Luận văn : Sản xuất nước tương đậu nành theo phương pháp lên men và nấm mốc Aspergillus oryzae

Nước tương đậu nành lên men sử dụng nấm mốc Aspergillus oryzae So sánh các phương pháp sản xuất nước tương khác nhau Các nghiên cứu khoa học về sản xuất nước tương 10 năm trở lại đây Sự khác nhau giữa phương Tây và phương Đông

2 Nguyễn Thị Thùy Trang MSSV: DH61600560 D16-TP03

3 Huỳnh Phú Cường MSSV: DH61601828 D16-TP03

4 Phạm Thị Xuân Dung MSSV: DH61603568 D16-TP03

Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 11 năm 2018

MỤC LỤ

1.3 Tính chất cơ lý và cấu trúc của hạt đậu nành 121.4 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của hạt đậu nành 13

2

1 Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp acid (hóa giải) 30

2 Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp enzyme 30

3 Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men 31

6.1 Mục đích 36

14.3 Phương pháp thực hiện và thông số kỹ thuật 42

4

16.1 Mục đích 4316.2 Phương pháp thực hiện và thông số kỹ thuật 43

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Cây đậu nành -9

Hình 2: Cây đậu nành trong thời kì sinh trưởng -11

Hình 3: Hình ảnh hạt đậu nành trước và sau thu hoạch -13

Hình 4: Cấu tạo dinh dưỡng bên trong hạt đậu nành -14

Hình 5: Hình ảnh minh họa Aspergillus oryzae -28

Hình 6: Giá trị cảm quan nước tương -46

DANH MỤC BẢNG

6

Bảng 7: Thành phần các acid amin trong protein đậu nành -16

Bảng 8: Chỉ tiêu hóa lý của nước (QCVN 01:2009/BYT) -18

Bảng 9: Chỉ tiêu vi sinh của nước (QCVN 01:2009/BYT) -18

Bảng 10: Tiêu chuẩn của NaCl (TCVN 9639 : 2013) -19

Bảng 11: Bảng so sánh tính chất và cấu tạo giữa Acid benzoic và Natri benzoat -20

Bảng 12 - Chỉ tiêu lí - hóa của caramel (TCVN 9954 : 2013) -22

Bảng 13: Chỉ tiêu hóa lí của chất điều vị (612 – Natri glutamate) (TCVN 1459:1996) - 24

Bảng 14 : Bảng chỉ tiêu hóa lí của đường (TCVN 6958 : 2001) -24

Bảng 15: Thành phần hóa học của bột mì -25

Bảng 16: Điều kiện sinh trưởng của nấm A.oryzae -27

Bảng 17 : Các chỉ tiêu hóa học của nước tương (TCVN 1763 – 75) -44

Bảng 18: Yêu cầu cảm quan của nước tương (TCVN 1763 – 75) -44

MỞ ĐẦU

“Đậu nành – thực phẩm vàng của thế kỷ 21”- Đậu nành là thực phẩm giàu dinhdưỡng, lành tính và thân thiện với môi trường Hạt đậu nành được đầu tư nghiên cứu

và nâng cao giá trị sử dụng nhờ có nguồn gốc tự nhiên, giá trị dinh dưỡng cao và hiếm

có Đậu nành là thực phẩm duy nhất có chứa hàm lượng protein tương đương với thịt

Vì thế, ở một số nước, đậu nành đã sử dụng như một lựa chọn thay thế thịt động vật.Đối với người Việt Nam, ẩm thực là một nét văn hóa đậm đà bản sắc dân tộc, rấtriêng và độc đáo Trong nền ẩm thực độc đáo đó, nước chấm là không thể thiếu trongcác bữa ăn gia đình Nói đến nước chấm mà không nhắc đến nước tương đậu nành quả

là thiếu sót

Nước tương đậu nành có nhiều loại rất tốt cho sức khỏe như: Maggi, Chinsu,Tam thái tử,… được nhiều người tiêu dùng tin dùng Đặc biệt là nhu cầu ăn chay của

người tiêu dùng ngày càng tăng Nước tương đậu nành được lên men tự

nhiên từ những hạt đậu nành được chọn lọc kỹ lưỡng Sản phẩm còn được sản xuấttheo công thức mới, máy móc trang thiết bị hiện đại, khép kín, an toàn cho người sử

dụng Nước tương đậu nành có hương vị thơm ngon, béo ngậy của đậu nành tự

nhiên, vị đậm đà của muối cùng các phụ gia khác, tạo nên mùi vị đặc trưng

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

8

mới thực sự phát triển ở Mỹ, Canada, Brazil Và cũng từ đó việc dùng đậu nành làmthực 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 gialớn như: Mỹ, Brazil, Argentina, Trung Quốc Còn ở Việt Nam, khí hậu, đất đai rấtthích hợp cho việc trồng đậu nành đặc biệt là miền Nam có nhiều khả năng đẩy mạnhsản xuất đậu nành

