệt độ thanh trùng

Cơ chế hoạt động của acid benzoic và natri benzoat:

o Làm ức chế quá trình hô hấp của tế bào, ức chế quá trình oxy hóa glucose vàpyruvate, đồng thời làm tăng nhu cầu oxy trong suốt quá trình oxy hóa glucose

o Tác dụng vào màng tế bào làm hạn chế khả năng nhận cơ chất

o Tác dụng bảo quản chỉ xảy ra ở môi trường acid pH = 2.5 - 3.5 Nồng độ natribenzoate trong sản phẩm có tác dụng bảo quản là 0.07 - 0.1% Các nồng độ nàykhông có hại đến sức khỏe con người

o Hoạt tính chống khuẩn của acid benzoic và natri benzoate phụ thuộc rất nhiều vào pHcủa thực phẩm Thường hoạt tính này cao nhất ở pH thấp Ví dụ, ở

pH = 4 ta cần sử dụng benzoate 0.1%, còn ở pH = 3 thì chỉ cần sử dụng 0.05% là cóhiệu quả

b Caramen

Nước chấm sau khi lọc đã có màu nâu nhạt Muốn cho sản phẩm có màu đẹp, hấpdẫn người ta dùng caramen Caramen là sản phẩm thu được từ saccarose khi đun tới

180 - 1900C, là chất lỏng màu sẩm tối, hơi đắng, gọi là keo đắng

c Chất điều vị (621 - natri glutamate)

Natri glutamate hay bột ngọt là sản phẩm được dùng làm chất tạo vị trong sản xuất nước chấm Natri glutamate là muối của acid glutamic, nó là một trong các acid amin cần thiết cho cơ thể con người Ngoài ra nó còn có trong cơ thể động vật và một số loài thực vật Nó có vị đặc trưng của rau và thịt

Công thức cấu tạo: HOOC - CH2 - CH2 - CH (NH2) - COONa

Là tinh thể màu trắng có vị ngọt, hơi mặn, tan nhiều trong nước, được sản xuất chủ yếu

từ củ khoai mì Việc sử dụng natri glutamate làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng cho sảnphẩm Tuỳ theo độ đạm mà cho hàm lượng bột ngọt khác nhau

d Siêu bột ngọt (nucleotide I&G)

Các loại nucleotide thường gặp:

Inosinate monophosphat (IMP)

Xathylate monophosphat (XMP)

Trong tự nhiên, nucleotide có nhiều trong thịt bò, thịt heo, nấm… Các muối của

nó có tính năng cải thiện mùi vị sản phẩm Chỉ cần thêm một lượng rất nhỏ sẽ tạo nên

độ sánh và gây ảo giác cho người sử dụng Cường độ mạnh hơn natri glutamate gấpnhiều lần Là tinh thể màu trắng, mịn, tan trong nước, vị ngọt mặn Liều lượng sử dụng:tuỳ độ đạm

e Đường

Đường cho vào nước chấm nhằm tăng độ ngọt cho sản phẩm, vì khi sản phẩmhoàn tất có độ mặn nên ta cho thêm một ít đường để điều hoà vị của nước chấm.Đường cho vào sản phẩm phải tinh khiết, không bẩn Đường lẫn nhiều cặn bẩn sẽ làmcho nước chấm bị chua và mốc

Cách tiến hành: ngâm chất này với một ít nước, khuấy trộn, đem đun thu đượcdung dịch đồng nhất.

g Hương liệu

Mùi thơm thực phẩm do các nhóm hợp chất hoá học khác nhau tạo nên, thường

là các chất dễ bay hơi Chúng có hàm lượng rất bé nhưng hoạt tính rất cao

Trong sản xuất nước chấm, hương liệu thường được sử dụng để tăng mùi thơm cho sảnphẩm, tạo ra mùi tương ứng với mùi của nước chấm và có khả năng làm cho sản phẩmhấp dẫn hơn đối với người tiêu dùng Các chất này có cường độ mùi cao và bền nên chomùi vào sản phẩm tại công đoạn đóng bao bì

Liều lượng sử dụng: 0.1%, cho nhiều quá sản phẩm sẽ có vị đắng khó chịu

2.6 Nguyên liệu giàu glucid

Cám là nguyên liệu giàu glucid tạo môi trường tốt cho nấm mốc phát triển.Ngoài hàm lượng glucid cao, cám còn cung cấp nhiều protein, vitamin và các nguyên tốkhoáng

Ngoài cám, trong sản xuất nước tương người ta còn sử dụng bột ngô hoặc bột mì

Protein của bắp có 4 nhóm : albumin, prolamin, globulin và glutelin

Thành phần lipid chứa nhiều nhất trong phôi bắp

2.7 Sinh khối vi sinh vật :

Con người hằng ngày sử dụng protid động vật như thịt, cá, sữa protid thựcvật như rau, đậu… Protid động vật có đầy đủ các acid amin thay thế hơn protid thực vật

Nhu cầu protein 80 -100g/ngày trong đó 1/3 là protid động vật Theo nghiên cứu về nhucầu ăn và khẩu phần ăn đã cho chúng ta thấy rằng con người đã dùng quá nhiềuglucid so với protid Mặt khác với tốc độ tăng dân số như hiện nay con người đứngtrước nguy cơ thiếu protid nghiêm trọng nếu chúng ta vẫn theo con đường cũ là chănnuôi động vật , trồng trọt để cung cấp protid cho con người.

