Tối ưu hóa quá trình sản xuất chao khi dùng chế phẩm nấm mốc mucor linn SB 08

• Tìm hiểu hệ vi sinh vật có trong chao, phân lập chọn chủng nấm mốc thích hợp cho quá trình sản xuất chao • Chọn môi trường nuôi cấy thích hợp để thu chế phẩm nấm mốc Mucor Linn SB –

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN ÁNH TUYẾT

TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

CHAO KHI DÙNG CHẾ PHẨM

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ NGÀNH : 2 – 11 – 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2002

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

-

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS TS NGUYỄN XÍCH LIÊN

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS TS PHẠM THÀNH HỔ

Luận văn Thạc Sĩ được bảo vệ tại

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TP Hồ Chí Minh

Ngày 22 tháng 06 năm 2002

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TPHCM -

-

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên : Nguyễn Ánh Tuyết Phái: Nữ

Ngày tháng năm sinh : 01/12/1949 Nơi sinh: Sài Gòn

Chuyên ngành : Công Nghệ Thực Phẩm

I TÊN ĐỀ TÀI

Tối ưu hóa quá trình sản xuất chao khi dùng chế phẩm nấm mốc

thuần khiết Mucor Linn SB – 08

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

• Tìm hiểu thực trạng sản xuất và chất lượng của sản phẩm chao sản xuất bằng phương pháp thủ công

• Tìm hiểu hệ vi sinh vật có trong chao, phân lập chọn chủng nấm mốc thích hợp cho quá trình sản xuất chao

• Chọn môi trường nuôi cấy thích hợp để thu chế phẩm nấm mốc Mucor Linn SB – 08 dùng

cho sản xuất chao

• Chọn điều kiện tối ưu khi sử dụng chế phẩm nấm mốc thuần khiết – chủng Mucor Linn

SB – 08 cho giai đoạn ủ mốc

• Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn ủ chín chao

• Tối ưu hóa quá trình sản xuất chao bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm

• Đánh giá chất lượng toàn diện của chao khi sử dụng chế phẩm nấm mốc Mucor Linn

SB-08

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/12/2001

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 20/06/2002

V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS.NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

VI HỌ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: PGS.TS.NGUYỄN XÍCH LIÊN VII HỌ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: PGS.TS.PHẠM THÀNH HỔ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1 CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2

PGS.TS.NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG PGS.TS.NGYỄN XÍCH LIÊN PGS.TS.PHẠM THÀNH HỔ

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc Sĩ đã được thông qua nội dung Hội Đồng Chuyên Ngành

PHÒNG QLKH.SĐH

Ngày tháng năm CHỦ NHIỆM NGÀNH

Lời Cảm Ơn

Với tất cả lòng chân thành biết ơn, tôi xin gởi đến

Thầy hướng dẫn : Nguyễn Đức Lượng, đã tận tình hướng

dẫn, góp ý và sửa chữa để tôi hoàn thành được nội dung bản luận văn này

Cám ơn tất cả các bạn đồng nghiệp bộ môn công nghệ thực phẩm trường Đại học Bách Khoa, Bộ môn vi sinh và hoá sinh trường Khoa học Tự nhiên và hai bạn Hà Chí Huy và Nguyễn Kim Phương tại trung tâm phân tích và dịch vụ số 2 Nguyễn Văn Thủ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi thực hiện được các công việc phân tích lấy số liệu trong nghiên cứu này

Cám ơn gia đình đã hết sức động viên tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành được bài Luận văn Thạc sĩ này

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

ABSTRACT - CHAO PROSESSING OPTIMIZATION WHEN MUCOR LINN SB-

08 IS APPLIED

\ [

Chao (soya cheese) is a food stuff product produced under handicraft traditional method, chao is fermented from soya bean protein under Enzyme protease of Microorganisms, existing in the air – Chao peptic coefficience is higher than soya bean due to soya bean protein is hydrolized into peptit, free amino acid including irreplaceable amino acid

Besides, chao there is presence of organic acid, flavour Ester appeared by the participation of wine transformation accompanied with fatening containing in soya bean

In VN to produce chao has been done long time ago This is traditional foodstuff carries folk specialty

In order to make chao become moss it is often used Microorganisms exists in the air it means the soya bean is dried from 2 to 3 days in open the air, when the moss is developed the dried soya bean can be well warmed

Such handicraft production usually be unstable, capacity is unreachable especially sanitary secure is not satisfied to the consumers So, the studying and technology application for enhancing chao quality is necessary

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CHAO KHI DÙNG CHẾ PHẨM NẤM MỐC MUCOR LINN SB-08

W X

Chao là một sản phẩm thực phẩm được sản xuất theo phương pháp thủ công cổ truyền, chao được lên men từ protein đậu nành đông tụ (đậu phụ) bởi enzym proteaza của hệ vi sinh vật có sẵn trong không khí Hệ số tiêu hóa của chao lớn hơn hẳn đậu phụ, do protein đậu phụ bị thủy phân chuyển hóa thành các peptit, các acid amin tự do kể cả các acid amin không thay thế

Ngoài ra trong chao còn một số acid hữu cơ và có mặt một số ester thơm do sự tham gia chuyển hóa của rượu với chất béo có trong đậu phụ

Ở nước ta, việc làm chao đã có từ rất lâu đời, đây là loại thực phẩm truyền thống mang tính dân tộc đặc trưng

Để lên mốc chao họ thường sử dụng hệ vi sinh vật có sẵn trong không khí, tức là phơi nguyên liệu đậu phụ trong 2 đến 3 ngày, khi nấm mốc phát triển đều thì đem

ủ chín Sản xuất theo lối thủ công như vậy thường không ổn định, năng suất không cao Đặc biệt là không đảm bảo vệ sinh an toàn cho người tiêu dùng Vì vậy, việc nghiên cứu và áp dụng khoa học công nghệ nhằm nâng cao chất lượng chao là rất cần thiết

MỞ ĐẦU .1

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 3

1 Giới thiệu sơ lược về cây đậu nành

1.1 Nguồn gốc

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành trên Thế giới

1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành ở Việt Nam 4

1.4 Đặc điểm thực vật .6

1.5 Thành phần hóa học của đậu nành 7

1.5.1 Giá trị dinh dưỡng của cây đậu nành

1.5.2 Thành phần hóa học của đậu nành

2 Giới thiệu về chao .11

2.1 Lịch sử sản xuất chao

2.2 Tình hình sản xuất chao hiện nay

2.3 Phân loại chao 12

3 Nguyên liệu sản xuất chao

3.1 Nguyên liệu chính – Đậu phụ

3.2 Nguyên liệu phụ 13

4 Quy trình công nghệ sản xuất chao

4.1 Thành phần hóa học của chao

4.2 Quy trình sản xuất 14

4.3 Một số hư hỏng làm giảm chất lượng chao .15

5 Vi sinh vật trong sản xuất chao

5.1 Hình thái cấu tạo nấm mốc .16

5.2 Sinh sản của nấm mốc

5.3 Hoạt tính enzym của nấm mốc 17

5.4 Quá trình thủy phân protein và các yếu tố ảnh hưởng

5.5 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein 20

5.5.1 Tuyển lựa và chọn giống các chủng vi sinh vật có hoạt tính enzym proteza cao

5.5.2 Ảnh hưởng của pH môi trường

5.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ 21

5.5.4 Độ ẩm môi trường

5.5.5 Ảnh hưởng của nồng độ chất hòa tan

5.6 Đặc điểm và tính chất proteaza vi sinh vật 22

5.6.1 Đặc điểm và phân loại proteaza vi sinh vật

5.6.2 Khối lượng phân tử của các proteaza .23

5.6.3 Thành phần acid amin của nhóm proteaza 24

5.6.4 Trung tâm hoạt động của các proteaza vi sinh vật

2.1.1 Đậu phụ

2.1.2 Muối

2.1.3 Rượu

2.1.4 Ớt 26

2.1.5 Nước

2.2 Hóa chất sử dụng

2.3 Máy móc thiết bị

2.4 Các phương pháp thực nghiệm 27

2.4.1 Phương pháp thu thập mẫu

2.4.2 Đánh giá chất lượng của các mẫu chao từ các cơ sở

2.4.3 Tìm hiểu qui trình công nghệ

2.5 Các phương pháp vi sinh vật

2.5.1 Phương pháp chuẩn bị các loại môi trường lỏng

2.5.1.1 Môi trường nước chiết cám

2.5.1.2 Môi trường nước chiết nấm men 28

2.5.1.3 Môi trường Saboureaud

2.5.1.4 Môi trường Edward

2.5.1.5 Cách pha dung dịch nguyên tố khoáng

2.5.1.6 Nuôi nấm mốc theo phương pháp chìm và xác định sinh khối thu được 29

2.5.1.7 Phương pháp nuôi và thu chế phẩm dạng bột

2.5.1.8 Phương pháp nuôi cấy thu nhận chế phẩm từ chủng nấm mốc thuần khiết Mucor SB-08 30

2.5.1.9 Phương pháp nhân giống và thu nhận chế phẩm mốc giống cho sản xuất 2.6 Các phương pháp phân lập vi sinh vật 31

2.7 Xác định hoạt tính enzym proteaza theo phương pháp Groos fuld

2.8 Các phương pháp phân tích hóa lý 32

2.8.1 Xác định nitơ tổng

2.8.2 Xác định nitơ amin

2.8.3 Xác định hàm lượng nitơ amoniac

2.8.4 Xác định hàm lượng muối

2.8.5 Xác định hàm lượng lipit

2.8.6 Xác định độ tro

2.8.7 Xác định pH

2.8.8 Xác định hàm ẩm

2.8.9 Xác định axit amin

2.8.10 Xác định aflatoxin

2.9 Phương pháp tối ưu hóa điều kiện sản xuất chao bằng hạch định thí nghiệm.33

3.1.1 Tình hình tổng quát về sản xuất chao

3.1.2 Về nguyên liệu 38

3.1.3 Về bao bì, mẫu mã hàng hóa

3.2 Chất lượng chao sản xuất theo phương pháp thủ công 42

3.2.1 Chất lượng vệ sinh

3.2.2 Chất lượng dinh dưỡng 44

3.3 Khảo sát hệ vi sinh vật có trong chao 48

3.3.1 Phân lập và chọn chủng vi sinh vật thích hợp cho quá trình sản xuất chao

3.4 Lựa chọn môi trường thích hợp để sản xuất chế phẩm nấm mốc Mucor Linn dùng cho sản xuất chao 56

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của một số môi trường đến quá trình tích lũy sinh khối và hoạt tính enzym proteaza của chế phẩm dạng huyền phù

3.4.2 Ảnh hưởng của môi trường đến sự tích lũy sinh khối của chế phẩm dạng bột 60

3.5 Tối ưu hóa điều kiện ủ mốc .65

3.5.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm huyền phù khi ủ mốc

3.5.2 Ảnh hưởng của chế phẩm nấm mốc dạng bột khi ủ mốc 67

3.5.3 Ảnh hưởng của hàm ẩm của nguyên liệu đến giai đoạn ủ mốc 69

3.5.4 Ảnh hưởng của pH ban đầu của nguyên liệu đến sự tích lũy sinh khối và chuyển hóa protein 73