Trong sản xuất nước tương, ngoài đậu nành, lạc, khô đậu nành, khô lạc thì người

ta còn dùng một số loại nguyên liệu khác như: Đậu xanh, đậu phộng, đậu Hà Lan, đậuđen,

1.2 Giới thiệu về cây đậu nành

Hình 1: Cây đậu nành

Đậu nành hay đỗ tương, đậu tương (tên khoa học Glycine max), thuộc họ

Leguminosae, chủng Papilionoidae, là cây bụi nhỏ, cao trung bình 1m, có lông toàn

thân Lá có 3 chét hình bầu dục Chùm lông mọc ở nách lá, bông có màu trắng hoặctím Trái có nhiều lông vàng, dài 3 - 4cm, rộng 0.8 cm, mỗi trái có từ 3 – 5 hạt Câyđậu nành là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịuhạn, nên có thể bố trí vào các mô hình luân canh, xen vụ để tăng vòng quay của đất.Thông thường, chu kỳ tăng trưởng của đậu nành sẽ kéo dài trong vòng 1 năm,chia ra thành 4 giai đoạn như sau:

Vụ Đông Xuân: Lượng ánh sáng đầy đủ, đậu nành trổ hoa sớm, thời gian sinh

trưởng ngắn, sâu bệnh ít, thuận lợi trong việc thu hoạch và phơi hạt,chất lượng hạt tốt, khả năng bảo quản được lâu Có khả năng trồngmật độ dày

Vụ Xuân Hè: Gieo càng muộn, thì mức độ thiệt hại do dòi đục thân càng gia tăng

Lúc thu hoạch sẽ gặp trở ngại do mưa, chất lượng hạt giảm, tỷ lệ hạt bịmốc và bệnh hạt tím cao

Vụ Hè Thu: Thời gian chiếu sáng trong ngày dài, nên đậu nành trổ hoa muộn,

thời gian sinh trưởng kéo dài Đầu vụ thường gặp hạn, cuối vụ có mưanhiều nên thường gặp khó khăn trong khâu thu hoạch, phơi hạt, cây dễ

- Đất trồng có nhiều mùn hữu cơ với độ ẩm trung bình

- Thời kỳ trồng: Cuối mùa xuân, đầu mùa hè

10

Hình 2: Cây đậu nành trong thời kì sinh trưởng

Điều kiện canh tác

Do sự khác nhau về điều kiện tự nhiên và xã hội ở mỗi vùng nên kỹ thuật canh tácđậu nành ở mỗi vùng cũng có sự khác nhau Tại vùng đồng bằng sông Cửu Long, cóđất phù sa màu mỡ là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây đậu nành

Tiêu chuẩn chọn đậu nành

Hạt đậu mới, không có dấu hiệu nấm mốc hoặc dấu hiệu lạ

Vỏ hạt không xuất hiện vết nứt, nguyên vẹn và có màu vàng sẫm

Chọn đậu trong thời gian thu hoạch hoặc sau thu hoạch ( 3 – 4 tháng )

Hạt nứt không quá 5% khối lượng, hạt hư hỏng không quá 2% khối lượng, hạtxanh không quá 2%

Độ ẩm lớn hơn 17%

Tạp chất không quá 3% khối lượng

Bảng 1: Chỉ tiêu của đậu nành (TCVN 4849 – 1989)

Ghi chú:

tháng sau khi thu hoạch) giá trị lớn nhất có thể chấp nhận 14% (khối lượng)

2) Hàm lượng ẩm và các chất bay hơi 13%

12

1 Tổng số tạp chất % khối lượng không lớn hơn

(trong đó các mảnh đất đá và kim loại không lọt qua lỗ sàng có kích thước danh định 1mm

20,2

2 Hàm lượng ẩm và các chất bay hơi tính theo %

khối lượng sản phẩm khi giao nhận không lớn hơn

13 (1)

3 Hàm lượng dầu (phần chiết được bằng hexan)

tính theo % khối lượng sản phẩm khi giao nhận(2) không nhỏ hơn

17

4 Độ a xít trong phần dầu chiết được quy thành

axít oleic, % (khối lượng) không lớn hơn 2

5 Hàm lượng protêin ( Nx 6,25) tính theo % khối

lượng sản phẩm khi giao nhận(2) không nhỏ hơn

34

từng giống.