Ngày nay, qua những nghiên cứu khoa học, con người đã tìm ra nguồn protid dồidào để cung cấp cho người và động vật Nhờ quá trình sinh tổng hợp protein nhờ vi sinhvật và thực vật bậc thấp đã và đang được phát triển ở nhiều nước với mức độ côngnghiệp với qui mô lớn Cần lưu ý rằng sản phẩm của quá trình sinh tổng hợp là sinhkhối vi sinh vật, chứ không phải là các chất do hoạt động sống của chúng sinh ra haynói một cách khác là toàn bộ tế bào vi sinh vật Sinh khối vi sinh vật chứa hàm lượngprotein khá cao, điều đó đã làm chúng ta chú ý trước nhất các tính chất ưu việt củaphương pháp sinh tổng hợp protein nhờ vi sinh vật Nguyên liệu làm môi trường nuôichúng là các phế liệu của công nghiệp nên rẻ tiền, dễ kiếm Do vậy, giá thành sảnphẩm thấp Vi sinh vật sinh sản và phát triển nhanh cực kỳ Do đó tốc độ tổng hợpprotein của vi sinh vật cao hơn hẳn các loại sinh vật khác Vi sinh vật có khả năng tổnghợp các chất như vitamin, kháng sinh, acid amin, enzyme …

Trong sản xuất enzyme từ vi sinh vật, người ta có thể dùng nấm men, nấm mốctảo, vi khuẩn…Về mặt dinh dưỡng, sinh khối nấm mốc có hàm lượng và thành phầnprotein kém hơn sinh khối nấm men và vi khuẩn Protein thu nhận từ nấm men có tính

ưu việt và kinh tế bởi nấm men có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng Tế bào nấmmen chứa nhiều protid (35 -50%), vitamin nhóm B, glucid (20 -40%), lipid 5 -20%

Ngoài ra, còn có một số loài vi khuẩn thường được sử dụng có hiệu quả như:pseudomomas, methanomas, corynebacterium, brevibacterium, mycobacterium … trongviệc tạo sinh khối giàu protein, có ứng dụng lớn trong công nghiệp sản xuất nướcchấm lên men và các sản phẩm lên men truyền thống

2.8 ENZYME PROTEASE TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG:

a Phân loại protease:

Nếu xúc tác ở đầu có gốc amin tự do gọi là enzyme aminopeptidase

Endopeptidase (còn gọi là proteinase…) xúc tác phản ứng thủy phân liên kếtpeptid nằm bên trong phân tử protein

Theo pH hoạt động:

Protein acid :Loại protein này được thu nhận từ rất nhiều loài nấm mốc màu đennhư: Aspergillus niger, Asp.awomori… Protein acid có độ pH tối ưu (PHopt) trongkhoảng 2,5 - 3

Protein trung tính : Loại này có thể thu nhận từ nhiều loài nấm mốc khác

nhau, nhưng chủ yếu là các loại nấm mốc màu vàng như : Asp.oryzae, Asp.fumigatus,Asp.tericola… Protein trung tính có pHopt trong khoảng 6- 7.5

Protein kiềm: Thường được tổng hợp bỡi nhiều loại nấm men, pHopt trong

Theo đặc điểm cấu tạo trung tâm hoạt động:

Serine peptidase: Nhóm enzyme này có pHopt trong khoảng 7 - 11, đại

diện cho nhóm này là enzyme có nguồn gốc từ động vật như trypsin, chymotrypsin,elastase, plasmin và các loài vi sinh vật khác như: Bac.cereus, Bac.firmus,Bac.Lichenfornmic, Bac.Subtilis… Streptomyces fradiae, Asp.flavus, Asp.oryzae…Trung tâm hoạt động của serine peptidase luôn có một gốc histidin

Cystein peptidase: Protease đặc trưng cho nhóm này là papain, ficin và

một số protease từ vi sinh vật Nhóm enzyme này hoạt động trong khoảng pH rất rộngtrong khoảng 4.5 - 10 Tuy nhiên vùng tối ưu là 6.0 - 7.5 và phụ thuộc vào cơ chất.Trung tâm hoạt động của cystein peptidase có nột gốc cystein Nhóm enzyme này rấtnhạy cảm với các chất oxy hóa Vì vậy người ta thường sử dụng chúng kèm theo các tácnhân khử hoặc dùng các chất có cấu trúc không gian phức tạp như EDTA Tác nhângây vô hoạt cystein peptidase là chất oxy hóa, ion kim loại hoặc tác nhân alkyl

hóa

Metalo peptidase: Các enzyme thuộc nhóm này bao gồm exopeptidase,dipeptidase, aminopeptidase, carboxyptidase A & B, prolidase và prolinase và một sốprotease thu nhận từ vi sinh vật như Bac.cereus, Bac.Meraterium, Bac.subrilis,themoprotelyticus, streptomyces griseus, Asp oryae… Hầu hết các protease trong nhómnày đều có chứa ion kim loại trong phân tử enzyme Phần lớn chúng chứa một một molZn2+ trên một mol protein, nhưng với protelidase và prolinase thì thay bằng một molMn2+ Ion kim loại đóng vai trò như một acid Lewis trong enzyme carboxypeptiadase