3.6 Tối ưu hóa giai đoạn ủ chín 74

3.6.1 Ảnh hưởng nồng độ muối của dịch ngâm 75

3.6.2 Ảnh hưởng nồng độ rượu của dịch ngâm 77

3.6.3 Ảnh hưởng của phương thức ướp muối đến quá trình chín của chao 80

3.7 Tối ưu hóa điều kiện sản xuất chao bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm .82

3.7.1 Tối ưu hóa giai đoạn ủ mốc

3.7.2 Hoàn thiện qui trình sản xuất chao khi sử dụng chế giảm nấm mốc Mucor Lin SB-08 86

3.8 Đánh giá chất lượng chao khi dùng chế phẩm nấm mốc Mucor vào sản xuất

87

Kết luận .89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 96

Trang

HÌNH ẢNH PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Hình 1 : Cây nậu nành .6 Hình 2 : Thành phần của hạt đậu nành .10 Hình 3 : Thành phần Protein của đậu nành so với những thực phẩm khác

Hình 4 : Hàm lượng acid amin không thay thế của đậu nành so với thực phẩm khác

HÌNH ẢNH PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

Hình 1 : Đậu nành nguyên liệu 35 Hình 2 : Quá trình ngâm đậu

Hình 3 : Đậu nành sau ngâm

Hình 4 : Quá trình xay đậu

Hình 5 : Bơm dịch sữa vào thùng

Hình 6 : Đông tụ Protein đậu nành

Hình 7 : Vớt gel đậu nành 36 Hình 8 : Đổ khuôn tạo hình

Hình 9 : Xắt nhỏ theo kích thước

Hình 10 : Xếp đậu lên ván ủ

Hình 11 : Đặt vào giàn ủ mốc

Hình 12 : Đậu phụ sau ủ mốc 37 Hình 13 : Xếp đậu hũ vô keo

Hình 14 : Bổ sung dung dịch rượu, muối, ớt

Hình 15: Dung dịch rượu muối ơt

Hình 16 : Ủ chín chao

Hình 17 : Mẫu mã bao bì chao nhóm I 39 Hình 18 : Mẫu mã bao bì chao nhóm I

Hình 19 : Mẫu mã bao bì của chao nước ngoài

Hình 20 : Mẫu mã bao bì chao Việt Nam chất lượng cao

Hình 21 : Kiểu dáng chai lọ

Hình 22 : Tổng số vi sinh vật hiếu khí có trong các mẫu chao

Hình 23 : Khuẩn lạc vi sinh vật phát triển trên môi trường Saboureaud 53 Hình 24 : Khuẩn lạc vi sinh vật phát triển trên môi trường Edward

Hình 25 : Cấu tạo bào tử nấm mốc Mucor .54 Hình 26 : Vòng đời sinh học của nấm mốc Mucor

Hình 27 : Cấu tạo sợi nấm chụp qua kính hiển vi điện tử 55

Hình 28 : Chủng nấm mốc Mucor linn SB-08 khi còn non và khi già

Hình 29 : Biểu đồ động hoạt hoạt tính Proteaza của nấm mốc khi phát triển

trên 2 loại môi trường lỏng 58 Hình 30 : Nuôi nấm mốc trên môi trường dịch thể

Hình 34 : Sinh khối thu được sau lọc và sấy

Hình 35 : Biểu diễn động học hoạt tính Proteaza của nấm mốc khi phát triển

trên môi trường lỏng 61

Hình 36 : Thu chế phẩm nấm mốc trên môi trường rắn trong phòng thí nghiệm 64

Hình 37 : Sản xuất chế phẩm trong quá trình sản xuất chao Hình 38 : Các dạng chế phẩm nấm mốc cần thiết thu được Hình 39: Động học nitơ amin khi sử dụng tỷ lệ chế phẩm khác nhau trong quá trình ủ mốc 66

Hình 40 : Động học nitơ amin khi sử dụng chế phẩm thuần khiết dạng bột có tỷ lệ khác nhau .68

Hình 41 : Ảnh hưởng độ ẩm ban đầu đến sự tạo thành nitơ amin Hình 42 : Sự phát triển sinh khối nấm mốc khi ở hàm ẩm 85% 72

Hình 43 : Sự phát triển sinh khối nấm mốc khi ở hàm ẩm 80% Hình 44 : Sự phát triển sinh khối nấm mốc khi ở hàm ẩm 75% Hình 45 : Sự phát triển sinh khối nấm mốc khi ở hàm ẩm 70% Hình 46 : Ảnh hưởng của pH ban đầu của nguyên liệu đến sự tích lũy nitơ amin trong giai đoạn ủ mốc 74

Hình 47 : Động học nitơ amin ở các nồng độ muối khác nhau khi ủ chín Hình 48 : Sự biến thiên của nitơ amôniac trong quá trình chín của chao phụ thuộc vào nồng độ muối .76

Hình 49 : Sự biến thiên của nitơ amin phụ thuộc vào nồng độ rượu của dịch ngâm 78

Hình 50 : Sự biến thiên của nitơ amôniac phụ thuộc vào nồng độ rượu của dịch ngâm .79

Hình 51 : Sự thay đổi hàm lượng chất béo trong quá trình chín của chao Hình 52 : Sự biến thiên Nitơamin theo thời gian phụ thuộc vào phương pháp ướp muối 81

Hình 53 : Sự biến thiên Nitơamôniac theo thời gian phụ thuộc vào phương pháp ướp muối HÌNH ẢNH PHẦN PHỤ LỤC Hình 1 : Sắc ký đồ chuẩn axit amin 96

Hình 2 : Sắc ký đồ axit amin có trong đậu phụ 97

Hình 3 : Sắc ký đồ axit amin có trong đậu phụ sau lên mốc bằng phương pháp tự nhiên 98

Hình 4 : Sắc ký đồ axit amin có trong đậu phụ sau lên mốc, có sử dụng chế phẩm Mucor Linn SB-08 99

Hình 5 : Sắc ký đồ axit amin có trong chao thành phẩm 100

Hình 6 : Sắc ký đồ chuẩn aflatoxin .101

Hình 7 : Sắc ký đồ aflatoxin có trong mẫu chao 102

MỤC LỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 : Diện tích trồng và sản lượng đậu nành trên thế giới .3

Bảng 2 : Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt Nam 5

Bảng 3 : Thành phần hóa học của đậu nành .8

Bảng 4 : Thành phần các axit amin không thay thế trong đậu nành

Bảng 5 : Thành phần các chất khoáng trong đậu nành 9

Bảng 6 : Hàm lượng các vitamin trong đậu nành

Bảng 7 : Thành phần hóa học của chao 14

Bảng 8 : Thành phần acid amin không thay thế có trong chao

Bảng 9 : Ảnh hưởng của muối ăn đến sự phát triển của một số vi khuẩn gây thối 22

Bảng 10 : Phân loại Proteaza vi sinh vật theo tính đặc hiệu của chúng 23

Bảng 11 : Các chỉ tiêu vi sinh vật theo quy định của Bộ y tế 42

Bảng 12 : Kết quả đánh giá xét nghiệm vi sinh theo số liệu thống kê

Bảng 13 : Đánh giá xét nghiệm vi sinh cho 8 mẫu 43

Bảng 14 : Các chỉ tiêu Hóa - Lý của chao theo TCV 64-85 45

Bảng 15 : Kết quả đánh giá chất lượng dinh dưỡng

Bảng 16 : Phân tích thành phần dinh dưỡng của 8 mẫu khảo sát 46

Bảng 17 : Chỉ tiêu chất lượng của 8 mẫu khảo sát 47

Bảng 18 : Đặc điểm hình thái của các chủng vi sinh vật đã phân lập 50

Bảng 19 : Sự phát triển sinh khối nấm mốc trên các loại môi trường 57

Bảng 20 : Động học hoạt độ Proteaza của chế phẩm enzym nấm mốc trên các loại môi trường

Bảng 21 : Sự phát triển của hệ sợi nấm trên các loại môi trường khác nhau.60 Bảng 22 : Ảnh hưởng của các loại môi trường đến hoạt tính proteaza

Bảng 23 : Ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm nấm mốc dạng huyền phụ đến sự phát triển hệ sợi trong giai đoạn ủ 66

Bảng 24 : Động học của hàm lượng Nitơ amin theo thời gian ủ mốc khi sử dụng các tỷ lệ chế phẩm dạng huyền phù khác nhau Bảng 25 : Ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm bột bào tử nấm mốc đến sự phát triển hệ sợi trong giai đoạn ủ mốc 67

Bảng 26 : Sự thay đổi hàm lượng Nitơ amin theo thời gian ủ khi sử dụng chế phẩm nấm mốc dạng bột ở các tỷ lệ khác nhau .68

Hình 27 : Ảnh hưởng của hàm ẩm ban đầu đến sự tích lũy sinh khối 70

Hình 28 : Ảnh hưởng của hàm ẩm ban đầu đến sự thay đổi hàm lượng nitơ amin Hình 29 : Ảnh hưởng pH đến sự phát triển sinh khối 73

Hình 30 : Động học của Nitơ amin phụ thuộc vào pH 74

Hình 31 : Ảnh hưởng của các nồng độ muối đến sự thay đổi nitơ amin và nitơ amôniac trong giai đoạn ủ chín .75

Hình 33 : Sự biến thiên của các chỉ số nitơ amin, nitơ amôniac phụ thuộc vào

phương thức ướp muối .80 Hình 34 : Các biến độc lập và khoảng biến thiên 82 Bảng 35: Các mức cơ sở và khoảng biến thiên

Bảng 36 : Ma trận TYT 23 83 Bảng 37: Ma trận quy hoạch với biến ảo TYT 23

Bảng 38 : Sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm được

kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher 85 Bảng 39: Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa .86 Bảng 40 : So sánh thời gian lên mốc và thay đổi nitơ amin của 2 mẫu 88

Staphilococcus Clostridium Tổng số nấm men nấm mốc Salmonella

Aspergillus Bacillus Streptococcus Sắc ký lỏng cao áp

Đậu nành và các sản phẩm Thực phẩm có nguồn gốc từ đậu nành là loại Thực phẩm được các nhà Khoa học Thế giới khuyến cáo nên sử dụng để thay thế các sản phẩm giàu dinh dưỡng từ động vật [80] Sở dĩ đậu nành được đánh giá cao như vậy vì hạt đậu nành có giá trị dinh dưỡng rất cao, trong đó hàm lượng protein chiếm từ 35 – 40%, cao hơn cả cá thịt, lipid chiếm khoảng từ 12 – 18%, ngoài ra còn giàu Vitamin nhóm B và khoáng chất Protein đậu nành dễ tiêu hóa hơn thịt và không có các thành phần để tạo nên Cholestrol, vì vậy có thể ngăn ngừa được bệnh tim mạch, ngăn chặn rối loạn thần kinh cảm giác [80] Theo các tài liệu mới nhất còn cho biết trong hạt đậu nành có chứa Genestin, một izoflavon chính của đậu nành, có khả năng ngăn cản hoạt động của enzym tyrozin– specific và enzym topoigomerasa II, hoạt động tiết estrogen, chóng ôxy hóa và chống tăng sinh tế bào [79,80] như vậy Genestin được nghiên cứu phát hiện như một chất chống ung thư mới [40,79,80] Vì vậy đậu nành và các Thực phẩm có nguồn gốc từ đậu nành được xem như là thực phẩm cho tương lai [14]

