Công nghệ lên men nước tương truyền thống

Công nghệ lên men nước tương truyền thống

Chương 1: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT TƯƠNG

LỚP: D09_TP02

GVHD: Bùi Thị Minh Thủy

Môn Học: Hóa Sinh Thực Phẩm

Thành Viên Nhóm:

MỤC LỤC:

GIỚI THIỆU 2

I NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT TƯƠNG 2

1.1 Nguồn nguyên liệu: 2

1.2 Nguồn tinh bột: 4

1.2.1 Gạo nếp: 4

1.2.2 Gạo tẻ: 5

1.2.3 Bột mì: 5

1.2.4 Bắp: 5

1.3 Muối: 5

1.4 Nước: 5

II VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT TƯƠNG 6

2.1 Giống vi sinh vật : 6

2.2 Độ ẩm của môi trường: 7

2.3 Độ ẩm tương đối của không khí: 7

2.4 Ảnh hưởng của không khí: 7

2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ: 7

2.6 Thời gian nuôi nấm mốc: 7

2.7 pH: 7

III HÓA SINH TRONG SẢN XUẤT TƯƠNG 7

3.1 Biến đổi hoạt động enzyme amylase, protease và hàm lượng đường khử trong quá trình ủ mốc tương: 8

3.2 Biến đổi hoạt động amylase, protease và hàm lượng các dạng đạm trong quá trình làm nước đậu: 8

3.3 Biến đổi sau khi ngả tương: 9

3.4 Sự biến đổi các chất đạm: 9

3.5 Hoạt động của vi khuẩn và nấm men (yeast): 9

IV KỸ THUẬT SẢN XUẤT TƯƠNG 10

4.1 Sản xuất tương thủ công: 10

4.1.1 Làm mốc tương: 11

4.1.2 Làm nước đậu: 12

4.1.3 Ngả tương để chín và bảo quản: 12

4.2 Sản xuất tương công nghiệp: 12

4.2.1 Làm mốc tương: 13

4.2.1.1 Giai đoạn làm mốc giống: 13

4.2.1.2 Giai đoạn làm mốc sản xuất: 15

4.2.1.3 Giai đoạn xử lý mốc sản xuất: 16

4.2.1.3.1 Xử lý không thủy phân (ngả tương ngay hoặc muối mốc): .16

4.2.1.3.2 Xử lý mốc bằng thuỷ phân (len men ướt hoặc ẩm): 17

4.2.2 Giai đoạn làm nước đậu: 17

4.2.3 Ngả tương để chín và bảo quản: 18

V GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA TƯƠNG 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

GIỚI THIỆU

Nước tương là một loại nước chấm được sản xuất bằng cách lên men hạt đậu tương, ngũ cốc rang chín, nước và muối ăn Nước chấm này, có nguồn gốc

từ Trung Quốc (xì dầu), được sử dụng khá phổ biến trong ẩm thực châu Á tại khu vực Đông Á và Đông Nam Á

Nước tương là một sản phẩm nước chấm làm từ đậu nành, là một sản phẩm

cổ truyền của nhân Việt Nam Ở Việt Nam rất nhiều gia đình biết làm tương Nhiều địa phương có sản phẩm nước tương nổi tiếng như tương Bần, tương Cự

Đà, tương Nam Đàn

I NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT TƯƠNG

1.1 Nguồn nguyên liệu:

Đậu nành, đậu phộng Trong đó, đậu nành được sử dụng là chủ yếu vì protein trong đậu nành cao hơn và đậu nành chứa đầy đủ các acid amin giống acid amin thịt,trứng

Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merril Đậu nành có nhiều màu

sắc khác nhau Trong đó đậu nành màu vàng là loại tốt nhất được trồng và sử dụng nhiều

Hình 1: Một số loại hạt đậu nành

Hạt đậu nành gồm ba bộ phận:

Vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt

Phôi chiếm 2%

Tử diệp chiếm 90%

Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt đậu nành.

Thành phần Tỷ lệ Protein

(%) Dầu(%) (%)Tro Hydratecarbon(%) Hạt đậu nành nguyên 100 40,0 21,0 4,9 34,0

Tử diệp (nội nhũ) 90,3 43,0 23,0 5,0 29,0

Trong thành phần hóa học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỷ lượng rất lớn Thành phần acid amin trong protein của đậu nành ngoài

methyonine và tryptophane còn có các acid amin khác với số lượng khá cao tương đương lượng acid amin có trong thịt

Trong protein đậu nành, globuline chiếm 85 – 95% ngoài ra còn có một lượng như albumin, một lượng không đáng kể prolamin và glutenlin

Bảng 2: Thành phần acid amin trong đậu nành.