A Ion kim loại thiết lập liên kết với nhóm carboxyl trong liên kết peptid và sẽ phân tíchliên kết này Vùng pH hoạt động của nhóm enzyme này nằm trong khoảng 6 - 9 Các tácnhân vô hoạt nhóm enzyme này là các chất có cấu trúc không gian phức tạp nhưEDTA hay nadodecyl sulfate

Aspartic peptidase: Đại diện cho nhóm này là các enzyme có nguồn gốc từ

động vật như renin, pepsin… hoạt động trong khoảng pH từ 2 - 4 Riêng cathepsin

có pHopt còn phụ thuộc vào cơ chất và nguồn enzyme Với renin thì pHopt trongkhoảng 6 - 7 nó cókhả năng liên kết với k-casein làm đông tụ sữa với tính đặc hiệu rấtcao Aspartic peptidase có nguồn gốc từ vi sinh vật có thể chia làm hai nhóm cơ bản làpepsin - like và rennin - like được thu nhận từ Asp.oryae, Asp.niger, Asp.awamori,penicilium spp và trametes sanguinea… Nhóm renin -like được thu nhận từ Asp.usami,mucor pusillus Phân tử aspartic peptidase có hai nhóm carbonyl, một ở miền tiếp xúc

và một ở miền hoạt động

b Sinh tổng hợp protease:

Nguồn thu nhận enzyme:

Hiện nay người ta khai thác và thu nhận enzyme từ ba nguồn cơ bản sau:

Các mô, cơ quan động vật : Các phế liệu của công nghiệp thịt dùng để tách cácenzyme rất thuận lợi Dịch tụy có chứa protease, amylase, lipase,ribonuclease

và các enzyme khác Renin được thu từ ngăn thứ tư của dạ dày bê, nghé có khả năngđông tụ sữa cao mà không thủy phân protein sâu sắc Tuy nhiên do hạn chế về nguồnnguyên liệu nên protease động vật ít được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trongnền kinh tế quốc dân

Từ thực vật người ta thu được: papain, bromelin, ficin… Lượng enzyme thuđược từ nguyên liệu thực vật không lớn so với nguồn nhiên liệu tiêu hao nên không thểdùng làm nguyên liệu để sản xuất với qui mô công nghiệp

Từ vi sinh vật: Có hàng chục enzyme khác nhau ở dạng đơn chất cũng như

chế phẩm kĩ thuật với mức độ tinh khiết khác nhau đã được sản xuất dực trên qui môcông nghiệp từ nấm mốc, vi khuẩn, nấm men và xạ khuẩn…

Sinh tổng hợp protease từ vi sinh vật:

Quá trình sinh tổng hợp enzyme là một quá trình rất phức tạp, gắn liền mật thiết vớicấu trúc tế bào và được tiến hành qua nhiều giai đoạn với sự tham gia của nhiều hệenzyme có các acid nuleic khác nhau

Môi trường và điều kiện sinh tổng hợp protase:

Thành phần môi trường: Nguồn carbon, nguồn nitơ, chất cảm ứng, các chất dinh dưỡngkhác Ngoài các thành phần kể trên, các nguyên tố vi lượng, vitamin và một số cácyếu tố khác cũng ảnh hưởng đến lượng protease sinh tổng hợp được Theo kết quảnghiên cứu của Wain-Wright và các cộng sự, Asp.oryazae và các giống nấm mốc khácvẫn có thể phát triển được trong môi trường nước cất có bổ sung silic trong khi chúngkhông thể phát triển trên môi trường đối chứng là nước cất Nếu bổ sung silic vào môitrường Czapek-Dox thì tốc độ phát triển của loài Asp.oryzae tăng lên nhiều lần so vớimẫu đối chứng

Điều kiện nuôi cấy

Nhiệt độ (đa số các loài nấm mốc phát triển ở khoảng nhiệt độ 22-320C); chỉ số pHcủa môi trường; độ ẩm môi trường; độ thoáng khí; thời gian nuối cấy (thời gian nuôicấy của nấm mốc là yếu tố quan trọng trong việc sinh tổng hợp enzyme).Thời gian nuôicấy (phụ thuộc vào từng chủng nấm mốc và điều kiện nuôi cấy nấm mốc)

c Trích ly thu nhận dịch chiết enzyme từ vi sinh vật :

Thu nhận dịch chiết enzyme nội bào

Để có thể chiết rút các enzyme nội bào, cần phải phá vỡ các cấu trúc tế bào.Việc này ảnh hưởng đến khả năng thu hồi enzyme, hiệu quả của quá trình tinh sạch vàchất lượng của sản phẩm sau cùng Hiện nay, người ta đã sử dụng nhiều phương phápkhác nhau để phá vỡ tế bào dựa trên ba nhóm phương pháp vật lý, hóa lý và sinhhọc.Nhìn chung nên tránh việc phá vỡ cấu trúc tế bào bằng cách tự phân hủy hay phânhủy tế bào bằng enzyme vì việc tinh sạch enzyme sau này sẽ rất khó khăn do các sảnphẩm của quá trình này Sau khi phá vỡ cấu trúc tế bào, enzyme được chiết rút bằngnước, các dung dịch đệm hoặc các dung dịch muối trung tính