Chao là một thực phẩm truyền thống mang đậm tính dân tộc của Việt Nam, là một sản phẩm lên men từ protein đậu nành động tụ (Đậu phụ), bởi tác nhân vi sinh vật So với đậu phụ, chao có hệ số tiêu hóa cao hơn nhiều Bởi protein đậu phụ trong quá trình lên men để tạo thành chao phải trải qua các quá trình chuyển hóa hóa sinh, tạo thành các peptid, acid amin tự do, kể cả các acid amin không thay thế, lipit được chuyển thành acid béo, ngoài ra còn một số acid hữu cơ và ester thơm Chao là một sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng tốt như vậy nhưng đến nay sản phẩm chao của chúng ta vẫn chỉ được sản xuất theo lối thủ công thô sơ, mang tính gia đình rất manh mún Để lên mốc chao, họ sử dụng hệ vi sinh vật có sẵn trong không khí, tức là phơi đậu phụ trong không khí 2 – 3 ngày, cho tới khi nấm mốc phát triển đều thì đem ủ chín Sản xuất theo lối thủ công như vậy thường mang tính may rủi, lúc được, lúc không Hoàn toàn phụ thuộc vào thời tiết, mặt khác, chao rất hay bị hư hỏng như bị đen, nặng mùi, bị váng do bị nhiễm

vi khuẩn gây thối, gây bệnh và có thể có cả những độc tố nấm như aflatoxin, không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng

Tuy nhiên, hiện nay mức độ sản xuất và tiêu thụ chao trên địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh nói riêng và các tỉnh phía Nam nói chung rất lớn, nhu cầu ngày càng tăng, vì phần lớn nơi đây tập trung đông các tăng ni phật tử, tín đồ Phật giáo và những người có thói quen ăn chay trường Chao có thể sử dụng như thực phẩm chính trong các bửa ăn đối với những người ăn chay hoặc có thể sử dụng làm gia vị trong chế biến nhằm tăng thêm tính hấp dẫn cho các món ăn dân tộc

Theo số liệu thống kê mới nhất tính tới tháng 6 năm 2001 cho thấy, chao thương phẩm hiện đang lưu hành trên thị trường TP Hồ Chí Minh không đạt chất lượng vệ sinh Thực phẩm chiếm từ 98 – 100% , nhất là chỉ tiêu vi khuẩn hiếu khí và một số vi sinh vật chỉ danh Đây thực sự là mối nguy cho người tiêu dùng

Nhằm chủ động sản xuất và nâng cao chất lượng cho sản phẩm chao, một sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, mang đậm tính dân tộc Tôi được nhận đề tài

“Tối ưu hóa qúa trình sản xuất chao khi dùng chế phẩm nấm mốc Mucor Linn –

SB 08”

Nội dung chính của đề tài gồm các phần sau :

1 Thực trạng sản xuất và chất lượng chao sản xuất thủ công trên địa bàn TP Hồ Chí Minh

2 Khảo sát hệ vi sinh vật có trong chao

3 Lựa chọn môi trường thích hợp để sản xuất chế phẩm nấm mốc dùng trong sản xuất chao

4 Chọn điều kiện tối ưu khi sử dụng chế phẩm nấm mốc Mucor Linn SB-08

trong giai đoạn ủ mốc

5 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến qúa trình chính của chao

6 Hoạch định tối ưu hóa thực nghiệm bằng phương pháp toán học quá trình ủ mốc

7 Đánh giá chất lượng chao sản xuất bằng chế phẩm nấm mốc Mucor Linn SB-08

TỔNG QUAN

1 Giới thiệu sơ lược về cây đậu nành

1.1 Nguồn gốc và sự phân bố [6]

Đậu nành có nguồn gốc từ phương Đông, đã được thuần hóa đầu tiên ở Trung Quốc khoảng năm 644 trước Công Nguyên hoặc sớm hơn Sau khi tràn lan khắp Trung Quốc thì tới bán đảo Triều Tiên vào thế kỉ thứ nhất đến thế kỉ thứ 16

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành trên thế giới.

Đậu nành là cây lấy hạt, cây có dầu quan trọng nhất trên thế giới, đứng hàng thứ 4 sau cây lúa mì, lúa nước và ngô [7,15,39]

Do khả năng thích ứng rộng, nên nó trồng trên khắp năm châu lục nhưng tập trung nhiều nhất ở Châu Mỹ (73,03%), kế tiếp là Châu Á (23,15%) [7]

Thị trường thế giới, 25% tổng sản lượng đậu nành của thế giới ở dạng nguyên hạt Nước xuất khẩu đậu nành lớn nhất là Mỹ, Brazil, Argentina Những nước nhập khẩu lớn gồm: cộng đồng kinh tế Châu Aâu (EEC: Tây Đức, Anh, Pháp, Hà Lan, Bỉ,luxembur, Ý, Đan Mạch, Irelain và Thổ Nhỉ Kỳ), Nhật Bản, các nước Đông Aâu (Ba Lan, Bungary, Tiệp Khắc, Đông Đức(cũ), Rumani, Nam Tư) và Tây Ban Nha

Bảng 1 Diện tích năng suất và sản lượng đậu nành trên thế giới.[7]

Thái Lan

410

275

278

280 Năng

546

451

421

397

(FAO, quaterly bralletin of statistic Vol 10 ¾ , 1997)

Sau chiến tranh thế giới thứ hai, Mỹ và Trung Quốc là hai quốc gia xuất khẩu lớn nhất trên thế giới, trong đó Mỹ chiếm tỷ lệ cao hơn Sự tăng nhanh dân số ở Trung Quốc đã làm giảm tỷ lệ xuất khẩu đậu nành và đến 1965, xuất khẩu đậu nành chỉ còn chiếm 10% tổng giá trị xuất khẩu trên thế giới Năm 1974, lần đầu tiên Trung Quốc trở thành nước nhập khẩu đậu nành và từ đó Trung Quốc luôn luôn phải nhập để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước [7]

Năm 1995, Mỹ xuất 1,89 triệu tấn; năm 1965 xuất 5,8 triệu tấn; năm 1970 xuất 11,8 triệu tấn; và năm 1980 là 23,8 triệu tấn EEC là bạn hàng lớn nhất của Mỹ nhập khoảng 40-50% tổng đậu nành xuất khẩu ở Mỹ Kế đến là Nhật Bản nhập 20% và Tây Ban Nha nhập khoảng 8%

Xuất khẩu đậu nành ở Mỹ bị cấm trong năm 1993 Sự kiện này khiến các nước nhập đậu nành từ Mỹ phải tìm nguồn đậu từ nước khác Chính sự kiện này là yếu tố quan trọng trong việc phát triển xuất khẩu đậu nành ở Brazil Năm 1965, Brazil xuất khẩu đậu nành biến động từ 1-23% Năm 1969, Brazil xuất 300.000 tấn; Năm 1972 xuất một triệu tấn và đỉnh cao năm 1975 xuất 3,5 triệu tấn do bị khô hạn trong năm 1978-1979 đậu nành xuất khẩu đã giảm xuống chỉ còn 650.000 tấn những nước nhập khẩu đậu nành với số lượng nhiều từ Brazil là EEC, Nhật Bản, Tây Ban Nha, Liên Ban Nga, Trung Quốc và một số nước Đông Aâu

Argentina là nước xuất khẩu đậu nành mới nhất Năm 1973 lần đầu tiênArgentina xuất khẩu 50.000 tấn và tăng rất nhanh, từ năm 1976 là 111000 tấn và tới 3 triệu tấn trong năm 1981 Thị trường tiêu thụ chủ yếu của Argentina là: EEC, Hà Lan, Liên Xô(cũ), Brazil và Mehico [14]

1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành ở Việt Nam.[6, 15, 39] Trước Cách Mạng Tháng Tám 1945, diện tích trồng đậu nành còn nhỏ bé khoảng 32.000 ha (1944), năng suất thấp 4,1 tạ/ha Sau khi đất nước thống nhất diện tích đậu nành cả nước là 39.954 ha, năng suất 5,2 tạ/ha

Cả nước đã hình thành 6 vùng sản xuất đậu nành Năm 1993 vùng Đông Nam Bộ có diện tích đậu nành lớn nhất: 26,2% diện tích đậu nành cả nước Đồng Bằng Bắc Bộ: 24,7%, vùng ven sông Hồng: 17,5%, các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long: 12,4% Tổng diện tích 4 vùng này chiếm 66,6% Còn lại vùng ven biển miền Trung và Tây Nguyên

Đậu nành được trồng ở vụ xuân chiếm 14,2% diện tích, vụ hè thu là 31,3%, vụ mùa là 2,68%, vụ thu đông là 29,7%

Ở vùng núi Bắc Bộ(khu IV cũ), Đồng Bằng Sông Cửu Long vụ đông xuân là vụ chính(59,8-83,5%) Ơû đồng bằng sông Hồng và trung du Bắc Bộ, vụ xuân là chính(60,6-65,6%) Ơû vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ trồng vụ hè thu và thu đông(60-77%)

Về sản lượng, cả 3 vùng đồng bằng sông Hồng, Đông Nam Bộ, Đồng Bằng Sông Cửu Long chiếm 63,8% sản lượng đậu nành cả nước Đặc biệt Đồng Bằng Sông Cửu Long chỉ chiếm 12,7% diện tích nhưng lại chiếm 20,9% sản lượng cả nước Năng suất bình quân cao nhất nước là 16 tạ/ha

Dự báo trong thời gian tới nhu cầu đậu nành dùng cho chế biến thực phẩm, ép dầu, thức ăn gia súc sẽ đạt ở mức một triệu tấn vào năm 2010 với diện tích mở rộng lên đến 550.000 ha [15, 39]

Bảng 2 Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt Nam 1976-1997 [6,37]

1976 1980 1985 1990 1995 1996 1997

Toàn quốc

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

39,4 5,3 20,7

48,8 6,6 32,1

120,2 7,8 79,1

110 7,9 86,6

121,1 10,3 125,5

110,3 11,1 113,8

100,1 11,0 102,5 Miền Bắc

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

25,6 3,9 10,1

24,3 4,2 10,2

41,9 5,8 24,4

54,4 7,4 40,1

79,5 9,1 72,9

75,2 8,9 66,9

68,3 9,0 61,5 Miền núi và trung du

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

19,5 4,4 7,8

18,9 4,6 8,1

34,8 5,8 20,3

35,5 6,3 22,7

50,9 8,1 41,4

47,6 7,8 36,4

46,7 9,4 43,9 Đồng bằng sông Hồng

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

4,2 3,3 1,3

4,1 4,0 1,6

5,9 6,2 3,7

16,1 9,4 15,1

25,7 11,4 29,4

25,3 11,2 28,3

19,3 11,6 22,5 Khu IV

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

2,4 3,6 0,9

1,4 3,6 0,5

1,2 3,1 0,4

2,8 7,9 2,3

2,9 7,3 2,1

2,3 7,8 1,4

2,3 6,0 1,8 Miền Nam

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

12,8 8,0 10,3

23,8 9,1 21,6

60,1 9,1 54,7

55,6 8,4 46,5

41,6 12,6 51,6

35,1 15,3 46,7

31,8 13,0 41,4 Duyên Hải Miền Trung

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

0,7 8,1 0,6

0,6 5,3 0,5

2,0 6,3 1,3

1,6 8,2 1,3

2,0 9,9 1,9

1,4 12,5 1,7

1,6 12,1 1,0 Tây Nguyên

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

2,5 6,8 1,7

1,4 7,3 1,0

7,3 8,4 6,2

9,1 7,8 7,1

12,0 10,2 12,3

11,0 11,5 12,4

11,1 11,1 12,8 Đông Nam Bộ

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

8,6 8,1 6,9

15,1 7,3 11,0

33,2 6,8 22,4

28,9 4,4 14,9

13,6 7,6 10,6

10,6 7,9 8,4

10,2 7,9 8,1 Đồng Bằng Sông Cửu Long

Diện tích (1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

1,0 10,1 1,1

6,6 11,3 7,4

17,6 24,1 14,8

16,0 14,8 23,7

14,0 20,0 28,1

12,1 21,6 26,2

8,9 21,0 18,7

1.4 Đặc điểm thực vật [6, 62]

