1 LỜI MỞ ĐẦU Thực phẩm lên men là một trong những loại thực phẩm có rất lâu đời ở Việt Nam bằng cách ứng dụng nguồn vi sinh vật có lợi để lên men từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như rau, quả, củ, thủy sản, thịt,… Trong đó, thịt là một nguồn nguyên liệu được sử dụng khá phổ biến để lên men nhằm tạo ra nhiều loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng như: nem chua, tré, tung lọ mọ, nham (Thái),… Lạp xưởng là thực phẩm có nguồn gốc từ Trung Quốc và du nhập vào Việt Nam rất lâu đời. Phần lớn lạp xưởng trên thị trường được làm từ thịt heo. Sản phẩm làm từ thịt bò có rất ít trên thị trường vì thế nguồn nguyên liệu thịt bò được chú ý đến. Nguồn nguyên liệu từ thịt bò có giá trị dinh dưỡng rất cao như: protein, lipid, khoáng, vitamin nhóm B (B 1 , B 2 , B 3 , B 5 , B 6 , B 12 ,…) [18]. Từ nguyên liệu này chúng ta có thể lên men tạo ra sản phẩm có vị chua hài hòa. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Lạp xưởng chua là sản phẩm lên men từ thịt bằng cách bổ sung chủng Lactobacillus spp góp phần đảm bảo chất lượng, cũng như kéo dài thời gian bảo quản, kháng lại một số vi sinh vật có hại trong sản phẩm nhờ quá trình lên men tạo ra acid lactic và bacteriocin. Ngoài ra, trong quá trình lên men bằng chủng vi sinh vật này sẽ làm tăng hàm lượng vitamin B và acid folic cũng như tạo ra acidophinlin cho sản phẩm. Đây là sản phẩm tốt cho hệ tiêu hóa và chưa có mặt nhiều trên thị trường. Từ những lý do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất lạp xưởng bò lên men”. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc:  Tình hình nghiên cứu trong nước: Lê Thị Mai Huân (2005), Nghiên cứu chế biến lạp xưởng bò, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư ngành Công nghệ thực phẩm, Trường đại học An Giang. 2  Tình hình nghiên cứu ngoài: - KW Lin, SN Lin – Meat science (2002), Effects of sodium lactate and trisodium phosphate on the physicochemical properties and shelf of low-fat Chinese-stylesausage. - FJ Tan, FY Liao, YJ Jhan, DC Liu – Journal of food engineering (2007), Effect of replacing pork backfat with yams (Dioscorea alata) on quality characteristics of Chinese sausage. Mục tiêu nghiên cứu: sử dụng chủng vi khuẩn Lactobacillus spp để lên men thịt bò nhằm tạo ra sản phẩm mới đa dạng hóa sản phẩm trên thị trường và đáp ứng nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng. Đối tƣợng nghiên cứu: là lạp xưởng bò Phạm vi nghiên cứu: đề tài nghiên cứu được thực hiện trong 6 tháng tại phòng thí nghiệm Khoa Công Nghệ Hóa – Thực Phẩm, thuộc khu liên hiệp các phòng thí nghiệm trường Đại học Lạc Hồng. Phƣơng pháp nghiên cứu:  Khảo sát thành phần hóa học của nguyên liệu thịt bò  Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn giữa nạc và mỡ ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm  Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường và muối đến quá trình lên men  Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng vi khuẩn Lactobacillus spp bổ sung thích hợp cho quá trình lên men  Khảo sát ảnh hưởng của các nhiệt độ sấy đến chất lượng của sản phẩm Bố cục đề tài:  Chương 1: Tổng quan  Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu  Chương 3: Kết quả và bàn luận  Kiết luận và kiến nghị  3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ GIÁ TRỊ DINH DƢỠNG CỦA THỊT BÒ 1.1.1 Thành phần hóa học của thịt bò [14], [15], [16] Trong dinh dưỡng người, thịt gia súc và các sản phẩm từ thịt là nguồn đạm, chất béo, khoáng chất, vitamin và các chất hòa tan. Tất cả được sử dụng nhằm mục đích sinh tổng hợp chất các chất cần thiết cho cơ thể cũng như bù đắp năng lượng do hoạt động hằng ngày. Thành phần và tính chất của thịt nói chung và thịt bò nói riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loài, giống, giới tính, mức độ béo, mục đích nuôi dưỡng, tuổi giết thịt và từng bộ phận của súc thịt [14]. Thành phần hóa học của thịt bò cho các bảng dưới đây Bảng 1.1 Thành phần hóa học của thịt bò [14] Thành phần Số lƣợng (g/100g) Nước 70,50 Protein 18,00 Lipid 10,05 Khoáng 1,00 1.1.1.1 Nƣớc Nước làm cho thịt có độ mềm mại, tránh sự khô cứng, xơ xác, nếu thịt không giữ nước sẽ xãy ra quá trình rỉ dịch khi đó các chất dinh dưỡng sẽ chảy ra cùng với nước làm giảm chất lượng và các chất dinh dưỡng trong thịt. Nước trong mô cơ của thịt chia làm 3 loại:  Nước liên kết mạnh: chiếm khoảng 4 ÷ 5% tổng lượng nước, hình thành lớp đơn phân protein.  