Thu nhân dịch chiết enzyme ngoại bào :

Canh trường vi sinh vật có chứa enzyme thô ở dạng lỏng hay đặc Canh trườnglỏng thu được theo phương pháp bề sâu phải được lọc để tách sinh khối vi sinh vật và

xử lý riêng Canh trường đặc cần tiến hành làm tơi, không nên nghiền, chà làm vỡ vụn

sẽ làm cho dịch chiết bị đục Ngoài ra tế bào vi sinh vật có thể bị phá vỡ làm giảiphóng các protein, các enzyme khác gây khó khăn cho việc tinh sạch sau này

Để chiết rút các enzyme từ môi trường rắn, người ta dùng nước hoặc các dungdịch muối trung tính Phương pháp chiết rút bằng nước có thể chiết được 90 -95% vàcác tạp chất không hòa tan nên thường dùng trong sản xuất Nước chiết duy trì ở nhiệt

độ 25 - 280C và được thêm vào một ít formalin hoặc chất sát khuẩn để tránh tạpnhiễm Dịch chiết thu được chứa 10 -15% chất khô hòa tan và cần làm sạch kịp thờixuống 10 -12%

d Các phương pháp tinh sạch chế phẩm enzyme:

Phương pháp tinh sạch dựa trên sự khác biệt về sự hòa tan: Các protein

trong dung dịch thể hiện sự thay đổi rất sâu sắc về độ hòa tan tùy theo pH, tính chất điệnmôi và nhiệt độ Do vậy, có các phương pháp tinh sạch sau :

Kết tủa phân đoạn bằng cách thay đổi pHBiến tính phân đoạn bằng nhiệt độ

Kết tủa phân đoạn bằng dung môi hữu cơKết tủa phân đoạn bằng một số dung dịch muốiKết tủa enzyme bằng polymer

Phương pháp tinh sạch dựa trên kích thước phân tử: Một đặc điểm quan

trọng của protein cũng như của enzyme là có kích thước và trọng lượng phân tử lớn Nhờ đó, người ta có thể dùng các phương pháp đơn giản để tách các protein ra khỏi những phân tử nhỏ cũng như tách riêng từng loại protein ra khỏi hỗn dịch chiết bằng phương pháp phân tích hay siêu lọc

Phương pháp ly tâm hay ly tâm có thang tỷ trọngSắc ký lọc gel

Phương pháp tinh sạch dựa trên điện tích :

Phương pháp điện di: Phương pháp dựa vào khả năng tích điện của protein trong dịch, khi đặt vào điện trường các protein sẽ chuyển dịch đến các cực dương hoặc cực

âm theo dấu của điện tích Tốc độ dịch chuyển khác nhau của các protein trong điện trường cho ta khả năng tách chúng ở dạng thuần khiết

Phương pháp sắc ký trao đổi ion: Chất ion thường dùng trong phương pháp này làchất tổng hợp diethylaminoethyl - cellulose (DEAE - cellose) có mang những nhóm điện tích âm ở pH trung tính Hỗn hợp protein cho vào cột chứa DEAE - cellulose,các cấu tử kế tiếp đẩy ra khỏi cột một loạt những dung dịch có pH giảm dần hoặc một loạt những dung dịch muối có lực ion tăng dần Dịch thoát ra được tập trung lại thành những mẫu thử nhỏ, nồng độ protein của các mẫu này được xác định bằng phương pháp quang học

Phương pháp tinh sạch bằng hấp thụ chọn lọc:

Quá trình hấp thụ có thể xảy ra theo hai chiều: enzyme hấp thụ và tách ra khỏi dung dịch sau đó được giải hấp thụ ra khỏi chất hấp thụ hoặc những thành phần không mong muốn bị hấp thụ và tách ra khỏi dịch enzyme Việc tách enzyme ra khỏi chất hấp thụ

có thể được thực hiện bằng cách ngâm trong nước và kết hợp với việc khuấy để tăng cường quá trình tách enzyme Ta có thể dùng dung dịch đệm kiềm để giải hấp thụ Thể tích dung dịch giải hấp thụ không nên quá nhiều mà thường là không lớn hơn thể tích của gel sau khi đã ly tâm Vì vậy, phải giải hấp thụ nhiều lần với từng lượng nhỏ dung dịch thay vì làm một lần với thể tích lớn

e Ứng dụng enzyme protease trong công nghệ thực phẩm:

Ứng dụng trong sản xuất nước mắm:

Nước mắm là chế phẩm thu được từ quá trình thủy phân thịt cá, thực hiện bằng cách trộn cá với muối theo tỉ lệ nhất định và lên men tự nhiên Protein cá được phân cắt dưới tác dụng của protease tạo thành các polypeptid và acid amin

Song song với quá trình này, màu sắc và mùi vị đặc trưng của nước mắm được hình thành nhờ quá trình ủ với thời gian khá dài Hiện nay, quá trình sản xuất nước mắm theo phương pháp truyền thống có thời gian còn dài nên hạn chế sự quay vòng vốn, phát sinh nhiều chi phí, hiệu quả kinh tế chưa cao Do đó, nhiều nghiên cứu đã quan tâm đếnviệc rút ngắn thời gian thủy phân Các nghiên cứu được chia làm hai hướng :