Cây đậu nành có tên khoa học là Glyxme Max Merill, thuộc họ Leguminosae, chủng Papilionoidae, là cây bụi nhỏ cao trung bình dưới 1m, có lông toàn thân Lá có ba lá chét hình bầu dục Chùm lông mọc ở nách lá, bông có màu trắng hoặc tím, trái có nhiều lông vàng dài 3-4cm, rộng 0,8cm mỗi trái có từ 3-5 hạt Hạt đậu nành có hình bầu dục hoặc tròn Đường kính 0,6-0,7cm gồm 3 thành phần chính:

™ Vỏ Chiếm 8% trọng lượng hạt Vỏ là lớp ngoài cùng của hạt, có nhiều màu khác nhau đặc trưng cho từng loại giống Hàm lượng antoxian quyết định màu vỏ của hạt Vỏ có tác dụng bảo vệ các cơ quan bên trong và chống lại sự xâm nhập của nấm men và nấm mốc

™ Phôi Chiếm 2% trọng lượng hạt

™ Tửõ diệp Chiếm phần lớn trọng lượng hạt là nơi tập trung nhiều chất dinh dưỡng Khối lượng hạt tùy thuộc vào kích thước hạt

Hình 1 Cây đậu nành

™ Một số giống đậu nành thông dụng:

a Glycine soya-Zucc : Phân bố ở Trung Quốc, Liên Bang Nga, Triều Tiên, Nhật Bản và Đài Loan

b Glycine Max(L)-Merr : là loại trồng hàng năm, không phát hiện thấy ở loại hoang dại Giống cúc phổ biến ở vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ

c Giống xanh lơ Hà Bắc : (hay còn gọi là lơ 75) thích hợp một số tỉnh trung du phía Bắc (Hà Bắc, Vĩnh Phú)

d Giống xanh lơ Bắc Hà : giống địa phương vùng Hà Bắc (Lào Cai)

e Giống đậu Lạng : Ở Lục Nam, Lục Ngạn, Sơn Đông(Hà Bắc), Lạc Thủy(Hòa Bình)

f Giống DT74(V74) : ở các tỉnh phía Bắc

Ngoài ra còn có các giống khác như: DT78, AK02, VX9-2, VX9-3, DT84, DT92, DT93, DT94, M103, AK03, AK04, AK05

1.5 Thành phần hóa học của đậu nành

1.5.1 Giá trị dinh dưỡng của đậu nành [40, 62]

Cây đậu nành là loại cây trồng đã có từ lâu đời, được xem là một loại “cây kỳ lạ”,”vàng mọc từ đất”,”cây thần diệu”,”cây đỗ thần”,”cây thay thịt” Sở dĩ đậu nành được người ta đánh giá cao như vậy chủ yếu là do giá trị kinh tế của nó Hạt đậu nành có thành phần dinh dưỡng rất cao trong đó protein chiếm 35-40%, lipid chiếm 18-20% giàu nguồn sinh tố và muối khoáng Đậu tương là loại hạt duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời cả protid và lipid Protein của đậu tương có phẩm chất tốt nhất trong số các protein thực vật, có đầy đủ các acid amin không thay thế

Hàm lượng protein là cao hơn cả cá, thịt và cao hơn gấp 2 lần hàm lượng protein trong các loại đậu khác.

Hàm lượng các acid amin có chứa lưu huỳnh như: methionin, cystein, cystin… của đậu nành rất gần với hàm lượng các chất này của trứng

Hàm lượng casein đặc biệt là lizin rất cao gần gấp rưỡi của trứng Protein của đậu nành dễ tiêu hóa hơn thịt và không có các thành phần tạo thành chlolesterol, không có các dạng acid uric… Ngày nay, người ta mới biết thêm nó chứa chất lexithin có tác dụng làm cơ thể trẻ lâu, sung sức, làm tăng thêm trí nhớ, tái sinh các mô, làm cứng xương và tăng sức đề kháng cho cơ thể [7]

Hạt đậu nành có hàm lượng dầu béo cao hơn các loại đậu khác, nên được coi là cây cung cấp dầu thực vật Hiện nay ở một số nước có mức sống cao, người

ta chuộng nhiều dầu thực vật hơn mỡ động vật Lipid của đậu nành chứa một tỉ lệ cao các acid béo chưa no có hệ số đồng hóa cao, mùi vị thơm ngon Dầu đậu nành thay mỡ động vật có thể tránh được xơ vữa động mạch [14, 40]

Từ hạt đậu nành người ta chế biến được trên 600 sản phẩm khác nhau Trong đó hơn 300 loại thức ăn được chế biến bằng phương pháp cổ truyền thủ công và hiện đại dưới các dạng tươi, khô, lên men… như làm giá, bột tương đậu phụ, đậu phụ, chao, tào phở, sữa đậu nành và xì dầu… đến các sản phẩm cao cấp như cà phê đậu tương, socola đậu tương, bánh kẹo, patê, thịt nhân tạo

Như ở nước ta từ hàng ngàn năm nay, đậu tương cũng đã cung cấp một nhu cầu chất đạm cho người và gia súc Thông qua các món ăn cổ truyền được chế biến từ đậu tương phần nào tạo được sự cân bằng dinh dưỡng trong khẩu phần thức ăn của người dân Đậu tương có thể chế biến thành giò, chả cho người ăn chay

Đậu tương còn là vị thuốc bổ để chữa bệnh, đặc biệt là đậu tương hạt đen có tác dụng tốt cho tim, gan, thận, dạ dày, ruột, làm thức ăn tốt cho người bệnh đái tháo đường, thấp khớp, ốm mới dậy hay do lao động quá sức Chất lexithin và casein có trong hạt đậu nành có thể dùng riêng hay phối hợp để làm thuốc bổ dưỡng

1.5.2 Thành phần hóa học của đậu nành [7, 8, 14, 63]

Bảng 3 Thành phần hóa học của đậu nành

Thành phần Tỉ lệ

(%)

Protein (%)

Dầu, % Tro,% Hydratcacbon, %

Hạt đậu nành

Tử diệp

Vỏ hạt

Phôi

100 90,3

8 2,4

40

43 8,8 41,1

Protein của đậu nành có giá trị sinh học cao, chứa đủ 10 acid amin không thay thế và đặc biệt có tì lệ các acid amin khá hài hòa

Bảng 4 Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành [14, 63]

Acid amin Hàm lượng

(%)

Acid amin Hàm lượng

(%)

Cystein Methionin Lysin Isoleusin Leusin

1,3 1,6 5,9 1,1 7,7

Phenylalanin Histidin Threonin Tryptophan Valin

5,0 2,6 4,3 1,3 5,4

Ngoài các acid amin không thay thế, trong protein đậu nành còn có một số các acid amin khác như: glucocon (0,97%), acid glutamic (19,465%), acid aspartic (3,9%)

™ Lipid [15]

Hàm lượng dầu trong hạt đậu nành khoảng 18-20% chất khô Trong đó lipid

ở dạng tự do chiếm 17,8% ; lipid liên kết chiếm 2,1% Dầu đậu nành có những đặc điểm mà mỡ động vật không có được Nó chứa một lượng lớn các acid không no đặc biệt là acid linoleic (53%), acid oleic (24,5%) Ngoài ra còn có một số acid béo no như: acid panmitic (11,5%), acid stearic (4%), acid arachidonic (0,4-1%), acid lignoxeric (0,1%), acid panmitoleic, hay acid hecxadexenoic (0,5%)

Trong dầu béo đậu nành có phospholipid chiếm 0,074-0,091% bao gồm photphatidilcholin chiếm 46%, photphadiletanol chiếm 25%, photphatadinozit

chiếm 25%, photphatidiglyxerin chiếm 3,6%, diphotphatidiglyxerin chiếm 3,4% và naxilphotphattidiletanolamin chiếm 4,8%

™ Glucid [7, 15]

Glucid đậu nành gồm 2 loại: loại tan trong nước và loại không tan trong nước, trong đó loại tan trong nước chỉ chiếm khoảng 10%

o Hàm lượng glucid trung bình chiếm 30-35%

o Các polysaccarit không hòa tan như: hemixenllulo (kiểu arabinogalactan) chiếm 15,4%, các pectin, xenlluloza chiếm 4%

o Các đường hòa tan như: saccaroza 5%, stachyoza 4%, rafinoza 1%

Trong glucid đậu nành lượng tinh bột hầu như không đáng kể (1%), nên người ta ít quan tâm đến việc thu hồi tinh bột trong quá trình chế biến đậu nành

™ Khoáng Hàm lượng trung bình 4,9%

Bảng 5 Thành phần các chất khoáng của đậu nành (%Mg).[37]

Các chất khoáng Nguyên tố vi lượng Giống đậu nành

2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

™ Các thành phần khác

Sắc tố màu vàng bao gồm những carotenoic và dẫn xuất flavon Đây là những glucozit izoflavon trong đó genin là genistein hay genisteol (trihydroxy 4-5-

7 izoflavonmetyl-genistein) và daidzein (dihydroxy 4-7 izoflavon)

Sắc tố antoxyan trong những loại đậu có màu tím và đen

Trong đậu nành còn có những loại vitamin khác, tuy hàm lượng thấp nhưng không thể thiếu cho sự phát triển bình thường của cơ thể

Bảng 6 : Hàm lượng các vitamin trong đậu nành [15, 37, 61]

Các vitamin Hàm lượng (mg/g) Các vitamin Hàm lượng (mg/g)

Acid pantotenic Acidfolic Vitamin A Vitamin E Vitamin K

13 – 21,5 1,9 0,18 – 2,43 1,4 1,9

Ngoài ra, trong đậu nành còn có vitamin C và nhiều loại men như:

o Men amilaza chuyển phần lớn tinh bột trong hạt non thành destrin

o Men lipaseidin có khả năng làm hỏng dầu chưa tinh chế

o Men proteaza có khả năng chuyển casein thành những chất có độc tính(hạt đậu sống và bị phồng)

o Men ureaza, truphophylaxin có khả năng tránh một số trường hợp ngộ độc

™ Các chất không có giá trị dinh dưỡng trong đậu nành [7, 8]

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

o Trypsin-inhibiter: ức chế enzim trypsin tiêu hóa protein của động vật

o Hemagglutinines: là protein có khả năng kết hợp với hemoglobin nên làm giảm hoạt tính của hemoglobin

