Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic ứng dụng trong lên men hành tím

Các giai đoạn hoạt động của vi sinh vật lên men Quá trình lên men lactic trong rau muối chua có thể được phân làm 3 giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất... Do muối gây áp suất thẩm thấu lớn nên

MỤC LỤC Lời cảm ơn

Tóm tắt đồ án tốt nghiệp

Ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục bảng

Danh mục hình

Mục lục

Lời mở đầu

CHƯƠNG I Tổng quan tài liệu 2

1.1 Thực phẩm lên men 2

1.1.1 Định nghĩa thực phẩm lên men 2

1.1.2 Lợi ích thực phẩm lên men 2

1.1.3 Hệ vi sinh vật trong thực phẩm lên men 3

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong lên men rau quả 6

1.2.3.1 Nồng độ muối ăn 6

1.2.3.2 Hàm lượng đường trong sản phẩm 6

1.2.3.3 Độ acid trong sản phẩm 6

1.2.3.4 Nhiệt độ lên men 7

1.3 Một số sản phẩm lên men rau củ quả lên men truyền thống 9

1.3.1 Trên thế giới [2, 3] 9

1.3.1.1 Atchara 9

1.3.1.2 Baechoo kim chi 10

1.3.1.3 Dongchimi 10

1.3.1.4 Gundruk 10

1.3.1.5 Burong manggo 11

1.3.2 Tại Việt Nam [2, 3] 11

1.3.2.1 Muối chua bắp cải 11

1.3.2.2 Muối chua cải bẹ 11

1.3.2.3 Muối cà 12

1.3.2.4 Muối dưa chuột 12

1.4 Giới thiệu về nguyên liệu hành tím 12

1.4.1 Thành phần củ hành tím 12

1.4.2 Công dụng củ hành tím 14

CHƯƠNG II Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu 19

2.1 Nguyên vật liệu và thiết bị 19

2.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu 19

- Củ hành tím được thu mua ở chợ đầu mối phía Nam 19

2.1.2 Hóa chất và môi trường 19

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị 20

2.2 Các phương pháp nghiên cứu 21

2.2.1 Phân lập vi khuẩn lactic 21

2.2.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic 21

2.2.2.1 Đặc điểm hình thái tế bào [10] 22

2.2.2.2 Xác định khả năng sinh axit lactic [14] 22

a Định tính khả năng sinh axit lactic 22

b Định lượng axit tổng số (trong sản phẩm lên men coi axit lactic là axit tổng số) sinh ra 22 2.2.2.3 Thử hoạt tính catalaza [13] 22

2.3 Nghiên cứu một số đặc tính của chủng 23

2.3.1 Đặc điểm hình thái vi khuẩn D5 23

2.3.2 Một số đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chủng vi khuẩn D5 23

2.4 Khảo sát quá trình lên men hành 24

Quy trình muối chua hành tím thông thường 24

Thuyết minh quy trình 24

- Bảo quản : bảo quản 25

2.4.1 Khảo sát tỷ lệ giống 25

2.4.2 Khảo sát nồng độ muối 25

2.4.4 Khảo sát tỷ lệ nước 25

Chương III Kết quả và thảo luận 26

3.1. Phân lập vi khuẩn lactic 26

3.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic 28

3.2.1 Đặc điểm hình thái tế bào 28

3.2.2 Xác định khả năng sinh axit lactic 28

3.2.2.1 Định tính khả năng sinh axit lactic 28

3.2.2.2 Định lượng axit tổng số sinh ra 28

3.2.3 Hoạt tính catalaza 29

3.3 Nghiên cứu một số đặc tính của chủng 29

3.3.1 Đặc điểm hình thái vi khuẩn D5 30

3.3.2 Một số đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chủng vi khuẩn D5 30

3.3.2.1 Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn 31

3.3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn D5 31

3.4 Khảo sát quá trình lên men hành tím 33

3.4.1 Khảo sát tỷ lệ giống 35

3.4.2 Khảo sát nồng độ muối 36

3.4.3 Khảo sát nồng độ đường 37

3.4.4 Khảo sát tỷ lệ nước 38

3.5 Quy trình lên men hành tím 39

Củ hành tím 40

CHƯƠNG VI Kết luận và đề nghị 41

4.1 Một số kết luận sau thời gian thực nghiệm 41

4.2 Ý kiến đề xuất 41

LỜI MỞ ĐẦUViệt Nam là một nước nông nghiệp, trong những năm gần đây chúng ta đã đặt đượcnhững thành tựu đáng kể không chỉ trong lĩnh vực sản xuất lương thực mà còn trong pháttriển nhiều loại rau màu và gia vị, nhiều vùng chuyên canh đã hình thành trên khắp cảnước, sản xuất ra những sản phẩm đặc trưng của vùng miền góp phần rất lớn vào sự pháttriển của nền nông nghiệp nước nhà.

Hành tím là đặc sản của Vĩnh Châu Hành tím có vị cay đầm, không quá hắc, có màu tímcủa vỏ lụa đậm và mượt Hành tím có chứa 415-1.917mg chất chống oxy hóa, trong khi

đó hành hoa chỉ chứa 270-1.187mg chất chống oxy hóa Một trong những thành phầnchính của hành tím là quercetin, có tác dụng ngăn ngừa lão hóa Nhờ chứa nhiều chấtchống oxy hóa nên hành tím có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thư mạnh mẽ Các quercetin

và allicin trong hành đã được chứng minh giúp giảm viêm, có lợi cho cả phòng và điều trịung thư Hành tím còn bổ máu vì chứa nhiều chất sắt mà sắt lại tham gia vào quá trình tạomáu, vận chuyển oxy từ phổi đến các tế bào Trong hành tím có hàm lượng phenoplastcao, có tác dụng tích cực vào quá trình thanh lọc, thải độc cho gan nên hạn chế nguy cơmắc ung thư gan, chứa nhiều chất xơ nên giúp phòng chống chứng táo bón