Tạo điều kiện thích hợp cho hệ enzyme trong cá hoạt động mạnh nhất Tuy nhiên,

vì chỉ sử dụng enzyme chỉ có sẵn trong nguyên liệu nên thới gian chế biến còn dài, hiệu suất thu hồi đạm cá vẫn chưa cao

Bổ sung protease thu được từ vi sinh vật để rút ngắn thời gian thủy phân,

nâng hiệu suất thu hồi đạm, khắc phục những hạn chế của hướng nghiên cứu thứ nhất.Tuy nhiên, vẫn còn một số nhược điểm cần khắc phục như hương vị nước mắm chưahấp dẫn người tiêu dùng, nước mắm thường có vị chua và đắng nếu dùng chế phẩmprotease thô để thủy phân, tạp chất còn lại trong đó đã gây ảnh hưởng xấu mùi vị của sảnphẩm Mặt khác, do sử dụng tỉ lệ protease lớn nên khối chượp sau khi thủy phânthường có dạng sệt nhuyễn nên khó lọc rút nước mắm, làm giảm hiệu suất thu hồi sảnphẩm Vì vậy, việc tách chiết protease khỏi môi trường nuôi cấy vi sinh vật, tinh sạchprotease thô sẽ đem lại nhiều thuận lợi hơn Ngoài việc nghiên cứu tìm biện pháp tạohương đặc trưng cho sản phẩm, góp phần hoàn thiện quy trình sản xuất nước mắmcũng rất quan trọng, cần được quan tâm đúng mức

Trong công nghệ chế biến sữa:

Protease được sử dụng để thủy phân protein của sữa làm thức ăn cho trẻ em.Ngoài ra, enzyme protease như renin, pepsin và một số proteinase vi sinh vật khác còn cókhả năng đông tụ sữa để làm phô mai Không chỉ làm đông tụ các casein mà các proteasenày còn làm cho phô mai nhanh chín, nâng cao chất lượng phô mai, tạo hương và cóthể tạo ra nhiều loại phô mai khác nhau

Trong công nghệ sản xuất bia và nước giải khát:

Trong công nghệ sản xuất bia, protease có tác dụng ổn định bia trong quá trìnhbảo quản làm bia không bị vẫn đục và tạo nhiều bọt, giảm thời gian lọc bia, hoàn thiệnđiều kiện chế biến bia bằng nguyên liệu thay thế malt

Đối với nước giải khát, protease có tác dụng thủy phân các mạch protein có phân

tử lớn thành các polypeptid, acid amin tránh hiện tượng kết tủa khi bảo quản và gópphần làm trong nước quả và rượu vang

Phần 3 : QUY TRÌNH VÀ CÁC THIẾT BỊ MÁY MÓC TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG:

3.1 cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước tương:

Ngành chế biến thực phẩm nước ta ngày càng phát triển mạnh nhờ vào các tiến bộkhoa học kỹ thuật và sự phát triển kinh tế Để tối ưu hóa công nghệ chế biến thực phẩm,chúng ta sử dụng các chế phẩm enzyme như là một trong những biện pháp hữu hiệu Ứngdụng enzyme và các chế phẩm enzyme vào công nghệ sản xuất nước tương là một trongnhững công nghệ mới và ngày càng đang được nghiên cứu và phát triển Cơ sở khoahọc của nó là sử dụng các chế phẩm enzyme (là enzyme được thu nhận từ nguồn nào đó,chế phẩm ở dạng tinh khiết hay ở dạng bán tinh khiết hoặc dạng chế phẩm thô như:termamyl, speczymes (chứa amyloglucosidase), protamex (chứa protease vikhuẩn), novozym, flavourzyme…) và các enzyme như protease, pepsin, trypsin,amylase, lipase… thủy phân protein có trong nguyên liệu thành nước tương

Đối với phương pháp sản xuất nước tương lên men, cơ sở khoa học của nó là lợidụng hệ men của vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm nuôi chúng để rồithủy phân protein có trong nguyên liệu thành nước tương Do vậy, trong quá trình sảnxuất phải nuôi mốc cho tốt để có nhiều men thủy phân triệt để protein có trongnguyên liệu, nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm

Đối với phương pháp sản xuất nước tương hóa giải, cơ sở khoa học của nó làdùng hóa chất để thủy phân protein của nguyên liệu thành nước tương Do vậy, trongquá trình thủy phân phải đảm bảo tốt các điều kiện nhiệt độ và thời gian để phản ứng tiếnhành triệt để, nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu và hạ giá thành sản phẩm

3.2 Phản ứng thuỷ phân trong công nghê ̣ thực phẩm

a Khái niệm chung

Phản ứng thủy phân là phản ứng phân giải các chất có sự tham gia của nước.Phản ứng thủy phân là phản ứng phổ biến và quan trọng trong công nghiệp thựcphẩm Người ta đã ứng dụng phản ứng thủy phân để sản xuất ra hàng loạt sản phẩmmới có tính chất khác xa với tính chất của nguyên liệu ban đầu Ví dụ như sản xuấtglucose, mạch nha, sản xuất nước mắm, tương, chao, nước chấm lên men… từ protidcủa động vật và thực vật Những sản phẩm nước chấm này giúp ta ăn ngon miệng, dễtiêu hóa, là một gia vị cổ truyền không thể thiếu được trong bữa ăn của người ViệtNam và các nước Châu Á Như vậy sau phản ứng thủy phân tính chất cảm quan, dinhdưỡng của thực phẩm có thể tăng lên, trong đa số trường hợp phản ứng thủy phân cólợi.Tuy nhiên cũng có trường hợp phản ứng thủy phân cũng gây sự hư hỏng thực phẩmkhi bảo quản, ví dụ trong bảo quản thị, cá, trứng, dầu, mỡ…