Acid amin Hàm lượng (%)

Bảng 3: Thành phần hydratcacbon trong đậu nành.

Hydratecarbon Hàm lượng (%)

Các loại đường khác

5,1

Hydratcarbon chiếm khoảng 34% hạt đậu nành Phần hydratcacbon có thể chia làm hai loại: loại tan và không tan trong nước Loại tan trong nước chỉ chiếm khoảng 10% tổng lượng hydratcacbon Thành phần khoáng chiếm

khoảng 5% trọng lượng chất khô của hạt đậu nành Trong đó đáng chú ý nhất là

Ca, P, Mn, Zn và Fe Hàm lượng các chất khoáng này như trình bày ở bảng 10 Ngoài ra, đậu nành còn chứa rất nhiều vitamin khác nhau trừ vitamin C và D

Bảng 4: Thành phần chất khoáng trong hạt đậu nành.

Chất khoáng Hàm lượng (%)

Fe 90 – 150 mg/kg

Bảng 5: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành.

(mg/kg)

Riboflavin 3,4 – 3,6

Acid tantothenic 13,0 – 21,5

Vitamin A 0,18 – 2,43

Đậu nành là loại hạt giàu chất dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, muối khoáng và vitamin Chính vì thế, đậu nành là một nguồn thực phẩm quan trọng

và được trồng rộng rãi ở Trung Quốc, Mỹ, Brazil Ở Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc và Nam

1.2 Nguồn tinh bột:

1.2.1 Gạo nếp:

Gạo nếp được dùng trong sản xuất tương không bị mọt, không mốc Thành phần hóa học của gạo nếp như sau:

Bảng 6: Thành phần hóa học của gạo nếp.

(%)

Protein của gạo nếp chủ yếu là glutelin (oryzeine) và glubuline Ngoài ra còn có lẫn ít Cozine và prolamin Glucid của gạo nếp chủ yếu là tinh bột, đường, cellulose, hemicellulose Trong tinh bột chủ yếu là amylopectin, các chất khoáng có phosphor, kali, magie Ngoài ra còn chứa một số vitamin như B1, B2, B6, PP, E

1.2.2 Gạo tẻ:

Cũng như gạo nếp, gạo tẻ được dùng trong sản xuất tương không được mốc, không mọt Thành phần trung bình của gạo tẻ như sau:

Bảng 7: Thành phần hóa học của gạo tẻ.

Thành phần Hàm lượng (%)

Cellulose 0,18

1.2.3 Bột mì:

Bảng 8: Thành phần hóa học của bột mì.

Thành phần Hàm lượng (%)

Protein của bột mì có 4 loại: albumin, globulin, prolamin, glutelin Trong đó chủ yếu là glutelin và prolamin chiếm khoảng 75% tổng lượng protein

1.2.4 Bắp:

Bảng 9: Thành phần hóa học của bắp

1.3 Muối:

Muối dùng trong sản xuất tương thường là NaCl, phải có độ tinh khiết 92 – 97%, khi pha vào nước không có vị chát

1.4 Nước:

Nước dùng trong sản xuất tương có độ cứng trung bình 8 – 17O (1O tương đương 10mg CaO/ lít hay 7,19 mg MgO/ lít nước) Các chất khoáng và các chất hữu cơ khác không được quá 500 – 600 mg/l Lượng vi sinh vật không được quá 20 – 100/cm3 nước

II VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT TƯƠNG

2.1 Giống vi sinh vật :

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

trong tự nhiên Thường là các loài nấm mốc: Mucor mucedo, M.rouxii,

Rhizopus nigicans, Aspergillus oryzae, A.flavus, A.niger, P.notatum,

P.expansum, Monilia sitofila, Trichoderma lignorum Chính vì thế trong

nguyên liệu nấm mốc thấy có nhiều màu sắc khác nhau

Mốc A.flavus có bào tử lúc đầu màu vàng sáng, sau chuyển sang màu nâu

oliu Mốc này có hoạt tính enzym proteaza khá cao, nhưng ở một số môi trường

có chất béo, với điều khiện nhất định, mốc sinh ra độc tố aflatoxin (độc tố từ A.flavus) Độc tố này có thể làm sưng gan, sơ gan,…và dẫn tới ung thư.

Các nghiên cứu về tương cho thấy nấm mốc có ý nghĩa lớn nhất trong sản

xuất tương là nấm mốc Aspergillus oryzae Trong sản xuất tương công nghiệp ứng dụng chủ yếu nấm mốc A.oryzae thuần chủng, khi phát triển trong khối

nấm mốc thấy chỉ có màu vàng

Sau đây là một số đặc điểm của nấm mốc:

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

Ascomycetes (Nang khuẩn) Cơ thể sinh trưởng của nó là một hệ sợi bao gồm những sợi rất mảnh, chiều ngang 5 – 7 μm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang chia sợi thành nhiều bào tế bào (nấm đa bào).