- Độ lớn của hạt cũng rất khác nhau tùy đặc điểm của giống và kỹ thuật trồngtrọt, thường từ 220 – 300g/1000 hạt

- Kích thước hạt: Tùy thuộc vào giống và điều kiện canh tác

chiếm khoảng 8% khối lượng hạt

Cấu trúc hạt đậu nành gồm có 3 bộ phận chính:

- Vỏ: Là lớp ngoài cùng của hạt đậu nành Vỏ hạt đậu nành có nhiều màu sắc và

là yếu tố cho việc xác định giống đậu nành Vỏ hạt có tác dụng bảo vệ phôimầm chống lại nấm và vi khuẩn

- Phôi: Là rễ mầm – phần sinh trưởng của hạt khi hạt nảy mầm

lượng của hạt, chứa hầu hết các protein, lipid của hạt, có màu xanh trước khihạt chín và chuyển thành màu vàng khi đã chín

Hình 3: Hình ảnh hạt đậu nành trước và sau thu hoạch

1.4 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của hạt đậu nành

Bảng 2: Bảng thành phần hóa học trong hạt đậu nành

Thành phần Tỷ lệ Protein

(%)

Lipid (%)

Cacbohydrate(%

)

Khoáng (%)

Thành phần dinh dưỡng của đậu nànhthay đổi tùy theo giống, đất đai, khí hậu trồngtrọt, điều kiện, phương pháp thu hoạch và bảoquản

14

Hình 4: Cấu tạo dinh dưỡng bên trong hạt đậu nành

1.4.1 Protein đậu nành

Protein đậu nành được tạo thành bởi các acid amin, trong đó có đủ các acid aminkhông thay thế (ngoại trừ hàm lượng methionin thấp) Có thể nói protein đậu nành gầngiống protein của trứng và được xem như một trong những nguyên liệu chế biến cácsản phẩm thay thế protein động vật, trở thành thực phẩm lí tưởng cho người ăn chay.Đậu nành chứa protein có hoạt tính sinh học như lectin và lunasin - những chất cóđặc tính chống ung thư

Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành trung bình là 36 - 40%

Các nhóm protein đơn giản:

có khoảng 0.5% acid béo tự do và một lượng nhỏ carotenoid

1.4.3 Carbohydrates

Chiếm khoảng 34% trọng lượng hạt đậu nành, gồm hai nhóm:

Bảng 3: Thành phần cacbohydrat trong đậu nành

Chiếm tỉ lệ thấp (khoảng 5% trọng lượng hạt khô)

Bảng 4: Thành phần khoáng trong đậu nành

Bảng 5: Tính theo % chất khô toàn bộ thành phần khoáng

Ngoài ra còn có các nguyên tố khoáng khác: Al, Fe, I, Mn, Cu, Mo,

1.4.5 Vitamin

Đậu nành chứa nhiều vitamin khác nhau, trừ vitamin C và vitamin D Thành phầnvitamin như sau:

Bảng 6: Một số vitamin có trong đậu nành

Riboflavin 3.4 - 3.6 % Vitamin A 0.18 – 2.43 %Niacin 21.4 - 23 mg/g VitaminE 1.4 mg%

II Nguyên liệu phụ

Nước giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩm Vì thế, nướcđưa vào sản xuất nước tương luôn được kiểm tra chất lượng, thành phần hóa học củanước luôn được ổn định và không bị ô nhiễm

Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 8: Chỉ tiêu hóa lý của nước (QCVN 01:2009/BYT)

-Thành phần hóa học của muối

Muối dùng trong sản xuất là muối hạt

Mg (làm chát muối), Ca (làm đắng muối).

Tiêu chuẩn của NaCl

Bảng 10: Tiêu chuẩn của NaCl (TCVN 9639 : 2013)

Bảng 11: Bảng so sánh tính chất và cấu tạo giữa Acid benzoic và Natri

Tính

chất vật

lý

Acid benzoic là chất rắn không

màu, không mùi, dễ bay hơi, dễ

thăng hoa

Natri benzoat là chất bền vững,mùi nồng, hạt màu trắng, có vịhơi ngọt

- Acid benzoic có tác dụng ức chế sự hấp thụ amino acid trong nấm mốc và vi

khuẩn

- Muối benzoat có tác dụng ức chế các enzyme trong tế bào vi khuẩn.