Ngoài ra, trong đậu nành còn chứa thiouracil ức chế hoạt động của tuyến giáp trạng

Hai nhóm đường rafinoza và stachyoza không được tiêu hóa bởi enzym tiêu hóa, nhưng lại bị lên men bởi vi sinh vật ở ruột tạo nên khí gây hiện tượng sôi bụng

Tuy nhiên, những chất này bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt Do đó, ta có thể xử lý bằng cách xay đậu với nước hay nấu chín với nước hoặc nhờ tác dụng của acid, bazơ, NaHCO3 … Điều kiện nhiệt độ là 105-110oC thời gian là 10-30 phút

Gần đây, người ta phát hiện ra hai yếu tố gây rối loạn, dị ứng là conglycin và glycinin Hai yếu tố này không bị mất tác dụng dưới tác dụng của nhiệt qua chế biến bình thường, nhưng cồn nóng có thể hạn chế hoạt tính của nó

B-2 Giới thiệu về chao

2.1 Lịch sử sản xuất chao. [5, 8, 80]

Chao là một sản phẩm có từ rất lâu đời, mang tính cách cổ truyền đối với đa số các nước phương đông với những tên gọi khác nhau như: đậu phụ nhự (Trung Quốc), huai (Philippin), tao quan (Aán Độ)… Ngày xưa, người ta cho rằng quá trình lên men chao là một hiện tượng của tự nhiên, không hiểu được bản chất của nó cũng như không hiểu được những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất Cho đến khi cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật thành công, kính hiển vi điện tử ra đời, nó có khả năng phóng đại lên tới hàng trăm hàng ngàn lần, lúc này con người mới có khả năng bước vào thề giới vi sinh vật Năm 1929, Wai đã phân lập được loại mốc thuộc dòng Mucor và ông đặt tên là Mucor Sufu Ông tin rằng, mốc này có nguồn gốc từ rơm, rạ vì người ta thường dùng rơm, rạ để ủ chao Lúc này, người ta bắt đầu tin rằng hiện tượng lên men chao là do vi sinh vật Trong suốt 40 năm, Wai và các cộng sự đã phân lập được nhiều giống mucor có khả năng lên men chao như: Murcor elegans, Murcor Humails, Murcor silvaticus, Murcor Subtilissimus Trong đó, Murcor elegans có khả năng lên men chao tốt nhất Ngoài ra, ông còn rút ra kết luận làm nền tảng cho các công trình nghiên cứu sau này đó là: muốn làm chao tốt ta phải phân lập và nuôi cấy giống thuần chủng, sau đó đem gieo cấy vào các miếng đậu phụ Các công trình nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước sau đó đã chứng minh rằng ngoài nấm mốc ra, ta có thể sử dụng vi nấm, vì nó có thời gian lên men ngắn, có hệ enzim proteaza mạnh hơn, sản phẩm chao có màu sắc hấp dẫn hơn, chao đạt chất lượng tốt hơn Ngày nay, chao đã được phát triển theo qui mô công nghiệp với nhiều chủng loại khác nhau: chao đỏ, chao vị hương… và đã trở thành món ăn được ưa thích không những ở Việt Nam, Châu Á mà còn ở cả Châu Aâu

2.2 Tình hình sản xuất chao hiện nay.[19, 34, 39]

Ơû Việt Nam, chao chủ yếu được sản xuất theo phương pháp thủ công tại các hộ gia đình, các cơ sở sản xuất tư nhân nhỏ Sản phẩm chao tương đối đa dạng và phong phú tập trung nhiều ở Quận 11, Quận 8, Quận Tân Bình… Theo số liệu thống kê của Trung Tâm Y Tế Dự Phòng TP.HCM gần đây cho thấy, số lượng các

cơ sở sản xuất chao hơn 48 cơ sở rải rác các quận, trong đó Quận 11 tập trung nhiều nhất với 25 cơ sở Sản lượng bình quân của từng cơ sở là 197,1 tấn/năm Như vậy, tổng sản lượng của các cơ sở lớn nhỏ trên địa bàn TP.HCM là 9460,8 tấn/năm

Do sản xuất theo phương pháp thủ công, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm lâu năm nên sản phẩm chao có chất lượng không ổn định, vệ sinh chưa đảm bảo nên khó xuất khẩu Muốn cạnh tranh được với các nước khác, chúng ta phải sản xuất chao theo qui mô công nghiệp, đồng thời tuyên truyền những giá trị bổ dưỡng khi sử dụng chao

Hiện nay, các siêu thị có nhập chao từ Trung Quốc, Đài Loan Các sản phẩm của những nước này có mặt ở Châu Aâu nhờ vào vị ngọt, béo, mặn, rất hấp

dẫn, dễ tiêu hóa, có giá trị dinh dưỡng cao Mong rằng một ngày gần đây, chao của Việt Nam sẽ có mặt trên thị trường thế giới

2.3 Phân loại chao [8, 19]

Hiện nay, việc phân loại chao chưa có một tiêu chuẩn cụ thể nào mà còn tùy vào tính tiện dụng, cách nhìn của nhà sản xuất, mức độ tiêu thụ của người tiêu dùng… mà có từng quan điểm khác nhau Thông thường đối với người tiêu dùng thì sự phân biệt căn cứ vào nhãn hiệu thương mại hoặc nơi sản xuất, nhiều khi chỉ dùng đến nhãn quan để lựa chọn chao

™ Phân loại chao theo nhãn hiệu thương mại TP.HCM

Tùy theo từng cơ sở sản xuất với các tên thương hiệu khác nhau, các nơi sản xuất khác nhau mà ta phân loại

™ Phân loại theo hương vị

Trong sản phẩm chao, ngoài vị mặn còn có hương thơm, vị béo tổng hợp do các chất đạm, chất béo được thủy giải ra các chất chuyển hóa, tạo hương vị đặc trưng chủ yếu cho chao Việc thêm rượu, ớt, tiêu, hương hoa hồng, bột gạo lên men… hay chất tạo hương vị tổng hợp như các ester, acid hữu cơ, đường có trong chao làm chao có hương vị đặc biệt

™ Phân loại theo màu sắc hình dáng

Chao có nhiều dạng sản phẩm khác nhau: chao nước, chao đặc, chao bánh, chao bột…Bên cạnh đó, người ta còn bổ sung thêm các gia vị để tạo màu sắc cho chao như gạo lức đỏ, đậu nành rang nghiền ra bột để cho vào dung dịch mặn, cùng với ớt xay nhỏ làm chao có màu đỏ Thông thường chao có màu vàng

™ Phân loại theo khối lượng tịnh

Bao bì đựng chao chủ yếu là các hũ thủy tinh, tùy theo khối lượng tịnh của chao mà có các loại hũ lớn, hũ nhỏ, hũ trung khác nhau

Ơû các cơ sở sản xuất chao nhỏ có các loại như: 200g, 450g, 900g

Ơû các cơ sở sản xuất chao lớn như Thuận Phát, Tân Hưng: 150g, 180g, 240g, 400g

Riêng đối với chao nhập từ Đài Loan, Trung Quốc như: Brother Food, Jinbole, Wei-long thì thống nhất khối lượng Loại lớn có khối lượng tịnh là 300g, loại nhỏ có khối lượng tịnh là 130g

3 Nguyên liệu sản xuất chao.

3.1 Nguyên liệu chính-đậu phụ [8, 57, 77]

Đậu phụ là thức ăn truyền thống dân tộc cổ truyền, được sản xuất từ Protid của đậu nành bằng sản phẩm đông tụ nên có giá trị dinh dưỡng khá cao Đậu phụ còn được sản xuất ở nhiều nước trên thế giới như Trung Quốc, Nhật Bản, các nước Đông nam Á, Pháp, Hà lan

Có thể chia đậu phụ ra làm 3 loại: loại mềm, loại cứng và loại đậu phụ lụa Nước ta chủ yếu sản xuất loại đậu phụ mềm, Nhật Bản sản xuất nhiều loại đậu phụ lụa, còn Trung Quốc sản xuất cả 3 loại

Đậu phụ dùng làm chao có hàm lượng nước 74-84%, đạm tan 0,4%, chất béo 4% Nếu đậu phụ có hàm lượng nước cao (88-90%) thì không thích hợp cho lên men chao, dễ bị thối và vi sinh vật không phát triển

3.2 Nguyên liệu phụ

3.2.1 Rượu [2]

Rượu etylic có tính sát trùng mạnh vì nó hút nước sinh lý của các tế bào, làm khô chất Abumin Cường độ sát trùng tỉ lệ thuận với nồng độ rượu, nhưng tác dụng mãnh liệt nhất là dung dịch 70% Với nồng độ này, rượu dễ thấm qua màng tế bào hơn rượu cao độ Đối với nấm men, nấm mốc: nồng độ rượu 5-10% đã có tác dụng ức chế sự phát triển và làm yếu sự hoạt động của chúng Ngược lại, dưới tác dụng của vi khuẩn Mycodermeaceti, dung dịch rượu dưới 15% sẽ dễ bị lên men dấm

Rượu thúc đẩy các quá trình phân giải Protid bởi hệ Enzym Proteaza tạo phản ứng ester giữa rượu và acid béo tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm Dùng rượu etylic, rượu ngoài việc gia tăng hương vị, còn giúp bảo quản và lên men tốt cho chao trong môi trường chua mặn, yếm khí chậm

3.2.2 Muối ăn (NaCl).[46]

Trong sản xuất chao, muối được dùng để ướp muối bánh chao hoặc pha dung dịch rượu muối để ngâm Nếu dùng muối với lượng quá cao, ion CH- sẽ kết hợp với Protid của đậu ở mối nối peptid, làm cho men phân hủy chất đạm không thể xúc tác sự thủy phân Protid của đậu vẫn đến chao bị sống Lượng muối ướp thích hợp với chao nước là 130-150 g/kg đậu, thời gian ướp là 24 giờ

3.2.3 Ớt [21]

Được sử dụng với mục đích chính là gia vị

4 Qui trình công nghệ sản xuất chao

4.1 Thành phần hóa học của chao

Chao còn gọi là đậu phụ nhự, là một loại thức ăn dân tộc được phổ biến rộng rãi ở miền Trung và miền Nam nước ta từ lâu Chao cũng là một thực phẩm có tính cách một gia vị, làm bằng đậu nành được trồng rất nhiều tại Việt Nam, diện tích cây đậu nành chỉ sau cây lúa [44]

Nguyên liệu để làm chao là đậu phụ Để chế biến chao, người ta tiến hành lên men đậu phụ, chủ yếu là các proteaza của vi sinh vật (vi khuẩn hoặc nấm mốc) để thủy phân protit của đậu phụ [8, 22]

Trong quá trình lên men chao, protit của đậu phụ bị proteaza của vi sinh vật thủy phân tạo thành các protit đơn giản hơn như polypeptit, peptit và cuối cùng thành các axit amin Vì vậy, chao có giá trị dinh dưỡng cao hơn hẳn đậu phụ và có chứa một lượng lớn axit amin không thay thế ở dạng tự do cần cho cơ thể người Ngoài ra, trong chao còn có một lượng lipid khá cao do ester sinh ra trong phản ứng giữa rượu và axit béo Vì vậy, chao có vị ngọt đậm đà, hương vị đặc trưng làm nhiều người ưa thích [80]