Phản ứng thủy phân thường là phản ứng mở đầu cho hàng loạt các phản ứng tiếp diễn

Ví dụ như protid sau khi thủy phân thành acid amin, sau đó acid amin bị phân giải sâu

xa hơn như dezamin hóa, decarboxyl hóa… Cuối cùng tạo ra những sản phẩm có hại vềmặt cảm quan và dinh dưỡng cho thực phẩm Polysaccarit sau khi thủy phân tạomonosaccarit (monose), các monose tiếp tục bi oxy hóa sâu xa hơn tạo một loại sản phẩmtrung gian và sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O Lipid bị thủy phân tạo acid béo vàglixerin, acid béo tiếp tục bi oxy hóa tạo sản phẩm có mùi vị khó chịu (sự ôi của chấtbéo)…

Trong những trường hợp có hại trên, ta phải tạo điều kiện hạn chế phản ứngthủy phân như bảo quản lạnh, sấy khô, vô hoạt enzyme thủy phân…

Còn trong trường hợp phản ứng thủy phân có lợi, ta phải tạo điều kiện kỹ thuật

để tốc độ phản ứng xảy ra tối đa và tìm cách ứng dụng chúng trong mọi lĩnh vực tạo racác sản phẩm tốt, có ích lợi trong cuộc sống Ngày nay, phản ứng thủy phân ngày càngđược ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất - đặc biệt là công nghiệp thựcphẩm Trong công nhiệp thực phẩm, thông thường tác nhân thủy phân có thể là acid,kiềm hay enzyme, trong đó được sử dụng rộng rãi và hiệu quả là enzyme thủy phân từ

vi sinh vật

Nhóm enzyme thủy phân gọi tên chung là hydrolase - có thể được tách ra từ thực vật,động vật, vi sinh vật

Phương trình tổng quát phản ứng thủy phân: R1R2 + H2O > R1OH + R2H

b Phản ứng thủy phân với công nghệ sản xuất nước chấm và các sản phẩm thủy phân protid

Nước chấm lên men, nước mắm, tương, chao và các dạng nước chấm khác làthực phẩm đặc biệt, có tính chất dân tộc cổ truyền của nhân dân ta và các vùng châu Á.Nước chấm vừa là thực phẩm giàu chất dinh dưỡng vì chứa các acid amin vừa có tínhchất gia vị vì giúp ăn ngon miệng Nước chấm không những rất cần thiết trong chế biếnthực phẩm công nghiệp mà cũng cần thiết trong chế biến thực phẩm gia đình Về cơ sởsinh hóa, tất cả các loại nước chấm đều là sản phẩm thủy phân nguyên liệu giàu protid

từ động vật hay thực vật, dưới tác dụng của hóa chất như acid hay base mạnh, hoặcenzyme Do vậy thành phần chính của nước chấm là acid amin, muối ăn, nước và một ítpeptid trọng lượng phân tử nhỏ

Nguyên liệu sản xuất nước chấm rất phong phú và đa dạng Từ động vật nhưphế liệu lò mổ như xương, móng, sừng, lông, phủ tạng… Từ thực vật như các loại đậu

giàu đạm như đậu nành, đậu phộng…Tác nhân xúc tác là hóa chất như HCl, H2SO4,NaOH… hoặc enzyme protaese từ thực vật, động vật, hay vi sinh vật Đặc biệt ngàynay, người ta sử dụng enzyme vi sinh vật - nuôi cấy trên môi trường rồi đưa vàonguyên liệu, hoặc tận dụng enzyme của hệ vi sinh vật có sẵn trong nguyên liệu ban đầunhư trong sản xuất nước mắm.

Tùy theo tác nhân dùng cho thủy phân ta chia ra:

Nước chấm hóa giải(dùng hóa chất để thủy phân)Nước chấm lên men (dùng enzyme vi sinh vật)Với nguyên liệu động vật người ta dùng phương pháp hóa giải, còn nguyên liệuthực vật hay dùng phương pháp lên men (dùng enzyme) Phương pháp lên men sửdụng enzyme có nhược điểm là thủy phân không thật triệt để Do vậy, người ta hayphối hợp thủy phân bằng hóa chất trước sau đó đến enzyme (hay ngược lại) thì hiệusuất thủy phân cao và tận dụng được một số tính chất ưu việt của việc sử dụng enzyme

vi sinh vật

c Thủy phân bằng phương pháp lên men

Phương pháp lên men trong sản xuất nước chấm sử dụng phản ứng thủy phân protein nhờ xúc tác là enzyme vi sinh vật Enzyme này có thể tạo ra bằng cách nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường riêng rồi đưa vào nguyên liệu giàu đạm như trong sản xuất nước chấm lên men (nước tương) hoặc tận dụng enzyme có sẵn trong nguyên liệu ban đầu như trong sản xuất nước mắm Dưới tác dụng enzyme vi sinh vật, thành phần nước chấm thuđược chủ yếu là acid amin, pepton, peptid trọng lượng phân tử nhỏ, dễ đồng hóa, hấp thu cho người, lượng NaCl cho vào đạt 25%