Sản lượng hành tím nhiều, công dụng tốt nhưng có tính mùa vụ, khó bảo quản tươi nênhành tím Vĩnh Châu vẫn chưa thể phát huy tiềm năng vốn có của nó Do đó cần có biệnpháp bảo quản, chế biến hợp lý để đảm bảo chất lượng, nâng cao giá trị kinh tế của loạinông sản đặc biệt này Sử dụng vi khuẩn lactic để lên men hành tím là một trong nhữngbiện pháp chế biến hợp lý để kéo dài thời gian bảo quản, nâng cao giá trị kinh tế của loại

nguyên liệu này Vì vậy, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic ứng dụng trong lên men hành tím” Đề tài được triển khai với nội dung

chính bao gồm:

- Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic

- Nghiên cứu đặc tính của chủng lựa chọn thích hợp cho lên men hành tím

- Khảo sát quá trình lên men hành tím

- Xây dựng quy trình lên men hành tím

CHƯƠNG I Tổng quan tài liệu

1.1 Thực phẩm lên men

1.1.1 Định nghĩa thực phẩm lên men

Thực phẩm lên men được xem như là những thực phẩm chịu ảnh hưởng bởi các hoạt độngcủa hệ vi sinh vật hay enzym làm thay đổi tính chất hóa sinh, gây ra sự biến đổi đáng kểcho thực phẩm Mặc dù vậy, đối với các nhà sinh học khái niệm lên men mô tả sự chuyểnhóa, biến đổi năng lượng vi khuẩn, trong một cơ chất hữu cơ thường xảy ra vớicarbonhydrat được oxy hóa một phần và những hợp chất hữu cơ hoạt động như một chấtnhận điện tử Với định nghĩa này, tất cả những quá trình tạo ra ethanol hay axit hữu cơ từ

vi khuẩn lactic đều được gọi là lên men

Ta quan tâm đến lên men rau củ quả nhờ vi khuẩn lactic tiến hành quá trình lên menlactic

1.1.2 Lợi ích thực phẩm lên men

Các thực phẩm lên men tạo nên đóng góp quan trọng trong chế độ ăn uống của con ngườitrên nhiều quốc gia và góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế

Bảo quản thực phẩm: Zhang và cộng sự (2010) đã nghiên cứu ứng dụng pectocin 31-1

(Lactobacillus pentosus 31-1 phân lập từ Xuan Wei Ham lên men truyền thống ở Trung

Quốc) nhằm bảo quản thịt heo ở 400C Kết quả trong 15 ngày bảo quản, thịt heo có màusắc, cấu trúc, mùi tốt hơn là chỉ bảo quản lạnh [14]

Tăng khả năng tiêu hóa nhờ sử dụng các chủng vi khuẩn lactic bổ sung sản phẩmprobiotic: thực phẩm bổ dưỡng như sữa chua yakul…[16] Lactobacillus là nhóm vikhuẩn lactic được sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực probiotic [17]

Điều chỉnh miễn dịch, giảm cholesterol, ngăn ngừa ung thư: như Lactobacillus

acidophillus sinh enzyme lactase giúp phân giải đường sữa Làm giảm sự phát triển của

các u bướu, có khả năng trung hòa hiệu quả và ngăn chặn các chất gây ung thư Làm giảmcholesterol trong máu [18]

Phá hủy các độc tính và các thành phần không mong muốn trong nguyên liệu: Sharma vàKapoor (1996) đã chứng minh quá trình lên men đã được tìm thấy để không gây ra nhữngthay đổi hàm protein, lipid và tro, nhưng nó làm giảm đáng kể hàm lượng carbohydrate

Sự thay đổi trong các axit amin như glycine, lysine và arginine đã giảm đáng kể trong quátrình lên men Quá trình lên men làm giảm đáng kể các chất ức chế enzym và acid phytic[19] Hàm lượng tannin đã được báo cáo để làm giảm quá trình lên men axit lactic tựnhiên trong kê theo EL Hag và cộng sự (2002) [20], trong lúa miến theo Abdel-Haleem vàcộng sự (2008) [21].

Nâng cao giá trị dinh dưỡng và tăng cường các đặc tính cảm quan [21]

Làm phong phú thêm các sản phẩm với chất chuyển hóa của vi sinh vật mong muốn nhưL-acid lactic hay các amino acid [22, 23]

Tạo các sản phẩm mới cho các thị trường tiêu thụ

1.1.3 Hệ vi sinh vật trong thực phẩm lên men

Vi khuẩn lactic được sử dụng phổ biến như những loại vi sinh vật dùng để bảo quản thựcphẩm Nhiều kết quả nghiên cứu vi sinh vật học định danh các vi sinh vật được phân lập

từ các nguồn khác nhau

Pho mát lên men và sữa lên men nhờ vi khuẩn lactic như Leuconostoc mesenteroides,Lactobacillus brevis, Lactobacillus plantarum, Pediocccus cerevisiae, Streptococcusthermophilus, Streptococcus lactis, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus,Lactobacillus citrovorum, Bifidobacterium bifidus [24]

Vi khuẩn lactic được phân lập từ cà chua lên men tự nhiên trong điều kiện yếm khí có tên

gọi là Leuconostoc mensenteroides, L brevis [25].