Thành phần dinh dưỡng chao được trình bày ở bảng sau

Bảng 7 Thành phần hóa học của chao theo độ khô tuyệt đối.[40]

STT Thành phần Tối thiểu (g/kg) Tối đa (g/kg)

619,0 25,2 9,0 2,0 93,7 50,5 312,0

678,0 31,5 10,3 2,3 105,9 62,0 382,0

Ngoài ra, trong chao còn chứa một lượng axit amin không thay thế đáng kể và được trình bày ở bảng sau

Bảng 8 Thành phần các axit amin không thay thế có trong chao.[14,42,70]

STT Axit amin Tối thiểu Tối đa

0,56 0,34 0,86 0,61 2,10 0,78 0,03 0,45 4,50

0,66 0,45 2,84 1,60 3,32 1,76 0,10 1,85 5,76

Ngoài 8 axit amin không thay thế và axit glutamic trên, trong chao còn có các axit amin khác như ginin, histidin, axit aspartic, xerin, glyxin, alanin, tyrozin … trong chao còn có một loại ester thơm một ít valin và muối vô cơ

4.2 Qui trình sản xuất [8, 52,70]

Sơ đồ 2 Qui trình công nghệ sản xuất chao

Đậu phụ Cắt nhỏ Xếp ra khay Lên mốc Vô hũ

Ủ chín Chao thành phẩm Dịch rượu, muối, ớt

™ Thuyết minh qui trình

a Tạo hình

Đậu phụ sau khi được ép tới độ ẩm nhất định, được đặt lên các khay, cắt nhỏ khoảng 2x1,5x0,7 cm, nhằm để tăng diện tích bề mặt cho nấm mốc phát triển được nhiều hơn Sắp các miếng đậu phụ lên các khay gỗ, cách nhau khoảng 1 cm

b Ủ mốc

Đặt các khay này lên trên giàn ủ mốc, để mốc từ không khí sẽ bám trên cơ chất đậu phụ và phát triển dày đặc trên cơ chất sau khoảng 36-48 giờ Tăng độ ẩm của giàn nuôi mốc bằng cách phủ xô màng ướt khi độ ẩm không khí quá thấp Mốc sẽ phát triển thành màng trắng bao lấy các miếng đậu phụ Khi màu trắng của các sợi nấm chuyển sang màu hung nâu là kết thúc giai đoạn nuôi mốc Nếu để quá lâu sẽ làm sản phẩm có mùi hôi do sự thối rữa Protid tạo ra các khí NH3, CO2

c Vô hũ

Xếp các miếng chao vào lọ thủy tinh, đổ dung dịch rượu, muối, ớt Thực hiện quá trình lên men phụ hay còn gọi là quá trình ủ chín chao khoảng 20-30 ngày Thường tỷ lệ rượu muối gồm rượu 12-16%; muối 10-12%

d Ủ chín

Sau thời gian ủ chín, các quá trình hóa sinh xảy ra gần như hoàn toàn, lúc này chao có mùi vị đặc trưng do các ester, acid béo có trong chao

4.3 Một số hư hỏng làm giảm chất lượng chao [8, 18, 19]

Chao thường được sản xuất theo phương pháp thủ công, do đó dễ bị nhiễm

vi sinh vật từ môi trường xung quanh Vì vậy, vấn đề về vệ sinh phải được đặt lên hàng đầu Các vi sinh vật thường bị nhiễm trong quá trình sản xuất chao là

o Các vi khuẩn nhiễm trong lúc nuôi mốc, gây đắng chao

o Các vi khuẩn kỵ khí gây đen, sinh H2S

o Các loài nấm men tạo váng trắng trên nước chao

o Thời gian nuôi mốc cũng ảnh hưởng đến chất lượng chao, nếu nuôi mốc quá lâu, chao sẽ có mùi rất hôi do quá trình thủy phân protein sâu sắc

o Tỷ lệ rượu trong dung dịch rượu-muối-ớt cũng làm ảnh hưởng chất lượng chao, nếu tỷ lệ không thích hợp thì chao sẽ không thơm ngon

Tỷ lệ muối quá thấp sẽ làm cho các vi sinh vật dễ dàng phát triển trong chao, gây

hư hỏng

5 Vi sinh vật trong sản xuất chao.

Từ khi biết nguyên nhân chủ yếu của quá trình tạo thành chao là do vi sinh vật, các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân lập để lựa chọn giống thuần chủng Từ

1927 đến 1967, Wai đã phân lập từ các mẫu sản xuất ở Đài Loan, Hồng Kong và

các gia đình sản xuất nhỏ, 4 loại tinomucor elegans, M.hiemalis, M.ssiloaticus,

M.subtilis [81]

Năm 1967, viện công nghiệp thực phẩm khi nghiên cứu vi sinh vật phát triển trên bánh đậu làm chao tại phòng thí nghiệm cũng đã phát hiện mốc mucor, đồng thời có cả vi khuẩn [5,8,22]

Trong sản xuất chao, miếng đậu phụ dù để tự nhiên thì nấm mốc vẫn phát triển dày đặc và lấn át các vi sinh vật khác Do đó, vi sinh vật chủ yếu trong sản xuất chao là nấm mốc Sau đây ta sẽ khảo sát một vài đặc điểm của nấm mốc [22,81]

5.1 Hình thái cấu tạo của nấm mốc (nấm sợi) [2,9,10,17,18,22,23 50,51,55,59,74,75,85] Nấm mốc có cấu tạo hình sợi phân nhánh hoặc không, gọi là khuẩn ty hay sợi nấm Những sợi phân nhánh này phát triển thành từng đám chằng chịt tạo thành hệ sợi khuẩn ty thể Khuẩn ty thể của nấm gồm hai loại:

o Khuẩn ty khí sinh, nằm ngoài cơ chất, tiếp xúc với không khí có chức năng chủ yếu là sinh sản

o Khuẩn ty dinh dưỡng, nằm sâu trong cơ chất để hút chất dinh dưỡng

o Kích thước tiết diện của khuẩn ty rất lớn so với vi khuẩn, khoảng 5-50μm Đôi khi sợi khuẩn ty rất dài, có thể phủ lên bề mặt các khuẩn lạc rộng vài cm

Dựa vào cấu tạo của chúng mà người ta chia nấm mốc ra thành 2 loại:

o Loại nấm mốc đa bào: khuẩn ty được tạo thành do một chuỗi tế bào nối tiếp nhau, ngăn cách 2 tế bào là một màng ngăn Trong mỗi tế bào nấm, hầu như có đủ

cơ quan của một tế bào, trong đó quan trọng là có nhân, thường thấy ở Apergillus và penicillium

o Loại nấm mốc đơn bào: đây là những loài nấm mốc có khuẩn ty không có vách ngăn, toàn bộ khuẩn ty có thể coi như một tế bào phân nhánh Có các loài như: Mucor Rhizopuz

5.2 Sinh sản của nấm mốc [2,10,17,22,47]

Nấm mốc có thể sinh sản theo nhiều hình thức khác nhau

™ Sinh sản vô tính

o Bằng khuẩn ty: một sợi khuẩn ty riêng lẻ khi gặp điều kiện thuận lợi có thể phát triển thành một khuẩn ty thể

o Sinh sản bằng bào tử: có rất nhiều dạng bào tử ở các loài nấm mốc khác nhau như sự tạo thành bào tử dày, bào tử trứng, bào tử chồi, bào tử kín trên cuống nan bào tử, hoặc bào tử đính Các bào tử sẽ phát triển thành khuẩn ty thể

™ Sinh sản hữu tính: ngoài hình thức sinh sản vô tính, nhiều loài nấm mốc còn có

khả năng sinh sản hữu tính Có 3 cách tạo thành bào tử hữu tính là:

o Bào tử tiếp hợp ở nhóm Phycomyces, hai giao tử hoàn toàn giống nhau hòa vào tại một gọi là sự đẳng giao Ngược lại, giao tử được tạo từ hai cơ thể khác nhau gọi là sự dị giao

o Tạo bào tử noãn hay bào tử trứng ở các lớp nấm mốc thuộc lớp noãn, giao tử cái hình tròn hoặc trứng, giao tử đực có hình sợi Tế bào thụ tinh nhờ sự hòa hợp vào nhau của hai loại giao tử này

o Bào tử túi: quá trình hòa vào nhau của các giao tử nấm túi hình sợi, dẫn đến sự tạo túi

5.3 Hoạt tính enzym của nấm mốc.

™ Proteaza: [1,11,42,50,59,81]

o Proteaza của nấm mốc có khoảng pH hoạt động rộng hơn so với proteaza của động vật và vi khuẩn Proteaza vi khuẩn hoạt động ở vùng pH=7÷8 Còn proteaza của nấm mốc oryzae hoạt động trong khoảng pH=3,5÷9, tối thích ở pH=7

o Nấm mốc vàng (Asp.oryzae, Asp.flavus, Asp.fumigatus…), sinh proteaza có vùng pH tác dụng là 3,7÷10 Nhóm mốc đen (Asp.niger, Asp.awamori,

Asp.usami…), chủ yếu tạo thành proteaza có vùng pH tối thích là 2,5÷3

o Sợi nấm mốc sinh proteaza hoạt động ở pH=6, mạnh hơn ở pH=3 là một nhóm

tương đối lớn gồm có Penicillium Luteum, Rhizopus Formosesis, Mucor Hiemalis,

Mucor Racemousus

Trong mốc chao, enzym proteaza là một hỗn hợp enzym trong đó có một số enzym thuộc nhóm endopeptida, tác dụng vào cầu peptid trong phân tử polypeptid của protid để cho peptid có trọng lượng phân tử thấp hơn, các phân tử peptid này tiếp tục bị exopeptida, tác dụng ở vị trí nhóm amin hay cacboxyl để tạo thành acid amin

5.4 Quá trình thủy phân Protein và các yếu tố ảnh hưởng

5.4.1 Quá trình thủy phân protein (lên men thối rữa) [1, 8, 9, 5, 22]

Phản ứng thủy phân là phản ứng rất phổ biến và quan trọng trong quá trình bảo quản và sản xuất thực phẩm Do phản ứng thủy phân mà chất lượng các sản phẩm thực phẩm bị giảm đi, phản ứng thủy phân không chỉ làm tính chất cảm quan mà cả tính chất hóa học của sản phẩm cũng bị biến đổi Phản ứng thủy phân thường là mở đầu cho một loạt các loại phản ứng khác tiếp diễn Các phản ứng khác có thể xảy ra khi phản ứng thủy phân kết thúc Xét về mặt sinh học, phản ứng thủy phân thường đặc trưng cho giai đoạn phân giải – giai đoạn kết thúc của quá trình sinh học

Bên cạnh đó, trong kỹ thuật sản xuất các sản phẩm thực phẩm, phản ứng thủy phân có vai trò rất quan trọng Để giảm bớt sự tổn thất các chất có trong thực phẩm, người ta phải tìm những biện pháp kỹ thuật tương ứng để ngăn ngừa và hạn chế các phản ứng thủy phân Trái lại, nếu qua phản ứng thủy phân mà chất lượng thành phẩm tăng lên thì người ta phải tạo điều kiện cho phản ứng ấy xảy ra đến tận cùng.[37.40]