Vì sử dụng enzyme vi sinh vật để phân để thuỷ phân protid nên phương pháp này có những ưu điểm là:

Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, giá thiết bị không cao, phù hợp với điều kiện sản xuất

ở địa phương, vốn đầu tư ban đầu không lớn, không cần sử dụng thiết bị chịu acid, chịukiềm, chịu áp suất và nhiệt độ cao

Không dùng hóa chất trong sản xuất nên không độc hại với công nhân sản xuất vàmôi trường

Điều kiện sản xuất nhẹ nhàng, ôn hòa như: nhiệt độ không quá cao từ

30-450C, pH trung tính, hay acid yếu, kiềm yếu, áp suất thường

Không tổn hao acid amin trong quá trình sản xuất

Nhược điểm:

Hiệu suất thủy phân không cao

Thời gian và quy trình sản xuất kéo dài hơn phương pháp hóa giải, cần thêm côngđoạn nuôi mốc giống cho thủy phân

d Thủy phân bằng hóa học

Cơ sở hóa sinh của phương pháp này là thủy phân protein thực vật hay động vật thànhacid amin dưới tác nhân xúc tác là acid mạnh (HCl, H2SO4) hay kiềm mạnh (NaOH).Sau quá trình thủy phân, người ta tiến hành trung hòa dung dịch bằng kiềm (hay acid) tùythuộc vào tác nhân xúc tác là acid hay kiềm để đưa pH về 6.5-7 Bổ sung NaCl đạt 23-25%

Ưu điểm

Thời gian và quy trình sản xuất được rút ngắn hơn

Hiệu suất thủy phân cao, nên sản phẩm giàu acid amin, hương vị thơm ngon

hơn

Nhược điểm

Độc hại với công nhân sản xuất, do sử dụng acid mạnh, kiềm mạnh, nhiệt

độ cao, áp xuất cao…

Phá hủy một số acid amin trong quá trình thủy phân như lysin, arginin, cystein,tryptophan…

Để khắc phục những nhược điểm và tận dụng những ưu điểm của hai phương pháptrên, hiện nay người ta sử dụng phương pháp phối hợp: enzyme và hóa chất (phươngpháp enzyme và hóa giải phối hợp)

e Thủy phân bằng enzyme

e.1Tiêu chí chọn enzyme trong công nghệ thực phẩm

Độ hoạt động của enzyme

Cần lưu ý đến các điều kiện sử dụng và đặc tính của chế phẩm enzyme như:

pH của môi trường phản ứng phải tương ứng với pH tối ưu của enzyme

Nhiệt độ liên quan đến hoạt lực của enzyme

Nếu thời gian tác dụng của enzyme nhanh, sau phản ứng phải nhanh chóng bị vô hoạt.Nếu thời gian tác dụng lâu nên sử dụng enzyme có độ bền hoạt lực cao

Không được bỏ qua sự có mặt của các chất hoạt hóa hay kìm hãm enzyme trong môitrường phản ứng

Không nên bỏ qua các hoạt tính phụ của các chế phẩm enzyme vì hoạt tính phụ này

có thể không mong muốn hay ngược lại rất có giá trị

Cần tiến hành các phép thử so sánh nhiều enzyme trong các điều kiện thực của các quátrình công nghệ để chọn lựa loại enzyme thích hợp

Điều kiện ứng dụng enzyme

Nguồn cung cấp enzyme phải thường xuyên và ổn định nếu việc sử dụngenzyme làm thay đổi lớn tới công nghệ sản xuất

Nên lấy tỉ lệ giữa giá trị và chất lượng enzyme làm tiêu chẩn xem xét trong việclựa chọn nhà cung cấp

Phương pháp thủy phân nguyên liệu và tạo sản phẩm

Nguyên liệu là đậu nành được cho qua hệ thống làm sạch để loại bỏ tạp chất có lẫntrong nguyên liệu, sau đó cho qua máy nghiền búa để nghiền mịn, đem nấu chín vớinước và xay nhuyễn tạo dạng sệt Sau đó dùng chế phẩm enzyme hòa tan vào một ítnước, sau đó cho vào dịch sệt đậu nành và khuấy trộn đều Sau khi thủy phânnguyên liệu bằng chế phẩm enzyme, dịch thủy phân có hàm lượng đạm amin rất cao vàđạm amoniac thấp Đem dịch phối chế phụ gia, phối chế với loại nước tương thứ hai, thưba… được trích ly từ bã lọc Sau quá trình phối chế độ đạm của dịch đã giảm theo yêucầu người tiêu dùng, cho dịch qua quá trình thanh trùng ở 95- 1000C sau 15 phút để vôhoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật (giai đoạn thanh trùng có thể bổ sung chất bảo quảnnhư natri benzoate vào nước tương để kéo dài thời gian bảo quản) Tiếp theo tiến hành

lắng tự nhiên trong các bồn lắng lớn từ 3 -7 ngày, sau đó đem lọc và đem chiết chai,lưu kho và bảo quản.