Vi khuẩn Lactobacillus delbrueckii và Lactobacillus paracasei được tìm thấy trong quá

trình lên men kim chi chịu trách nhiệm về hương vị, quá trình chín và quá trình axit hóacủa sản phẩm [26]

Một nghiên cứu mới đây đã đánh giá kháng thuốc kháng sinh và sản xuất amin hữu cơcủa Lactobacillus chủng phân lập từ kim chi [27]

Còn rất nhiều các nghiên cứu ứng dụng của vi khuẩn lactic vào các sản phẩm thực phẩmlàm cho thực phẩm có tính ổn định, an toàn sinh học và về mặt cảm quan có nhiều ưu việt

hơn là sản phẩm thực phẩm lên men lactic tự nhiên Tuy nhiên những nghiên cứu trực tiếp

về vi khuẩn lactic ứng dụng trong chế biến, bảo quản rau củ quả còn hạn chế

1.2 Lên men rau quả

Lên men rau củ quả (muối chua rau củ quả) là quá trình đã có từ rất lâu đời giúp bảo quảnnguyên liệu thực vật mà vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng của nó Vi khuẩn lactic và nấmmen là hai tác nhân lên men chính ở Tây bán cầu (châu Âu và Mỹ); trong khí đó ởphương Đông lại sử dụng một lượng lớn là nấm mốc Những nghiên cứu gần đây đãchứng minh lên men lactic mang tính an toàn sinh học và ngày càng được ứng dụng rộngrãi trong lên men thực phẩm nói chung và lên men rau quả nói riêng

1.2.1 Qúa trình lên men rau củ quả

Muối chua rau củ quả nhằm mục đích cơ bản sau: bảo quản nguyên liệu, làm tăng giá trịdinh dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả và hỗ trợ tiêu hóa Trong quá trình muối chuarau củ quả phải tạo điều kiện tối ưu để phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tối đatác dụng của vi khuẩn gây hư hỏng, thối rữa Hiện nay có rất nhiều các sản phẩm rau quảmuối chua được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới

Muối chua rau quả được tiến hành theo quy trình như sau:

Lựa chọn rau củ quả

Xử lý sơ bộPhơi nắng

Cho thêm đường, muối, nước

Lên men

Sản phẩm Hình 2.1.1 Quy trình muối chua rau quả.

1.2.2 Các giai đoạn hoạt động của vi sinh vật lên men

Quá trình lên men lactic trong rau muối chua có thể được phân làm 3 giai đoạn:

Giai đoạn thứ nhất

Do muối gây áp suất thẩm thấu lớn nên đường và các chất dinh dưỡng khác có trongnguyên liệu khuếch tán vào dung dịch nước muối và bắt đầu có sự hoạt động của vi

khuẩn lactic và một số vi sinh vật khác: nấm men Saccharomyces ceriviceae chuyển một

phần đường thành rượu ethylic và khí CO2, CO2 bay lên do đó trên bề mặt nước muốithấy xuất hiện những bọt khí Những bọt khí này cũng được tạo ra bởi một số vi sinh vật

có khả năng sinh khí và vi khuẩn lactic Trong giai đoạn này vi khuẩn Leuconostoc

mesenteroides hoạt động rất mạnh, chủng này còn chuyển đường thành acid lactic, acid

acetic…giá trị pH giảm dần và sẽ kìm hãm sự phát triển của các loài vi khuẩn không cầnthiết như vi khuẩn gram âm Lượng axit lactic ở giai đoạn này rất nhỏ (<1%) Chất lượngsản phẩm phụ thuộc nhiều vào mức độ hoạt động của vi khuẩn lactic và tốc độ hình thànhacid lactic là nhanh hay chậm [2, 3, 5]

Giai đoạn thứ hai

Trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn lactic đạt cao nhất nên acid lactic được tích tụ rấtnhiều, pH dịch lên men giảm nhanh Chúng phát triển trong nước muối đến khi cáccarbohyrate có thể lên men được không còn nữa hoặc cho đến khi vi khuẩn lactic bị kìmhãm do pH của môi trường giảm Do tác dụng của axit lactic nên phần lớn vi khuẩn gâythối bị ức chế Trong giai đoạn này hương vị của sản phẩm lên men bắt đầu hình thành,chất lượng sản phẩm cuối cùng phụ thuộc vào giai đoạn này Cuối giai đoạn này lượngaxit lactic đạt cực đại và tác động ngược trở lại vi khuẩn lactic, quá trình lên men chuyểnsang giai đoạn thứ ba [2, 3, 5]

Giai đoạn thứ ba

Khi acid lactic đã tích tụ với một lượng khá cao thì các vi khuẩn lactic cũng bị ức chế.Khi ấy, do bề mặt dung dịch nước muối tiếp xúc với không khí nên nấm men bị oxy hóa,nấm mốc có khả năng phát triển mạnh làm giảm chất lượng sản phẩm vì nấm mốc có khảnăng phân hủy acid lactic mạnh Nấm mốc phát triển chủ yếu trong thời kỳ này là Cidiumlactis, khi chúng phát triển sẽ tạo thành các váng trắng trên bề mặt lớp dưa ngày càng dày.Cidium lactis có khả năng phân giải acid lactic thành CO2 và H2O, làm pH trở về trungtính, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn gây thối phát triển Ở giai đoạn này độ chua củadưa giảm dần Ngoài nấm mốc hoạt động còn có các vi khuẩn kỵ khí khác hoạt động như

Clostridium butyricum, Proteus vulgaris Clostridium butyricum phân giải đường và acid

lactic thành acid butyric làm cho sản phẩm có vị ôi, khó chịu Proteus vulgaris phân giảicác sản phẩm của protein thành các chất H2S, NH3, indol,…làm cho sản phẩm bị thối.Tóm lại, các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong sự lên men, nếu chúng hoạtđộng càng mạnh thì sự lên men càng tốt Để sự lên men lactic được tốt cần diệt vi sinh vật

có hại có nhiều trên bề mặt nguyên liệu bằng cách rửa sạch nguyên liệu [2, 3, 5]

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong lên men rau quả.