Hình 2: Aspergillus oryzae.

Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi đứng thẳng gọi là cuống

đính bào tử, ở đầu có cơ quan sinh sản vô tính Cuống đính bào tử của A.oryzae

thường dài 1,0 – 2,0 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 tế bào nhỏ, thuôn, dài gọi là những tế bào hình chai Đầu các tế bào hình chai phân chia thành những bào tử dính vào nhau, nên gọi là đính bào tử Đính bào tử của

A.oryzae có màu vàng lục, chính là màu ta thường thấy ở mốc tương.

Trong sản xuất tương ta cần nuôi cấy nấm mốc A.oryzae để thu được nhiều

bào tử làm mốc giống, hoặc để thu nhiều men thủy phân Các điều kiện nuôi

cấy A.oryzae có thể tóm tắt như sau:

2.2 Độ ẩm của môi trường:

Độ ẩm của môi trường tốt nhất cho sự hình thành enzyme của nấm mốc là 55-58% Độ ẩm môi trường thích hợp sự hình thành bào tử là khoảng 45% Cần giữ cho độ ẩm môi trưởng không bị giảm trong quá trình phát triển

2.3 Độ ẩm tương đối của không khí:

Độ ẩm tương đối của không khí từ 80% trở lên đến bão hòa đều thích hợp cho nấm mốc Trong phòng nuôi cần giữ cho độ ẩm không khí bão hòa để tránh cho môi trường khỏi khô

2.4 Ảnh hưởng của không khí:

A.oryzae là sinh vật hoàn toàn hiếu khí, chỉ phát triển bình thường khi đầy

đủ oxy Để đáp ứng điều kiện nuôi này môi trường nuôi phải xốp, rải thành lớp

không dày quá 2,5 – 3cm, phòng nuôi phải thoáng Theo thực nghiệm, để thỏa

mãn cho sư hô hấp của A.oryzae trong toản bộ chu kỳ phát triển cứ 1h môi

trường cần khoảng 1,7m3 không khí A.oryzae phát triển bình thường khi nồng

độ CO2 trong khí quyển lên tới8%

2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và hình thành enzyme của A.oryzae là

khoảng 28 – 32OC Nhiệt độ do nấm mốc tỏa ra môi trường có thể bị nóng lên

40OC hoặc hơn Cần giữ cho nhiệt độ môi trường không xuống dưới 27OC và không cao quá 36OC

2.6 Thời gian nuôi nấm mốc:

Hầu hết các chủng A.oryzae có hoạt động cực đại của amylase ở khoảng giờ

thứ 30 – 36, rồi sau đó là cực đại của protease ở giờ thứ 36 – 42 Một số chủng cho hai cực đại của enzyme, ví dụ cực đại amylase ở giờ thứ 36 và giờ 60 Thời gian nuôi mốc giống thường hết 60 – 70 giờ

2.7 pH:

Thích hợp cho A.oryzae là môi trường acid yếu 5,5 – 6,5 Các môi trường tự

nhiên từ cám, đậu, ngô thường có sẵn pH ở khoảng này nên không cần điều chỉnh Đôi khi khả năng sinh bào tử của nấm mốc bị yếu hoặc mất hẳn Để khôi phục khả năng này có thể nuôi nấm mốc trong ánh sáng khuếch tán trong một vài thế hệ

Khác với mốc tương, trong quá trình ngâm nước đậu hoạt động của các nấm mốc không thể hiện Vi khuẩn thường gặp trong nước đầu là thuộc nhóm

Bacillus subtilis-mensentericus có khả năng phân giải protein Nấm men

thường gặp trên bề mặt của nước đậu thuộc các giống Oidium và Geotrichum.