Để có được nước chấm, nước mắm, phomat hay chao hoặc làm mềm thịt đều xuất phát từ nguyên lý của phản ứng thủy phân Hoặc trong sản xuất bánh mì, các phản ứng oxy hóa caramen hóa và melanoidin là những phản ứng tạo nên toàn bộ chất lượng của sản phẩm bánh mì, có thể xảy ra khi đã có phản ứng thủy phân mở đầu Trong quá trình sống của vi sinh vật, những quá trình sinh hóa khác nhau được sinh ra làm ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn trong tự nhiên, và những quá trình này được ứng dụng trong hàng loạt ngành sản xuất [1.40.70]

Những quá trình này chia làm hai loại: lên men và thối rữa

™ Lên men là quá trình chuyển hóa các vật chất hữu cơ không chứa nitơ (cacbon, hydrat, chất béo), dưới tác dụng của hệ vi sinh vật gồm lên men kỵ khí và lên men hiếu khí Lên men kỵ khí do các vi sinh vật hô hấp kỵ khì gây ra Còn lên men hiếu khí là kết quả của quá trình hô hấp hiếu khí của vi sinh vật [1, 23]

™ Quá trình thối rữa là sự hủy các hợp chất chứa nitơ Hay gọi là quá trình khoáng hóa các chất protid dưới tác dụng của vi sinh vật Quá trình này rất quan trọng trong vòng tuần hoàn vật chất Sản phẩm thối rữa có thể làm ô nhiểm môi trường sống và vi sinh vật gây thối là nguyên nhân làm hỏng thực phẩm giàu protid Các vi sinh vật gây thối rất đa dạng: vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn…[8,13,19]

Quá trình phân hủy các chất protid xảy ra qua các giai đoạn: thủy phân protein đến pepton, polypeptit; rồi từ polypeptit đến các acid amin; phân hủy acid amin Sản phẩm của quá trình thối rữa tùy thuộc vào từng loại vi sinh vật, vào tính chất tự nhiên của protid, vào sự thoáng khí, độ ẩm, nhiệt độ Nếu đủ oxy thì protid có thể bị chuyển hóa hoàn toàn thành CO2, NH3, H2S, H2O và muối khoáng Trong điều kiện kỵ khí, không xảy ra quá trình khoáng hóa protein mà tích tụ các chất hữu cơ vòng thơm gây độc Sơ đồ chuyển hóa protid như sau

Sơ đồ 1 Sơ đồ chuyển hóa protid [1.9.42]

5.4.2 Cơ chế của quá trình thủy phân protein [1.42.44.50]

Thủy phân là tạo điều kiện cho hệ men proteaza của vi khuẩn, nấm mốc hoạt động thủy phân protid của nguyên liệu ra các aminoacid Khi thủy phân protid có sự giải phóng từ từ các nhóm axitamin và các nhóm cacboxyl ở một tỉ lệ hết sức nghiêm ngặt (1:1), nghĩa là giải phóng các liên kết peptid ⎯CO⎯NH⎯ đã xảy ra đồng thời trong dung dịch thủy phân xuất hiện một ít axit amin tự do

Pepton

Indol, Skatol Amin, H 2 S Mercaptan, Protid

CO 2

Quá trình này được tiếp tục cho đến khi thủy phân kết thúc, khi polypeptit bị phân hủy hoàn toàn thành axit amin

Trong các phân tử peptit ở trạng thái nguyên thể, người ta đã phát hiện được một số ít các nhóm amin, nhóm cacboxyl tự do và các axit amin cuối chỉ chiếm một phần không đáng kể so với mạch polypeptit khổng lồ của peptit

Trong nhiều trường hợp như trong chế biến sữa hộp, sữa cô đặc với đường…Sự biến tính dẫn tới làm giảm chất lượng của sản phẩm thực phẩm Trong những trường hợp khác như trong sản xuất phomat, đậu phụ, sự biến tính của protid lại là cơ sở kỹ thuật của quá trình chế biến [1, 42]

Sự thủy phân protein là cơ sở kỹ thuật của nhiều quá trình chế biến thực phẩm Sản phẩm cuối cùng của sự thủy phân là hỗn hợp các axit amin

Quá trình phân giải protid gây ra bởi vi sinh vật là lên men thối (amôn hóa, protid) Rất nhiều loại vi sinh vật hiếu khí (nấm mốc, vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí) có khả năng tiết men proteaza ra môi trường để phân giải protit thành các đoạn ngắn polypeptit, oligopeptit và axit amin Các hợp chất này được vi sinh vật hấp thụ, và phân giải tiếp tục Có thể dùng làm nguồn nitơ để xây dựng nên nguồn protein của mình, hoặc làm nguồn năng lượng khi axit amin bị khử amin để giải phóng ra amoni [1,9,22]

Những nghiên cứu sinh hóa cho biết, nếu trong môi trường tỉ lệ C/N=25/1 thì về lý thuyết, gần như toàn bộ nitơ sẽ được vi sinh vật dùng để tổng hợp nên tế bào, do đó không có NH3 bay ra Nều môi trường chứa các nguyên tố C, N theo tỉ lệ C/N=25/1 thì cũng không có NH3 bay ra, vì nitơ không đủ để xây dựng nên cơ thể vi sinh vật Còn nếu C/N<25/1 thì vi sinh vật có thừa nitơ, chúng chuyển sang khử amin nhiều hơn, NH3 được thải ra ngoài, có thể do vi sinh vật sử dụng axit amin làm nguồn C và năng lượng là bản chất bên trong của quá trình thối rữa.[1,42,58]

Ngoài ra, có thể thực hiện quá trình thủy phân protit bằng axit, kiềm hoặc các enzym thủy phân proteaza Khi thủy phân bằng axit, không xảy ra hiện tượng rexemic hóa các axit amin, chuyển thành dạng D không có giá trị dinh dưỡng Điều đó giải thích tại sao trong sản xuất, thường chỉ dùng phương pháp thủy phân bằng axit hoặc bằng enzym hoặc dùng kết hợp mà không dùng phương pháp thủy phân bằng kiềm [42]

Bản chất của quá trình thủy phân gồm 2 quá trình: quá trình sinh hóa và quá trình hóa lý [1,42]

™ Quá trình sinh hóa. là quá trình quan trọng nhất do hoạt động chủ yếu của hệ men proteaza Đây là sự hình thành các phẩm vật của quá trình thủy phân như polypeptit, aminoaxit và một số đường sinh tố…Quá trình thủy phân ở đây chú ý nhất đến quá trình tác dụng của hệ men proteaza lên protit nguyên liệu (đậu tương, khô lạc…) mà không yêu cầu các sản phẩm khác nhiều đường

™ Quá trình hóa lý [1,37]

Quá trình thẩm thấu và khuếch tán 2 pha đến khi được một hổn hợp đồng nhất Các nguyên liệu protit khi chịu tác động của hệ men proteaza aminoaxit hòa tan trong nguyên liệu bắt đầu khuếch tán ra dung dịch muối loãng

Như vậy, ngoài đảm bảo các điều kiện thích hợp cho hệ men proteaza hoạt động mạnh, thủy phân protit nguyên liệu triệt để cho quá trình khuếch tán đạm ra khỏi nguyên liệu vào dung dịch là rất quan trọng

Cho nên để đánh giá quá trình thủy phân cần chú ý đến các hệ số:

o Độ thủy phân tỷ lệ :

Hệ số này càng lớn càng tốt, thường đạt 55-70%

o Độ thối tỷ lệ :

Hệ số này càng nhỏ càng tốt

5.5 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân Protein.[1,9,22,33,42,43,50,55]

5.5.1 Tuyển lựa và chọn giống các chủng vi sinh vật có hoạt tính enzym protein cao

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân protein, song đặc điểm và các tính chất sinh lý, sinh hóa của vi sinh vật có ý nghĩa quyết định hơn cả Vì vậy, việc tuyển chọn chủng hoạt động bằng phương pháp phân lập các vi sinh vật hoạt động từ các nguồn tự nhiên, và tăng cường các tính chất của chúng bằng phương pháp gây đột biến hay chọn giống cảm ứng có ý nghĩa vô cùng quan trọng.[1,917,22,24]

Khi tuyển chọn chủng vi sinh vật có hoạt tính cao, người ta không chỉ chú ý đến hoạt lực của enzym đã chọn, mà còn chú ý đến cả đặc điểm sinh lý và hình thái của vi sinh vật [10,11]

5.5.2 Aûnh hưởng pH của môi trường.[3,4,2]

Quá trình lên men thối sẽ tiến hành thuận lợi khi pH môi trường hơi axit gần trung tính Tuy nhiên, vi khuẩn bac subtilis sẽ không chịu được khi nồng dộ axit trong dịch lên men rất lớn Khi pH<4, vi khuẩn hầu như bị ức chế hoàn toàn, không còn hoạt động nữa Tác dụng tối thích cho vi khuẩn lên men thối rữa dao động rất mạnh ở pH từ 5,5-7 nhưng tối thích nhất là pH=6,6-7

Sự có mặt của ion H+ ảnh hưởng đến vi sinh vật theo nhiều cách:

o Aûnh hưởng trực tiếp, làm bề mặt tế bào tích điện khác nhau gây ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của enzym

o Ảnh hưởng đến sự phân ly các chất dinh dưỡng trong môi trường

hần Nitơtoànp

Nitơa a

phần toàn Đạm

phần toàn Nitơ

NH Nitơ 3

3 =

phần toàn Đạm NH Đạm

5.5.3 Aûnh hưởng của nhiệt độ [1,11,22]

Nhiệt độ làm việc có ảnh hưởng đến vi sinh vật và các quá trình trao đổi chất của chúng Nhiệt độ chọn cho một quá trình lên men nào đó nhằm mục đích giúp cho quá trình trao đổi chất của vi sinh vật xảy ra với một cường độ mong muốn rất hẹp, và thường không quá 20oC Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến:

o Tốc độ tạo thành và giải phóng các sản phẩm cuối cùng

o Trạng thái vật lý của hệ thống, như sự tổng hợp nên các hạt của hệ sợi

o Nhiệt độ còn có vai trò quan trọng trong sự điều hòa chất lượng của sản phẩm thực phẩm thu được bằng phương pháp lên men

o Nhiệt độ thuận lợi cho hệ men thủy phân protein từ 30-37oC, nhưng thích hợp nhất là 37oC Giảm thấp hơn hay tăng cao hơn nhiệt độ đều làm yếu hay vô hoạt enzym của vi khuẩn gây thối rữa và có ảnh hưởng đến quá trình lên men Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, muốn cho quá trình thủy phân nhanh hơn, ta thường

khống chế nhiệt độ thích hợp cho từng hệ men hoạt động

5.5.4 Độ ẩm môi trường [1,9,42]

Tế bào vi khuẩn chứa lượng nước rất lớn (75-85%) Muốn trao đổi chất và tiến hành các hoạt động khác, vi khuẩn cần có lượng nước nhất định trong môi trường Những loại vi khuẩn khác nhau yêu cầu các độ ẩm thích hợp khác nhau Những vi sinh vật hiếu khí chỉ phát triển được trên mặt môi trường lỏng, hoặc môi trường rắn có độ ẩm thích hợp từ 55-65%