1.2.3.1 Nồng độ muối ăn

Nồng độ muối ăn 2% ít ảnh hưởng đến sự hoạt động của vi khuẩn lactic nhưng lại làmgiảm hoạt động của nhiều loại vi sinh vật, trong đó có nhóm vi khuẩn butyric và nhómcoli Muối ăn nồng độ 5-6% hoàn toàn ức chế hoạt động của vi khuẩn butyric và nhómE.coli, đồng thời giảm hoạt độ của vi khuẩn lactic khoảng 30% Ở nồng độ muối quá cao,hoạt động của vi khuẩn lactic bị ức chế Vì vậy trong quá trình muối chua rau cần chọnnồng độ muối thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn lactic và ức chế sự hoạt động của

vi sinh vật lạ, tỷ lệ muối thích hợp cũng thay đổi tùy loại nguyên liệu rau và nhiệt độ môitrường Có loại cần sử dụng nồng độ muối cao, có loại chỉ cần ít thôi [2, 3, 5]

1.2.3.2 Hàm lượng đường trong sản phẩm

Đường có khả năng thúc đẩy quá trình lên men, giúp cho sản phẩm rau quả muối chua có

vị dịu ngọt Đường trong sản phẩm muối chua là nguồn để tích tụ acid lactic Trongtrường hợp hàm lượng đường trong nguyên liệu không đủ lên men thì lượng acid lactictích tụ trong sản phẩm không đạt mức yêu cầu về độ acid cần thiết của rau muối chua Khi

đó sản phẩm có hương vị kém, phẩm chất sản phẩm không tốt và dể bị hư hỏng trong quátrình bảo quản Vì vậy khi muối chua cần chọn loại nguyên liệu rau có độ đường đạt mứcyêu cầu, Thường muốn cho quá trình lên men tốt, nồng độ đường thích hợp là 10-15% cóthể xê dịch từ 8-20% [2, 3, 5]

1.2.3.3 Độ acid trong sản phẩm

Nếu ở môi trường acid cao thì các vi khuẩn gây chua sẽ kém hoạt động, quá trình chuyểnquá đường thành acid sẽ chậm lại, vì những vi sinh vật có khả năng hoạt động ở môitrường acid cao sẽ bắt đầu hoạt động song song với vi khuẩn lactic, ngăn cản tác dụng của

vi khuẩn gây chua làm hàm lượng đường trong nguyên liệu rau không thể chuyển hếtthành acid lactic được Trong quá trình lên men của rau muối chua, aicd lactic tích tụ vớihàm lượng 0.5% cũng đã ức chế hoạt động của nhiều vi sinh vật lạ, những vi sinh vật gâyảnh hưởng xấu cho quá trình lên men Khi tích tụ với hàm lượng cao hơn 1-2%, acidlactic sẽ ức chế hoạt động của vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic do vậy cũng bịkìm hãm Còn ở môi trường acid thấp, các vi khuẩn có hại phát triển, gây ảnh hưởng xấuđến quá trình muối chua Do đó cần thiết phải tạo cho môi trường có độ pH thích hợpnhằm tạo điều kiện tốt nhất cho vi khuẩn lactic hoạt động [2, 3, 5]

1.2.3.4 Nhiệt độ lên men

Nhiệt độ lên men sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian lên men, đến lượng acidđược tạo thành và chất lượng sản phẩm Vi khuẩn gây chua hoạt động tốt nhất 28-37oC.Với nhiệt độ thấp hơn 20oC, tốc độ lên men lactic rất chậm nhưng sản phẩm tạo thành cóchất lượng cao Với nhiệt độ cao hơn 42 oC, vi khuẩn gây chua bị ức chế Với nhiệt độ 30-

37oC là nhiệt độ tối ưu cho sự hoạt động của nhiều vi khuẩn lactic Tuy tốc độ lên mennhanh nhưng ở nhiệt độ này sẽ kích thích nhiều vi sinh vật lạ phát triển song song với vikhuẩn lactic làm rau quả mau hỏng Do đó, tùy thuộc vào dạng nguyên liệu rau đượcmuối chua mà chọn nhiệt độ lên men tối ưu Thường nhiệt độ lên muối rau quả thích hợp

là 20-30oC [2, 3, 5]

1.2.3.5 Ảnh hưởng của nồng độ Oxy

Oxy là một trong các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi sinhvật Vi sinh vật sử dụng O2 trong môi trường lỏng Tính chất này có liên quan đến sựphân bố hệ enzym hô hấp trong tế bào chất (nước chiếm trên 80%) Đặc biệt vi khuẩnlactic là vi khuẩn yếm khí tùy tiện Nhưng trong quá trình nuôi cấy với mục đích thu hồisinh khối, vi khuẩn lactic vẫn cần hô hấp để sinh trưởng và phát triển Vì thế, trong nuôicấy ta cần kiểm tra khả năng sử dụng oxy để từ đó cung cấp oxy cho phù hợp sao cho tốc

độ hòa tan nó bằng tốc độ tiêu thụ của vi sinh vật [2, 3, 5]

1.2.4 Các hiện tượng hư hỏng trong rau quả lên men

1.2.4.1 Hiện tượng sản phẩm bị sẫm màu

Do dưa không ngập nước, phần dưa tiếp xúc với không khí sẽ bị thâm do bị oxy hóa Do

vi sinh vật gây ra hiện tượng nước dưa bị thâm đen do Bacillus nigrificans sinh ra các sắc

tố hòa tan trong nước dưa Do lớp dưa trên cùng bị thối khi nước dưa không đủ ngập, khi