Nồng độ natri benzoat trong sản phẩm có tác dụng bảo quản là 0.07 – 0.1%

Hoạt tính chống khuẩn của acid benzoic và natri benzoat phụ thuộc rất nhiều vào

pH của thực phẩm Thường hoạt tính này cao nhất ở pH thấp

Ví dụ, ở pH = 4 ta cần sử dụng benzoat 0.1%, còn ở pH = 3 thì chỉ cần sử dụng0.05% là có hiệu quả

Giải thích cơ chế

Glucose Acid Pyruvate Chu trình Crep (đính trên MTB) ATP

- Acid benzoic tác dụng theo cơ chế trực tiếp, các phân tử acid benzoic vào

bên trong tế bào VSV nó sẽ tác đông lên một số enzyme gây hạn chế trao đổichất làm ức chế quá trình hô hấp của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc,…trong màng tế bào chứa chuỗi truyền hô hấp để tạo ra năng lượng ATP

- Glucose tham gia vào quá trình oxy hóa để tạo ra acid pyruvate tham gia vào

chu trình Crep để tạo ra năng lượng ATP Chu trình Crep diễn ra trong cơ chất của ty thể nên Acid benzoic sẽ làm ức chế quá trình oxy hóa nên acid pyruvate không được tạo ra, acid pyruvate là một cơ chất quan trọng tham gia vào chu trình Crep nếu không được tạo ra thì chu trình Crep sẽ không hoạt động, ngăn cản quá trình hô hấp để tạo ra năng lượng ATP

3.2 Caramen

oxh

Ngăn cản quá trình hô hấp

Nước chấm sau khi lọc đã có màu nâu nhạt Muốn sản phẩm có màu người tadùng caramen Caramen là sản phẩm thu được từ saccarose khi đun tới 180 – 1900C,

là chất lỏng màu sẩm tối, hơi đắng

Bảng 12 - Chỉ tiêu lí - hóa của caramel (TCVN 9954 : 2013)  

0,10 + 0,60

3 Hàm lượng nitơ tổng số, %

khối lượng tính theo chất khô

không lớnhơn 0,1

không lớnhơn 0,2

1,3 + 6,8 0,5 + 7,5

4 Hàm lượng lưu huỳnh

tổng số, % khối lượng tính theo

chất khô

không lớnhơn 0,3 1,3 + 2,5 không lớnhơn 0,3 1,4 + 10,0

5 Hàm lượng lưu huỳnh dioxit,

% khối lượng tính theo chất khô

- không lớn

hơn 0,2

hơn 0,5

6 Hàm lượng nitơ amoniac, %

khối lượng tính theo chất khô - - không lớnhơn 0,4 không lớnhơn 2,8

7 Hàm lượng 4-metylimidazole

(MEI)

- tính theo tổng khối lượng chất

khô, mg/kg - - không lớnhơn 300 không lớnhơn 1000

- tính theo khối lượng chất màu

tương đương, mg/kg - - không lớnhơn 200 không lớnhơn 250

24

- tính theo khối lượng chất màu

-9 Hàm lượng asen, mg/kg,

10 Hàm lượng chì, mg/kg,

3.3 Chất điều vị (612 – Natri glutamate)

Natri glutamate hay bột ngọt được dùng là chất tạo vị trong sản xuất nước chấm.Natri glutamate là muối của acid glutamic, nó là một acid amin cần thiết trong cơ thể.Ngoài ra còn có trong cơ thể động vật và một số loài thực vật, có mùi đặc trưng củarau và thịt Việc sử dụng Natri glutamate làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng cho sảnphẩm

Chỉ tiêu hóa lí

Bảng 13: Chỉ tiêu hóa lí của chất điều vị (612 – Natri glutamate) (TCVN 1459:1996)

Đường làm tăng độ ngọt của sản phẩm, khi sản phẩm hoàn tất đủ độ mặn ta thêm

ít đường để điều hòa vị của nước tương

Đường cho vào sản phẩm phải tinh khiết, không bẩn, đường có nhiều cặn bẩn sẽlàm cho nước chấm có vị chua và mốc

có hàm lượng rất bé nhưng hoạt tính rất cao.

Trong các sản phẩm nước chấm, hương liệu thường được sử dụng để tăng mùithơm cho sản phẩm, tạo ra mùi tương ứng với mùi của nước chấm và có khả năng làmcho sản phẩm hấp dẫn hơn đối với người tiêu dùng Các chất này có hàm lượng mùicao và bền nên cho mùi vào sản phẩm tại công đoạn đóng bao bì

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

4 Nguyên liệu giàu Glucid

Bột mì là nguyên liệu giàu glucid tạo môi trường tốt cho nấm mốc phát triển.Ngoài hàm lượng glucid cao, bột mì còn cung cấp nhiều protein, vitamin và cácnguyên tố khác