III HÓA SINH TRONG SẢN XUẤT TƯƠNG

Bản chất hóa sinh chủ yếu nhất trong quá trình sản xuất tương là sự thủy phân tinh bột (chủ yếu là của gạo) và thủy phân protein (chủ yếu là của đậu) bởi các enzyme amylase và protease do vi sinh vật tạo ra Ngoài ra do hoạt động của một số vi sinh vật tạo hương và những phản ứng hóa học thứ cấp, một

số chất có hương vị đặc biệt đã được hình thành và làm cho tương có hương vị riêng của nó

Mặt khác cũng cần nhận thấy rằng trong sản xuất đã sử dụng một hệ vi sinh vật tự nhiên có nhiều loài vi khuẩn, nấm mốc khác nhau mà quá trình trao đồi chất của chúng đã được hình thành những sản phẩm có hương vị không tốt, hoặc một số chất kháng sinh, độc tố có hại cho cơ thể Điều này giải thích tại sao một số người không thích tương

Việc nấu chín đậu giúp các chất đạm trong đậu dễ chịu tác động của các enzym trong mốc hơn, đồng thời loại được trypsin, một enzym ức chế tăng trưởng có trong hạt đậu sống Thời gian và nhiệt độ khi nấu đậu có ảnh hưởng trên màu sắc và vị của tương thành phẩm, thời gian nấu càng dài tương có màu càng xậm

Quá trình sản xuất tương cổ truyền có thể chia ra làm ba giai đoạn: làm mốc tương, làm nước đậu và ngả tương (tức trộn hai bán thành phẩm trên) Sau đây trình bày các biến đổi chủ yếu trong các giai đoạn này

3.1 Biến đổi hoạt động enzyme amylase, protease và hàm lượng đường khử trong quá trình ủ mốc tương:

Trong quá trình ủ mốc tương thủ công, hoạt động amylase của mốc tương thường đạt tới cực đại sau 5 ngày, tiếp đó giảm dần Hoạt động protease của mốc đạt tới cực đại sau sáu ngày, rồi giảm tương đối nhanh Hàm lượng đường khử cùng đạt tới cực đại ở ngày thứ năm (26,2%) Như vậy trong phương pháp

ủ thủ công tự nhiên, nấm mốc phát triển chậm, và mốc thích hợp để đem muối hoặc ngả tương chỉ vào khoảng 5 – 6 ngày sau khi ủ

Các thí nghiệm ủ mốc xôi theo phương pháp gieo cấy mốc giống A.oryzae

thuần khiết và ủ trong điều kiện thích hợp (nhiệt độ 30 – 32OC, độ ẩm xôi 55%,

độ ẩm không khí 85 – 100%) cho thấy hoạt động của amylase đạt tới cực đại chỉ sau 30 – 36 giờ Lượng đường khử có thể lên tới 20% sau 36 giờ nuôi cấy

và lên tới 34% sau 65 giờ Như vậy ta thấy việc sử dụng vi sinh vật thuần chủng và nuôi cấy thích hợp làm quá trình sản xuất mốc đều tăng nhiều Đây chính là phương hướng để cải tiến việc sản xuất mốc tương

3.2 Biến đổi hoạt động amylase, protease và hàm lượng các dạng đạm trong quá trình làm nước đậu:

Phần cái và phần lỏng của nước đậu tuy khác nhau, nhưng các biến đổi trong hai phần này có nhiều điểm tương tự nhau Các nghiên cứu cho thấy hoạt động amylase của nước đậu đạt tới cực đại ở khoảng 9 – 10 ngày sau khi ngâm Hoạt động protease đạt tới cực đại ở ngày thứ 9

Độ hoạt động protease của nước đậu thấp, còn độ hoạt động amylase thì rất thấp, gần như không đáng kể

Lượng đạm toàn phần của nứơc đậu chủ yếu là nằm trong phần cái Trong quá trình ngâm, sự hòa tan các dạng đạm khác nhau vào phần lỏng tiến hành rất chậm Do hoạt động của men protease thấp, nên mức độ thủy phân protein của đậu không đáng kể Lượng đạm amin đều nhỏ trong phần cái cũng như trong phần lỏng Sau 9 ngày ngâm, tỷ lệ đạm amin đối với đạm toàn phần trong cái đậu chỉ có 4,2% Hàm lượng đạm amin trong phần lỏng chỉ đạt tới 0,830 g/l Các trị số thấp của hoạt động amylase, protease và hàm lượng đạm amin cho phép ta kết luận rằng các quá trình sinh hóa có lợi xảy ra dưới tác dụng của vi sinh vật trong quá trình ngâm nước đậu rất yếu Để cải biến khâu này ta nghĩ đến khả năng sử dụng mốc tương là một chế phẩm có chứa nhiều enyme

amylase và protease Các thí nghiệm cho thấy, nếu sau khi ngâm nước đậu 7 ngày, trước lúc ngả tương, ta sử dụng 15 – 20% mốc làm thủy phân phần cái ở nhiệt độ 50 – 55OC trong thời gian 14 – 20 giờ, thì lượng đạm amin trong nước đậu sẽ lên tới 1,80 – 2,00 g/l, đạt mức như trong tương thành phẩm