đó vi sinh vật lactic bị ức chế, các vi sinh khác phát triển gây thối dưa, trong trường hợpmuối phân bố không đều thì có những chổ có nồng độ muối cao vi khuẩn lactic bị ức chế

và các vi sinh vật khác cũng phát triển gây thối dưa Ngoài hiện tượng thâm đen ra dưacòn có thể bị biến đổi thành màu khác Khi có sự hoạt động của nấm men Torula dưa sẽ

có màu hồng Các vi sinh vật gây ra hiện tượng đổi màu dưa chủ yếu là các vi sinh vậthiếu khí

1.2.4.2 Hiện tượng đóng váng trên bề mặt nước dưa

Các lớp váng này do nấm mốc và nấm men tạo màng gây ra: Mycoderma, Aspergillus,

Torula, Odium lactic, Penicillium, Debaromyces, Pychya…trong số này có các nấm men

chịu được nồng độ muối cao, chịu được môi trường acid Chúng phân hủy acid lactic làm

độ acid giảm tạo điều kiện thích hợp cho vi sinh vật gây thối, gây hư hỏng sản phẩm pháttriển

1.2.4.3 Hiện tượng sản phẩm bị nhớt

Do một số chủng vi khuẩn lactic phát triển quá mạnh, trong điều kiện nhiệt độ quá cao

Theo Poderson, ở nhiệt độ quá cao thì Lactobacillus cucumeris có thể gây nhớt trong sản

phẩm, tuy nhiên không gây độc cho người sử dụng Fabian cũng nghiên cứu hiện tượngdưa bị nhớt, thấy rằng hiện tượng bị nhớt là do các vi khuẩn có vỏ nang phát triển, trongđiều kiện nước dưa có hàm lượng muối và hàm lượng acid quá thấp

Để tránh hiện tượng dưa bị nhớt có thể dùng biện pháp loại bỏ nước dưa cũ và thay

bằng nước muối mới, hoặc dùng biện pháp đun sôi lại nước dưa cũ rồi để nguội và dùnglại

1.2.4.4 Hiện tượng sản phẩm bị mềm nhũn

Do các enzim phân giải pectin chuyển hóa proropectin thành pectin hòa tan Các enzimphân giải pectin là pectinoesterase hoặc pectipolygalacturonase do các vi sinh vật sinh ratrong điều kiện nồng độ muối quá thấp Nồng độ muối để ức chế các vi sinh vật này là

8% Dưa còn bị mềm do độ acid trong sản phẩm quá cao, hoặc do muối dưa trong thùngquá lớn, lớp dưa ở phía dưới thùng chịu một áp suất lớn nên bị mềm và bị biến dạng Ngoài ra, điều kiện nhiệt độ quá cao và mức độ yếm khí kém (nén dưa không chặt) cũngcản trở sự phát triển bình thường của vi khuẩn lactic, tạo điều kiện cho các vi sinh vật lạphát triển và làm mềm dưa.

1.2.4.5 Hiện tượng sản phẩm có hương vị lạ khó chịu

Do hoạt động của các vi sinh vật gây hại chủ yếu là nấm mốc, nấm men như: Mycoderma,

Debaromyces, Hansenula, Pychya và một số vi sinh vật khác làm giảm độ acid của sản

phẩm, gây ảnh hưởng xấu đến mùi vị sản phẩm làm sản phẩm có hương vị lạ Dưa bị thối

do các vi sinh vật lạ phát triển Hiện tượng này xảy ra khi chế độ lên men thực hiện khôngtốt, chế độ vệ sinh trong quá trình chế biến bị vi phạm nghiêm trọng Để ngăn chặn cáchiện tượng hư hỏng trên cần phải có chế độ lên men hợp lý: đảm bảo nồng độ muối sửdụng, nhiệt độ lên men, điều kiện yếm khí…

1.3 Một số sản phẩm lên men rau củ quả lên men truyền thống

1.3.1 Trên thế giới [2, 3].

1.3.1.1 Atchara

Tên chung: đu đủ xát lát lên men

Tên địa phương (Philippin): Atchara

Nguyên liệu: đu đủ xanh là nguyên liệu chính, gia vị (tỏi, ớt, hành, gừng, muối)

Lên men 28oC, 8 ngày

Đặc tính vật lý: dạng rắn, màu sáng hay màu đu đủ, vị chua dễ chịu

Đặc tính hóa học: pH = 3,5 Độ axit (theo axit lactic) 1,32% Chất xơ: 2,2%

Vi sinh vật: Leuconostoc mensenteroides, L brevis, L plantarum, Str Faecalis.

Sản xuất thủ công trong gia đình

1.3.1.2 Baechoo kim chi

Tên chung: dưa chua

Tên đị phương (Triều Tiên): Baechoo kim chi

Nguyên liệu: bắp cải 90%, hành xanh 2%, ớt 2%, gừng 0,5%, muối 2,5 – 3%.

Lên men 10 oC, 7 ngày

Đặc tính vật lý: dạng đặc, màu vàng hay màu xanh, vị chua ngọt, cay và nóng

Đặc tính hóa học: pH = 4,2 – 5,8 Độ axit (theo axit lactic) 0,6 – 0,18% Nước: 88%

Vi sinh vật: Leuconostoc mensenteroides, Lactobacili.

Thời gian bảo quản và sử dụng: 6 tháng ở 5oC, 7 ngày ở 10oC, 3 ngày ở 20oC, 1 ngày ở

30oC

Sản xuất công nghiệp 80.000 tấn/năm, sản xuất thủ công 80.000 tấn/năm

1.3.1.3 Dongchimi

Tên chung: củ cải lên men

Tên địa phương (Triều Tiên): Dongchimi, Kim chi

Nguyên liệu: củ cải, hành xanh 2%, ớt 2%, gừng 0,5%, nước muối 3%

Lên men 5 – 30oC

Đặc tính vật lý: dạng rắn, màu vàng hay màu xanh, vị chua ngọt, cay và nóng

Đặc tính hóa học: pH = 4,5 Nước: 93,6%

Vi sinh vật: Leuconostoc mensenteroides, Lactobacili.