1. Độ Pol, (°Z), không nhỏ hơn

3. Tro dẫn điện, % khối

lượng(m/m), không lớn hơn 0.07 0.1

4. Sự giảm khối lượng khi sấy

ở 105°C trong 3h, % khối lượng(m/m), không lớn hơn

5. Độ màu, đơn vị ICUMSA,

Bảng 15: Thành phần hóa học của bột mì

5 Vi sinh vật trong sản xuất nước tương

Trong phương pháp cổ truyền, nhân dân ta thường dùng vi sinh vật co sẵn trong

tự nhiên Những vi sinh vật thường thấy là các loài nấm mốc như: Mucor mucedo, M.

rouxii, Rhizopus nignicans, A oryzae, A flavus, A niger Penicillinum notatum, Penicillium prolatum, P expansum, Monilia sitofila, Trichoderma lignorum

Có hai loại nấm mốc Aspergillus oryzae và Aspergillus sojae chủ yếu được dùng

trong sản xuất nước tương

Aspergillus oryzae là một loại nấm vi thể thuộc bộ Plectascales lớp Ascomycetes

(nang khuẩn) Nấm mốc Aspergillus oryzae sinh ra các enzym amylase, invertase,

maltose, protease và catase có khả năng phân giải tinh bột, protein thành đường, acid

amin, làm cho tương có vị ngọt Nấm mốc Aspergillus oryzae là tác nhân chủ yếu lên

men trong sản xuất nước tương theo phương pháp vi sinh vật

1.1 Đặc điểm sinh học

Cơ thể sinh trưởng của Aspergillus oryzae là một hệ bao gồm những sợi rất mảnh

chiều ngang 5-7 µm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang, chia sợi thành nhiều tếbào (nấm đa bào) Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi đứng thằng gọi

là cuống đính bào tử, ở đó có cơ quan sinh sản vô tính Cuống đính bào tử của

Aspergillus oryzae thường dài 1-2 mm nên có thể nhìn thấy bằng mắt thường Phía

đầu cuống đính bào tử phồng lên gọi là bọng Từ bọng này phân chia thành những tếbào nhỏ, thuôn, dài, gọi là những tế bào hình chai Đầu các tế bào hình chai phân chia

từ A.oryzae có hoạt lực cao hơn so với một số chủng nấm mốc và vi khuẩn khác Ngoài ra có A.oryzae có khả năng tổng hợp cả ba loại enzyme protease (acid, trung

tính , kiềm)

Tiêu chuẩn của A.oryzae

Hoạt lực protease và amylase cao, ổn định

Bào tử của chúng có khả năng nảy mầm nhanh và cao (98-99%)

Không sinh độc tố Aflatoxin

Hình 5: Hình ảnh minh họa Aspergillus oryzae

Điều kiện sinh trưởng và phát triển của nấm mốc Aspergillus oryzae

Nấm mốc A.oryzae là một trong những loại nấm mốc có khả năng sinh trưởng và pháttriển dễ dàng trên nhiều cơ chất khác nhau Tuy nhiên để đảm bảo cho chúng sinhtrưởng tốt và khả năng sinh enzyme nhiều nhất thì chúng ta cần đáp ứng tối thiểu cácđiều kiện sau:

Bảng 16: Điều kiện sinh trưởng của nấm A.oryzae

1.3.

Enzyme mốc tổng hợp

Cơ chế sinh hóa

Gồm 2 quá trình sinh hóa quan trọng:

- Thuỷ phân tinh bột thành đường (glucose, maltose, dextrin)

- Thuỷ phân protein thành acid amin và peptid

Cơ chế tác động của enzyme

Quá trình xúc tác của enzyme xảy ra qua 3 giai đoạn:

Thời gian tạo bào tử 60 – 70 giờ

Thời gian tạo enzyme protease 36 – 42 giờThời gian tạo enzyme amylase 36 – 60 giờ

Giai đoạn thứ 3: Đây là giai đoạn cuối cùng, sản phẩm quá trình phản ứng được

tạo thành và tách khỏi enzyme

Cơ chế xúc tác tổng quát của enzyme được trình bày như sau:

Trong đó: E là enzmye, S là cơ chất, P là sản phẩm

Các giai đoạn phát triển nấm mốc

- Sơi nấm bắt đầu hình thành có màu trắng hoặc sữa

- Kéo dài 14 – 18 giờ, toàn bộ bào tử phát triển thành hệ sợi

- Môi trường kết chặt lại , độ ẩm giảm dần, nhiệt độ môi trường tăng nhanh,quá trình đồng hóa diễn ra, lượng cơ chất giảm

- Quá trình trao đổi chất yếu dần