e.2 Phản ứng thủy phân ứng dụng trong sản xuất đường (glucose, maltose)

Cơ sở sinh hóa

Quá trình sản xuất đường maltose và glucose… dựa trên phản ứng thủy phân tinhbột là polisacarit thành đường disacarit (malto) hay monosacarit (glucose) với xúc tác làacid mạnh hay enzyme amylase Nguồn enzyme amylase có thể lày từ nguồn thực vậtnhư mầm thóc, mầm bắp… có thể chiết từ vi sinh vật như nấm mốc, vi khuẩn

(C6H10O5)n ->n/2 (C12H22O11) (malto)

(C6H10O5)n ->n (C12H22O11) (guluco)

Nguyên liệu sản xuất đường malto, mật tinh bột, gluco là nguyên liệu giàu

tinh bột ngũ cốc, bắp gạo, khoai, củ

Nếu sử dụng amylase thì tinh bột cần nấu chín với nước thành dạng cháo đặc, vìamylase không thủy phân được tinh bột sống Nếu thủy phân bằng acid trong giai đoạnđầu cũng cần gia nhiệt và cho 1/3 lượng acid vào để hồ hóa tinh bột trước khi đườnghóa với toàn bộ lượng acid cần sử dụng

Sản xuất glucose từ tinh bột

Glucose là monosacarit tiêu biểu, có công thức phân tử là C6H12O6 là loạiđường khử, có nhiều ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, là đường dễ tiêu hóa, dễhấp thu…

Glucose là chất cần cho môi trường nuôi vi sinh vật, là đường dễ lên men tạo rượu,acid lactic, acid acetic và các acid hữu cơ khác như acid glutamic, acid citric

Đường glucose sản xuất chủ yếu bằng nguyên liệu tinh bột qua thủy phân.Phương pháp này tìm ra từ năm 1811 từ đó đến nay được áp dụng nhiều nước trên thếgiới để sản xuất glucose, mật tinh bột…

Nguyên liệu có tinh bột (bắp, củ, mì, khoai, gạo…) cần xử lý sơ bộ, loại tạp chất đấtcát… xay nhỏ trộn với nước nóng 55 - 600C và khuấy liên tục 20 -25phút tạo dịch cónồng độ đặc 40-42Bx

Tác nhân là acid (HCl, H2SO4) với liều lượng acid HCl 0.5 - 0.6% so với tinh bộtkhô hay liều lượng H2SO4 0.8 - 1% so với tinh bột Lượng acid cho vào hai lần, cho từ

từ, kèm khuấy liên tục, tránh đóng vón cục tinh bột

Sau thủy phân, tiến hành trung hòa dịch đường bằng CaCO3 (nếu dùng H2SO4 thủyphân) hay dùng Na2CO3 (nếu dùng HCl thủy phân) đến pH trong khoảng 4.7 - 5 (thửđiểm kết thúc trung hòa bằng brommethylen xanh từ vàng xanh đến lá cây)

Dịch đường sau trung hòa phải lọc cho sạch tạp chất có màu vàng nhạt trong suốt(hay màu nâu) lọc bằng máy lọc khung bản Cũng có thể dùng carbonat hoạt tính hấp thụmàu, sản phẩm sẽ trắng đẹp

Dịch đường sau khi lọc cô đặc đến nồng độ 75.5Bx, ở chân không, tránh tạo màu

ở nhiệt độ cao, rồi hạ nhiệt độ xuống 40 -500C để dịch quá bão hòa và tạo kết tinhdần dần tinh thể glucose Có thể tăng quá trình kết tinh nghĩa là bằng cách cho một lượngnhỏ tinh thể glucose (10%) vào thùng kết tinh

Sản xuất đường maltose (Đường mạch nha)

Đường maltose (hay mạch nha) là đisacarit tiêu biểu, là đường khử có tính ngọt dịu dùng trong sản xuất kẹo, bánh, mứt, đồ hộp đường dễ tiêu hóa dùng cho trẻ em rất tốt.Sản xuất mạch nha đơn giản, dễ làm ở điều kiện công nghiệp hay gia đình Tác nhân thủy phân là acid H2SO4 hay amylase thóc mầm, malt hay bắp nảy mầm

Nguyên liệu sản xuất cũng rất phong phú, dễ tìm, rẻ như các loại ngũ cốc gạo, nếp, bắp, khoai, củ mì… Khi dùng amylase, bột cần xay nhỏ nấu chín với nước thành hồ cháoenzyme mới thủy phân được.

Ngày nay, những quá trình thủy phân tinh bột nhờ xúc tác acid đã được thay thế bằngxúc tác enzyme Người ta đã sử dụng ngày càng rộng rãi enzyme vi sinh vật, đã tìm ra các loại enzyme chịu nhiệt khá cao Điều này rất quan trọng và thuận tiện trong việc sản xuất công nghiệp

3.2 Sản xuất nước tương bằng phương pháp axit

a Quy trình công nghê ̣

Bã

Trích ly

Lọc Ngâm

Làm phân bón

Chất bảo quản

Bã

HCl 32%

Nướ c

Phân bón

Rửa sa ̣ch Thanh trùng Làm nguô ̣i

…

B ã