Thời gian bảo quản và sử dụng: 6 tháng ở 5oC, 7 ngày ở 10oC, 3 ngày ở 20oC, 1 ngày ở

30oC

Sản xuất thủ công

1.3.1.4 Gundruk

Tên chung: dưa muối

Tên địa phương (Nepal): Gundruk

Nguyên liệu: rau xanh (bắp cải, rau cải xanh, cải bông)

Lên men 10 – 15oC, 7 ngày, tách dịch khỏi khối lên men, thanh trùng và đóng chai, phần

lá lên men phơi khô và bảo quản

Đặc tính vật lý: dạng rắn và dạng lỏng, vị chua và ngọt

Đặc tính hóa học: pH = 3,6 – 4,0 Độ axit (theo axit lactic) 0,1 – 0,5% Hàm ẩm: 3,5 –6%.

Vi sinh vật: L brevis, L plantarum.

Thời gian bảo quản sử dụng 6 – 12 tháng

Sản xuất quy mô công nghiệp 2%

1.3.1.5 Burong manggo

Tên chung: xoài xanh ủ chua

Tên địa phương (Philippin): Burong manggo

Nguyên liệu: xoài xanh chưa chín 100%, muối 10% so với xoài xanh, dung dịch CaCl21%

Lên men nhiệt độ phòng 12 ngày

Đặc tính vật lý: dạng rắn, màu xanh vàng sáng, vị chua ngọt

Đặc tính hóa học: Độ axit (theo axit lactic) 1,52%, pH = 2,8

1.3.2 Tại Việt Nam [2, 3].

1.3.2.1 Muối chua bắp cải

Để muối chua nên chọn loại bắp cải có hàm lượng đường cao, mô lá không quá giòn, cóchứa 4 – 5% đường là tốt nhất, không nên dùng lá quá giòn, quá non, bị sâu bệnh Trongquá trình lên men chú ý mấy điểm sau: dung dịch muối cho vào phải ngập khối rau Thờigain lên men là 10 ngày ở 200C Qúa trình lên men lactic sẽ dừng lại khi lượng axit lacticđạt 1,5 – 2,4% và hương vị tốt nhất sản phẩm thu được đem tiêu thụ hoặc bảo quản lạnhdùng dần

1.3.2.2 Muối chua cải bẹ

Cải bẹ là loại rau trồng nhiều ở miền Bắc Việt Nam Cải bẹ dùng để lên men có hàmlượng đường trung bình 3 – 3,5% Công nghệ lên men không khác nhiều bắp cải lên men.Một số điểm cần lưu ý như sau: hàm lượng muối là 6 – 9% so với khối lượng rau Nhiệt

độ lên men là 20 – 250C, nếu lên men ở nhiệt độ cao sản phẩm có màu xỉn, mùi lạ Thờigian kết thúc lên men là 15 – 16 ngày

1.3.2.3 Muối cà

Cà bát là loại quả được trồng nhiều ở miền Bắc Việt Nam và cà pháo là loại quả đượctrồng nhiều khắp nơi trên cả nước Các loại cà thích hợp muối chua là loại cà có hàmlượng đường 3,5 – 4% Cà quá non hay quá già không thích hợp cho việc lên men vì hàm

lượng đường quá thấp Công nghệ lên men tương tự như trên Một số điểm khác cần lưu

ý, hàm lượng muối thích hợp là 10 – 12% Nếu cho hàm lượng muối thấp hơn khoảng 5 –7% thì lên men nhanh, sản phẩm chất lượng tốt hơn, thời gian bảo quản ngắn nếu chohàm lượng muối quá cao thì trái cà sẽ bị nhăn nheo, sản phẩm bị mặn Để trái cà có màutrắng đẹp khi kết thúc lên men thì có thể cho thêm 3 – 5% giềng vào lúc bắt đầu lên men.Khi lên men cần cho trái cà ngập sâu trong nước muối, muốn vậy phải đè với lực 10 – 15

kg cho 100 kg trái cà Nhiệt độ lên men 25 – 260C, thời gian lên men 25 – 30 ngày Khi

đó hàm lượng axit lactic có thể đạt 3,0 – 3,2 g/l Sản xuất quy mô công nghiệp 20%

1.3.2.4 Muối dưa chuột

Dưa chuột dùng để muối chua là loại quả non, hạt nhỏ, ít ruột, thịt quả chắc, vỏ mỏng,tươi Dung dịch muối có nồng độ 6 – 10% dùng để lên men cho sản phẩm có nồng độmuối là 3 – 5% Có thể bổ sung thêm thì là, cần tây, tỏi, ớt, lá quế với tổng lượng 3 – 8%

để tăng hương vị cho sản phẩm

Để đa dạng thêm các sản phẩm lên men trong nước nên em tiến hành bổ sung chủng vikhuẩn lactic vào việc lên men hành tím đạt hiệu quả về chất lượng, kinh tế, rút ngắn thờigian lên men

1.4 Giới thiệu về nguyên liệu hành tím.

1.4.1 Thành phần củ hành tím

Hình 1.4.1 Củ hành tím

Hành là một loại cây rau gia vị được sử dụng phổ biến hằng ngày Có 2 loại hành: hành lá

và hành củ Hành lá được sử dụng tươi còn hành củ thì được dùng tươi hoặc chế biến.Hành củ cũng có 2 loại là hành ta và hành tây Hành là loại sống lâu năm, có nguồn gốcTây Á Thời vụ thu hoạch vào khoảng tháng 11 – 12 [3]

Hành tím có tên khoa học là Allium ascalonicum, bắt nguồn từ chữ Ascalon - tên của một

thị trấn ở miền Nam Palestin, nơi mà các nhà khoa học cho là nguồn gốc xuất xứ củagiống hành này, là loại củ hành nhỏ, màu tím, có mùi thơm, được trồng nhiều ở đồngbằng sông Cửu Long, nhiều nhất ở huyện Vĩnh Châu, Sóc Trăng [9]