5.5.5 Aûnh hưởng của nồng độ chất hòa tan.[1,42,65]

Lượng chất hòa tan có ảnh hưởng nhiều đến hoạt động sống của vi khuẩn Nếu nồng độ dịch của môi trường cao, sẽ làm cho tế bào lâm vào tình trạng khô hạn sinh lý Trong trường hợp này, mặc dù xung quanh tế bào còn nước nhưng vì áp suất thẩm thấu của môi trường ngoài lớn hơn trong tế bào, nên nước không thể xâm nhập được vào, ngược lại còn làm nước từ tế bào thoát ra ngoài Sự chênh lệch càng cao, lượng nước bị rút ra ngoài càng nhiều, có thể dẫn tới tình trạng co nguyên sinh, quá trình trao đổi chất bị ảnh hưởng rất lớn Tuy nhiên, nồng độ dung dịch cao không tiêu diệt được ngay, vì nhiều loại vi sinh vật có khả năng thích ứng nhanh chóng với nồng độ dung dịch cao

Nếu nồng độ dung dịch ngoài tế bào quá thấp, thí dụ đặt tế bào trong nước cất, do áp suất dịch bào cao hơn nhiều nên nước từ môi trường xâm nhập vào tế bào rất nhanh, có thể làm tế bào trương phồng lên (hiện tượng trương nguyên sinh)

Người ta thường dùng muối NaCl trong bảo quản thực phẩm vì muối này có năng lực thẩm thấu cao Đa số vi khuẩn hoại sinh bị đình chỉ hoạt động ở nồng độ muối là 5-10% Nhưng cũng có những loài vi khuẩn gây thối rữa chịu được những nồng độ muối cao hơn

Bảng 9 Ảnh hưởng của muối ăn đến sự phát triển của một số

vi khuẩn gây thối.[2,22]

Vi khuẩn Nồng độ muối ăn làm ngừng phát triển, %

5.6 Đặc điểm và tính chất của Proteaza vi sinh vật

5.6.1 Đặc điểm và phân loại Proteaza vi sinh vật.[2,11,42,59]

Từ năm 1950 đến nay, các công trình nghiên cứu proteaza vi sinh vật ngày càng nhiều Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các proteaza của cùng một loài

vi sinh vật cũng có thể khác nhau về nhiều tính chất

Căn cứ vào cơ chế phản ứng, pH hoạt động thích hợp…Harthey (1960) đã phân loại proteaza vi sinh vật làm 4 nhóm sau:

o Nhóm 1: có tính đặc hiệu đối với gốc axit amin ở về phía nhóm −CO− của liên kết peptit, do đó cũng có thể gọi là cacboxyendopeptidaza

o Nhóm 2: có tính đặc hiệu đối với các axit amin kiềm ở phía nhóm cacboxyl của liên kết bị phân giãi rộng rãi

o Nhóm 3: có đặc hiệu với các axit amin về phía nhóm −NH− của liên kết peptit,

vì vậy còn gọi là amnoendopeptidaza

o Nhóm 4: có tính đặc hiệu đối với các axit amin ở cả hai phía của liên kết peptit

Những nhóm này được phân thành những nhóm nhỏ, dựa vào tính đặc hiệu và một số tính chất khác của chúng

Bảng 10 Phân loại proteaza vi sinh vật theo tính đặc hiệu của chúng

Nhóm PH tối

ưu

Tính đặc hiệu Nguồn enzym

8 Acid amin kiềm ở nhóm cacboxyl của liên kết bị phân giải

Streptomyces.griseus, Str.fraiae, Str.erythreus

Proteinazaserin

10 Acid amin thơm hay acid amin kỵ nước ở phía nhóm cacboxyl của liên kết bị phân giải

Bac.sutilis và các họ hàng của

nó, Arthro bacter …

Proteinazatiol 7

7,5

Acid amin kiềm ở phía nhóm cacboxyl của liên kết bị phân giải rộng rãi

Phân giải rộng rãi

Clostridium histocyticum,

Nhóm A của Streptococcus

Proteinaza

Trung tính 7 Acid amin kỵ nước hoặc có kích thước lớn hơn ở

phía nhóm NH của liên kết bị phân giải

Bac.subtilis, Bac.cereus, Bac.thermoproteolyticus, Micrococcus

Proteinazaacid 3÷4 Acid amin thơm hoặc

acid amin kỵ nước ở cả hai phía của liên kết bị phân giải

Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Saccaromyces, Candida, Penicilum

Nói chung, tính đặc hiệu của các proteinaza không chỉ thể hiện đối với gốc axit amin chứa nhóm CO, NH của liên kết bị phân giải (đặc hiệu sơ cấp), mà còn cả đối với gốc axit amin ở xa liên kết bị phân giải, đó là đặc hiệu thứ cấp của proteaza vi sinh vật Các enzym có tính đặc hiệu nghiêm ngặt thường chịu ảnh hưởng của các tương tác thứ cấp ít hơn

Ví dụ : proteaza xerin của streptomyces

Proteaza kim loại trung tính

Ngược lại, các proteaza kiềm và các proteaza axit chịu ảnh hưởng của tương tác thứ cấp, mặc dù các enzym này có tính đặc hiệu nghiêm ngặt đối với cơ chất phân tử bé, nhưng khi tác dụng lên phân tử cơ chất có lớn hơn, tính đặc hiệu của enzym này bị ảnh hưởng nhiều bởi tương tác thứ cấp

Trong 4 nhóm kể trên, thì các proteaza xirin và các proteaza tiol có khả năng phân giải liên kết este, và liên kết amit là các dẫn xuất amit của các axit amin Các proteaza này thể hiện tính đặc hiệu đối với gốc axit amin chứa nhóm

CO của liên kết bị phân giải Ngược lại, nhóm proteaza kim loại và proteaza axit thường không có hoạt tính esteraza và amidaza đối với các dẫn xuất axit của axit amin

5.6.2 Khối lượng phân tử của các proteaza.[38,42]

Trong 4 nhóm proteaza vi sinh vật, thì proteaza xerin có khối lượng phân tử bé nhất, vào khoảng 20.000-27.000 Các proteaza kim loại thì có khối lượng phân

tử cao hơn vào khoảng 33.800-48.400 Còn có các proteaza tiol và axit thì vào khoảng 30.000-40.000

5.6.3 Thành phần acid amin của nhóm proteaza [1,42]

Đến nay, người ta đã xác định được thành phần axit amin của hơn 30 proteaza ngoại bào của vi sinh vật Số gốc axit amin của các proteaza vi sinh vật vào khoảng:

o Proteaza xerin khoảng 280 axit amin

o Proteaza tiol và proteaza axit khoảng 290-340 axit amin

o Proteaza kim loại và trung tính khoảng 315-450 axit amin

Tuy nhiên, rất nhiều proteaza của vi sinh vật không chứa cystein như enzym của asp Oryzae, còn lại số khác chứa cystein nhưng không nhiều

5.6.4 Trung tâm hoạt động của các proteaza vi sinh vật.[1,42]

Trong trung tâm hoạt động proteaza vi sinh vật, ngoài gốc axit amin đặc trưng cho từng nhóm còn có một số gốc axit amin khác.Ví dụ:

o Histidin thường tham gia ở tâm hoạt động của proteaza xerin và proteaza tiol

o Tyrosine thường tham gia ở tâm hoạt động của proteaza kim loại

Các công trình nghiên cứu các proteaza vi sinh vật đã rút ra một số nhận xét chung sau:

o Trung tâm hoạt động của các proteaza vi sinh vật có kích thước đủ lớn và bao gồm một số gốc axit amin Năm 1969, Morihara đã nghiên cứu 5 chế phẩm subtilis đã xác định rằng, trung tâm hoạt động của nó có kích thước giống nhau và vào khoảng 18Ao tương đương với 5-6 axit amin

o Trong proteaza trung tính, vai trò của tyrosine cùng với nguyên tử Zn là tham gia vào trung tâm hoạt động của proteaza trung tính của vi khuẩn B.subtilis

o Đối với proteaza axit, theo nhiều nhà nghiên cứu thì trung tâm hoạt động của nó có thể là 1 hay nhiều nhóm −COOH Ngoài nhóm −COOH thì Ichishida và Yoshida cho rằng, gốc trytophane cũng có vai trò quan trọng đối với loại proteaza này

NGUYÊN LIỆU & PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Đậu phụ

Nguyên liệu chính là đậu phụ

Đậu phụ được đặt mua ở một địa điểm cố định và có thành phần khá ổn định trong suốt thời gian làm thí nghiệm

Nguyên liệu mua về được đem phân tích, kiểm tra thành phần Kết quả thể hiện ở bảng số 1

Bảng 11 Thành phần hóa học của đậu phụ

STT Thành phần Chỉ số

PH

85 11,75 0,035

0 2,208 5,9

2.1.2 Muối:

Sử dụng muối trắng tinh khiết được sản xuất từ nước biển đóng trong bao bì

02 kg Cung cấp bởi công ty muối II, chúng có thành phần như sau:

™ Nước (%) 4,383

™ Chất không tan (%) 0,6085

™ CaSO4 (%) 0,653

™ MgSO4 (%) 0,358

™ Hàm lượng NaCl ≥ 85%

™ Tạp chất (bao gồm cả tạp chất tan và không tan) 5%

Trong sản xuất chao, muối dùng để ướp trực tiếp vào bán thành phẩm hoặc pha dung dịch rượu muối để ngâm chao.[46]

2.1.3 Rượu [32].

Sử dụng loại Ethanol 96% được đóng vào các chai 1l có dán nhãn ghi thành phần:

™ Hàm lượng Ethanol 96%

™ Hàm lượng nước 0,4%

™ Tạp chất ≤ 0,005%

Sử dụng rượu trong sản xuất chao nhằm mục đích bảo quản và tăng hương vị đặc trưng cho chao nhờ phản ứng ester hóa giữa rượu và chất béo

2.1.4 Ớt [21]

Sử dụng ớt bằm nhuyễn làm gia vị bổ sung vào dịch ngâm tạo vị cay và màu cho sản phẩm, góp phần ức chế vi sinh vật Vị cay của ớt tính ấm nên giúp kích thích tiêu hóa, làm ăn ngon miệng

2.1.5 Nước

Sử dụng nước cấp thành phố được xử lý qua giấy lọc, nấu sôi để nguội, bổ sung vào dịch ngâm chao, đồng thời dùng để pha các loại môi trường

™ Nước vô trùng là nước cấp thành phố lọc qua giấy lọc rồi đem hấp ở

autoclaw ở 01 atm, 121 0C trong thời gian 20 phút

2.2 Hoá chất sử dụng

- Glucose – Tiệp Khắc sản xuất, độ tinh sạch là 99,90%

- Pepton – Trung Quốc sản xuất, có Nito tổng đạt là 14%

- Agar dạng sợi – Thái Lan sản xuất

Thuốc thử Folin – Ciocallen

Các hóa chất dùng trong phân tích là những hóa chất tinh khiết được sử dụng trong nhiều phòng thí nghiệm

2.3 Máy móc thiết bị sử dụng

Máy đo độ hấp thu: Spectronic Genesys 8, Đức

Máy đo pH: 719S – Titrino – Metrohm, Hà Lan

Máy đo độ ẩm Scaltec – SMO 01 – Đức

Cân phân tích 02 số lẻ Acculab – Mỹ

Tủ cấy: Laminar Flow – Đài Loan

Tủ ấm: Ketong - Trung Quốc