Cách thủy phân đậu sau khi ngâm bằng mốc làm tăng các quá trình sinh hóa

có ích Nhưng trong khâu ngâm đậu vẫn còn xảy ra những quá trình sinh hóa và

vi sinh vật có hại Đậu là một sản phẩm giàu protein, được ngâm lâu trong nước không có muối, nên trong quá trình ngâm đã xảy ra sự thối rữa protein Quá trình này đã hình thành một số chất có hại cho cơ thể, và cũng đưa lại cho nước đậu ngoài mùi vị tương có những mùi vị khó chịu

Để làm cho tương có giá trị thực phẩm cao hơn (kể cả giá trị hương vị, hàm lượng đạm amin) và đảm bảo yêu cầu vệ sinh, ta có thể bỏ khâu ngâm đậu trong sản xuất tương mà tiến hành thủy phân đậu rang bằng mốc tương Các

sản xuất thí nghiệm đã cho kết quả tốt Tương làm ra có mùi vị của tương cổ điển nhưng có mùi vị dịu và thơm hơn Mùi vị này được gây ra do sản phẩm của sự thủy phân và một số quá trình lên men ( rượu và acid), do hương vị của đậu rang và do phản ứng thứ cấp xảy ra giữa các sản phẩm trên với các thành phần khác có trong nguyên liệu

3.3 Biến đổi sau khi ngả tương:

Tương sau khi ngả được để chín khoảng 5 – 15 ngày thì ăn được Trong quá trình này các enzyme amylase và protease vẫn tiếp tục hoạt động thủy phân Các phân tích cho thấy trong mốc tương sau khi ủ xong, lượng đường khử chỉ chiếm khoảng 30 – 40% tổng số các sản phẩm thủy phân tinh bột, còn trong tương đã để chín lượng này chiếm 70 – 80%, nghĩa là tăng gấp đôi Tỷ lệ đạm amin trên đam toàn phần của nước đậu đã ủ 7 ngày đêm chỉ có 4,2%, còn của tương đã chín là khoảng 20 – 25% như vậy là tăng 5 – 6 lần

Trong quá trình chín, một lượng không nhiều các hợp chất melanoid cũng được hình thành do sự kết hợp của các aminoacid với đường Do đó tương trở nên có màu xẫm hơn lúc mới ngả

3.4 Sự biến đổi các chất đạm:

Sau khi pha trộn, các nguyên liệu được đổ vào các thùng chứa, thường

là chum vại Trộn thật kỷ để tránh tạo các 'túi' không khí và đậy nắp kín Trong vại các phân hóa tố trong meo nấm mốc bắt đầu tác động, phân cắt các dưỡng chất có trong đậu nành và hạt ngũ cốc Các protease tác động trên chất đạm, phân cắt thành các polypeptids rồi thành các acid amin Chất đạm chính trong đậu nành là glycinin (80-90%), và amino acid sau cùng là glutamic acid tạo vị ngọt cho tương Amylase biến đổi chất bột có trong meo thành các phân tử đường đơn giản và poly saccharides phần lơn là glucose, maltose, dextrose Các đường này sẽ là nguyên liệu để men và vi khuẩn hoạt động.Tương khi làm bằng meo nấm mốc cấy trên cơm và xôi sẽ ngọt hơn là meo cấy trên hạt đậu nành Lipase phân cắt chất béo của đậu nành (khoảng 18%) thành các acid béo tự do và do các phản ứng ester hóa sẽ tạo các alcol có mùi thơm đặc trưng cho tương.

3.5 Hoạt động của vi khuẩn và nấm men (yeast):

Sau giai đoạn hoạt động của các phân hóa tố và ở trong một môi trường thich hợp có nhiều dưỡng chất, các vi khuẩn và nấm men hiếm khí bội sinh từ 10 triệu lên đến 930 triệu/ gram giá thể bắt đầu hoạt động Các Lactobacillus biến đổi các chất đường thành những acids khác nhau như acetic và lactic, các acid này tạo vị chua nhẹ cho tương đồng thời giúp cho sự bảo quản Các nấm men dùng đường để tạo ra các alcohol (ethyl

và cao hơn như propyl, pentyl ) và các acid hữu cơ, nhất là succinic acid Các alcohol (cao) giúp tạo mùi còn các acid giúp tạo vị cho tương Đồng thời cũng xẩy ra các phản ứng tương tác giữa các chất tạo ra do các phân hóa tố và các chất tạo ra do lên men : acid hữu cơ phản ứng với alcohols, với acetic acid, với acid béo tự do để tạo ra các esters thơm; acid amin phản ứng với đường để tạo ra các sắc tố nâu hay đỏ (soyamelanine); các