Bảng 1.4.1a: Thành phần hóa học của củ hành tím [7]:

Củ hành có độ ẩm rất cao, dễ bị hư hỏng nếu không có biên pháp bảo quản và chế biếnhợp lý

Hành tím chứa khoảng 11% đường , chủ yếu là saccharose Trong củ hành có khoảng 35– 55mg% tinh dầu, tinh dầu củ hành chủ yếu là allinin, ngoài ra còn có plutin, đặc biệtquan trọng là allinin disulphit và allinin propyldisulphit, có tính sát trùng mạnh Anilindưới tác dụng cảu enzym alininase alinin sẽ biến thành alicin, pyruvate, NH4 Alicin dễ bịbiến chất sau thu nhận, để càng lâu càng mất hoạt tính, dễ bị phân hủy trong nước, nhất là

ở nhiệt độ cao cà môi trường kiềm, bền vững trong môi trường axit Alicin vừa kích thíchtiêu hóa lại là chất kháng sinh tự nhiên rất mạnh, mạnh hơn cả penicilin, có tác dụng

mạnh với Staphylococcus, Samonela ức chế sự phát triển của nhiều loại siêu vi trùng như

siêu vi trùng bại liệt, cúm Trong hành có chất tiopropion aldehyte (CH3-CH2-CHS) làchất gây cay và chảy nước mắt [3]

Màu trong củ hành là sắc tố anthocyanin: anthocyanin là sắc tố tan trong nước có màu từ

đỏ đến tím, màu của anthocyanin được xác địng bởi cấu trúc hoá học và môi trường bênngoài pH thấp nó có màu đỏ trở thành không màu ở pH cao hơn và trở thành xanh blue

pH cao hơn nữa Màu xanh của anthocyan thường do sự kết hợp với kim loại hơn là do

pH Các nhân tố làm thoái hoá anthocyan: các enzyme thuỷ phân hay oxi hoá làm phaimàu anthocyanin, anthocyanin bị phân huỷ chậm ở nhiệt độ thường và nhanh ở nhiệt độcao, H2O2 làm thoái hoá, SO2 làm nhạt màu anthocyan Anthocyanin ngưng tụ với chính

nó và các chất hữu cơ khác tạo thành phức chất với protein, tannin, flavonoide,polysaccharide Phản ứng này làm gia tăng màu của anthocyan, bền hơn trong chế biến vàtồn trữ [5, 11]

Trong củ hành có hàm lượng đường khá cao nên rất thích hợp cho quá trình lên menlactic

1.4.2 Công dụng củ hành tím.

Chống nhiễm khuẩn: Củ hành có tính kháng khuẩn rất tốt nhờ có các quercetin và

allicin Tác dụng thanh trùng đường hô hấp của hành tím rõ nét nhất khi dùng dưới dạng

ăn sống hay trộn dầu giấm Nhai củ hành sống tuy khó chịu nhưng là biện pháp hữu hiệu

để thanh trùng vùng họng bằng cách mượn cơ chế chảy nước mũi, trào nước mắt để tốngcác tạp chất bám trên niêm mạc đường hô hấp ra ngoài

Tăng cường hệ miễn dịch: Chất flavonoids tìm thấy trong hành tím hoạt động như một

chất chống ô xy hóa có tác dụng ngăn chặn các khối u hình thành và phát triển, đồng thờithúc đẩy khả năng miễn dịch của cơ thể

Tốt cho gan, tim: Củ hành có chứa một lượng lớn lưu huỳnh nên là thực phẩm đặc biệt

tốt cho gan Ăn khoảng nửa củ hành mỗi ngày có tác dụng hạ mức độ cholesterol xấuLDL, ngăn ngừa các cơn đau tim và đột quỵ

Ngừa thiếu máu, giảm viêm: Do chứa lượng sắt dồi dào nên tiêu thụ hành tím có thể

giúp đối phó với chứng thiếu máu Một số nghiên cứu cũng cho thấy gia vị này có tácdụng giảm các triệu chứng viêm khớp và gút rất hữu hiệu

Ngừa ung thư: Hợp chất quercetin tìm thấy dồi dào trong hành tím đóng vai trò quan

trọng trong việc ngăn ngừa bệnh ung thư, đặc biệt là ung thư ruột kết oligosaccharides trong hành kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn có lợi trong ruột kết

Fructo-và giúp giảm nguy cơ phát triển khối u ở ruột kết

Ổn định huyết áp, giảm sốt: Củ hành có tác dụng giúp hạ huyết áp một cách tự nhiên.

Ngoài ra, nó cũng làm loãng máu, đánh tan các cục máu đông và lọc máu ra khỏi các chấtbéo không lành mạnh Mỗi khi bị sốt hoặc cảm cúm, ăn hành tím có thể giúp hạ sốt vàgiảm các triệu chứng cảm, do vị hăng của hành thúc đẩy lưu thông máu và tăng tiết mồhôi

Giúp xương khỏe: Trong hành chứa các hợp chất có thể ngăn ngừa các hoạt động phá vỡ

xương, nên nó đặc biệt có lợi cho những phụ nữ có nguy cơ bị loãng xương sau thời kỳmãn kinh

Táo bón và đầy hơi: Ăn nhiều hành tím sẽ giúp giảm táo bón mãn tính và đầy hơi do

trong hành tím chứa nhiều chất xơ

Tiểu đường: Chromium trong hành tím giúp các tế bào trong cơ thể của bệnh nhân tiểu

đường có phản ứng thích hợp để làm giảm mức độ insulin và cải thiện lượng đườngglucose hấp thụ vào cơ thể

Lợi tiểu và làm sạch máu: Hành tím có hàm lượng phenoplast cao có tác dụng giữ nước

để tránh sỏi tiết niệu, viêm khớp và bệnh gút

1.4.3 Tình hình trồng hành, tiêu thụ hành và một số sản phẩm hành tím.

- Tình hình trồng và tiêu thụ hành tím [15]

Ở Việt Nam, hành tím được trồng ở thị xã Vĩnh Châu – tỉnh Sóc Trăng và các nơi khácnhư huyện đảo Lý Sơn - tỉnh Quảng Ngãi, huyện Ninh Hải- tỉnh Ninh Thuận, huyện GòCông - tỉnh Tiền Giang, huyện Ba Tri - tỉnh Bến Tre, huyện Duyên Hải - tỉnh Trà Vinh vàthành phố Bạc Liêu - tỉnh Bạc Liêu

Khoảng năm 1966, Hành Tím đã được Nông vụ tỉnh Ba Xuyên trước đây khuyến khíchtrồng thử với tên gọi là “củ hành đỏ”

Diện tích trồng Hành Tím tập trung nhiều nhất ở thị xã Vĩnh Châu, là một trong nhữngmặt hàng đặc sản của tỉnh Sóc Trăng, có chất lượng cao và có khả năng xuất khẩu

Diện tích trồng hành tím thương phẩm ở Vĩnh Châu từ 4.000 - 7.000 ha/năm, sản lượng

có thể lên đến 150.000 tấn chỉ sau 2 tháng gieo trồng

Hiện nay, năng suất bình quân của củ Hành Tím là 14-15 tấn/ha, nhưng trong tương lai dựkiến mức năng suất này sẽ đạt 20 tấn/ha Bên cạnh đó diện tích trồng màu cũng được quihoạch giai đoạn 2016 – 2020 là 10.950 ha, trong đó hành tím 7.500 ha

Đặc sản Hành Tím Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng đã được cấp chứng nhận đạt tiêu chuẩnGlobalGAP, với sự tham gia của 9 nông dân và Doanh nghiệp tư nhân Đức Vinh trên diệntích 4,5ha

Củ hành tím là một trong những mặt hàng có thế mạnh của Vĩnh Châu nhờ chất lượngcao, là nguồn cung cấp sản phẩm hành tươi cho thành phố Hồ Chí Minh, các tỉnh kháctrong khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và được xuất khẩu đi nhiều nước nhưIndonesia, Malaysia, Thái Lan, Philippines, Ấn Độ Củ hành tím không chỉ mang lạinguồn lợi lớn cho nông dân địa phương mà còn là đại diện cho nông sản của Việt Namtrên thị trường thế giới Theo số liệu thống kê Sản phẩm củ Hành Tím được tiêu thụ ở

Đồng bằng sông Cửu Long, một số tỉnh thành trong cả nước với sản lượng hàng năm từ20.749 tấn năm 1994; đạt 83.603 tấn ở năm 2004 và khoảng 130.000 tấn vào năm 2012.

- Một số sản phẩm hành tím trên thị trường là hành tím sấy khô, hành tím phi vàhành tím muối chua [15]

1.4.4 Sử dụng chủng khởi động cho quá trình lên men.

Hầu hết hành nói chung và củ hành tím nói riêng thường được dùng như một món gia vịtrong các gia đình, cửa hàng

Những ngày lễ tết củ hành củ kiệu thường được dân ta muối chua để tăng giá trị dinhdưỡng, tăng khẩu vị để bữa ăn thêm ngon miệng

Để cho chất lượng hành muối luôn đảm bảo tính an toàn, kéo dài thời gian bảo quản, rútngắn thời gian lên men thì nên dùng chủng khởi động bổ sung trước khi lên men

Môi trường lên men dùng giống khởi động được hiểu là một cách chuẩn bị số lượng lớn tếbào của ít nhất một chủng giống vi sinh vật trộn vào cùng nguyên liệu để sản xuất lênmen theo quá trình lên men có tốc độ nhanh, theo hướng như mong muốn [17]

Vi khuẩn lactic đã được sử dụng để bảo quản và chế biến thực phẩm ở rất nhiều các quốcgia trên thế giới từ rất lâu đời hiện nay các nhà khoa học đã tìm ra hầu hết chủng vikhuẩn lactic được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm lên men truyền thống để tạo racác chế phẩm phục vụ đời sống Những năm gần đây việc nghiên cứu vi khuẩn lactic làmprobiotics đang rất được quan tâm vì mức độ an toàn sinh học cao

Một số thành tựu ứng dụng vi khuẩn lactic là:

Nhóm tác giả Dorrit Wouters., Silvia Grosu – Tudor., Medana Zamfir and Luc De Vuyst

đã nghiên cứu quá trình lên men rau quả sử dụng chủng Lactobacillus plantarum IMDO

788 làm chủng khởi động, tối ưu hóa quá trình lên men để tránh sự phát triển của nấm

men [33]

Trong việc nghiên cứu quy trình muối chua cây nha đam, các thí nghiệm tiến hành dựa

trên 2 phương pháp: lên men có bổ sung giống Lactobacillus plantarum và lên men không

bổ sung giống Kết quả cho thấy muối chua có bổ sung giống cho thành phẩm có chấtlượng tốt hơn và đồng đều hơn [12].

Bảo quản thực phẩm: Zhang và cộng sự (2010) đã nghiên cứu ứng dụng pectocin 31-1

(Lactobacillus pentosus 31-1 phân lập từ Xuan Wei Ham lên men truyền thống ở Trung

Quốc) nhằm bảo quản thịt heo ở 400C Kết quả trong 15 ngày bảo quản, thịt heo có màusắc, cấu trúc, mùi tốt hơn là chỉ bảo quản lạnh [14]