Nước liên kết yếu: chiếm khoảng 60 ÷ 80% tổng lượng nước, được giữ bởi lực tĩnh điện trên bề mặt phân tử protein. Đây là nước liên kết trong nội bào, chiếm giữ khoảng trống giũa các tơ cơ. 4  Nước tự do (ngoại bào): chiếm từ 20 ÷ 40% tổng lượng nước được giữ bởi lực mao dẫn giữa các tơ cơ. 1.1.1.2 Protein [15] Protein chiếm khoảng 80% chất khô của mô cơ và nó nhằm xác định giá trị thực phẩm, chỉ tiêu hóa lý của thịt, cũng như những đặc trưng về sự thay đổi của thịt trong chế biến. Thành phần lipid và protein của mô cơ có mối quan hệ tỷ lệ nghịch, khi tỷ lệ chất béo cao, tỷ lệ protein giảm và ngược lại. Các protein tham gia vào thành phần mô cơ thì khác nhau về thành phần của các acid amin, cấu trúc, tính chất hóa lý và chức năng sinh học. Chúng được chia làm 3 nhóm chính: chất cơ, tơ cơ và màng cơ. Trạng thái của các protein này ảnh hưởng đến độ đàn hồi, khả năng giữ nước và tạo nhủ tương, tính bám dính và màu của thịt. Myoglobin là thành phần được quan tâm nhiều nhất trong số các thành phần của tơ cơ. Nó là một protein mang lại sắc tố đỏ đặc trưng của thịt và thường chiếm khoảng 90% tổng lượng sắc tố của thịt bò. Hàm lượng myoglobin trong mô cơ khoảng 1% và khác nhau tùy theo tháng tuổi cũng như loài con vật. Chức năng của myoglobin trong mô là tham gia vận chuyển oxy. Con vật càng lớn hàm lượng protein này trong mô càng cao. Phân tử myoglobin cấu thành từ protid - globin (khoảng 94% khối lượng chung) và hem. Trong phân tử hem, nguyên tử (Fe) nằm ở vị trí trung tâm có 6 liên kết phối trí: một nối nguyên tử Fe với phân tử globin, 4 liên kết với nitơ và liên kết thứ sáu tham gia vào việc hình thành phức của myoglobin với các hợp chất khác nhau. Sự có mặt của mioglobin tạo thành màu đỏ huyết của mô cơ. Trong trường hợp nguyên tử Fe của hem (có hóa trị 2) được nối bằng liên kết phối trí thứ sáu với phân tử nước. Myoglobin dễ dàng liên kết với oxy tạo nên sắc tố màu đỏ thẩm là oxymyoglobin. Lúc đó Fe của hem không bị oxy hóa và vẫn giữ hóa trị 2. Chính vì vậy, hem trong phân tử myoglobin được bao bọc bởi protein không cực. Sự tiếp xúc lâu dài với oxy dẫn đến sự oxy hóa myoglobin và xuất hiện metmyoglobin có màu nâu. 5 Phản ứng cộng oxy Oxy hóa Khử Khử Oxy hóa Hình 1.1. Các dạng phản ứng oxy hóa, khử khác nhau của myoglobin Trong quá trình chế biến thịt, myoglobin có thể chuyển hóa theo các đường hướng khác nhau. Khi chế biến nhiệt, cromoproteid biến thành hemocrom và hematin. Trong trường hợp này, màu của thịt chuyển từ đỏ sang nâu xám. 1.1.1.3 Lipid Hàm lượng lipid trong mô cơ khoảng 3% và dao động tùy thuộc vào loại, giới tính, độ lớn và chế độ dinh dưỡng. Phần lipid (chủ yếu là phospholipid) có trong thành phần của tơ cơ, màng tế bào. Lipid là chất dự trữ năng lượng cố mặt trong chất cơ, mô liên kết giữa các tế bào và có dạng cơ bản là triglycerid. Hàm lượng acid béo không no của chất béo ở mô cơ của heo rất nhỏ so với động vật nhai lại. 1.1.1.4 Vitamin Các vitamin trong mô cơ phần lớn là các vitamin tan trong nước như: B 1 , B 2 , B 3 , B 5 , B 6 , B 12 … Như vậy mô cơ là nguồn chứa vitamin nhóm B. Các vitamin này khi chế biến nhiệt sẽ bị hủy theo các mức độ khác nhau. Chẳng hạn như:  Vitamin B 1 ở pH 7,0 đun đến 97 o C, trong thời gian 1 giờ mất 80%hoạt tính  Vitamin B 2 ở pH 7,2 đun đến 120 o C trong thời gian 1 giờ mất 50%hoạt tính Myoglobin dạng khử Fe ++ (dạng khử) Oxymyoglobin Fe ++ (đỏ tươi) Metmyoglobin Fe +++ (dạng khử) 6  Vitamin B 6 bền với nhiệt nhưng bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng và chất oxy hóa  Vitamin B 12 trong môi trường trung tính không mất hoạt tính khi đun đến 121 o C trong thời gian 15phút. Như vậy mô cơ là nguồn chứa vitamin nhóm B. Các vitamin nhóm này khi chế biến nhiệt sẽ bị phân hủy theo các mức độ khác nhau [7]. Bảng 1.2 Hàm lượng vitamin trong thịt bò [14] Loại vitamin Hàm lƣợng (%) Vitamin B 1 0,23 Vitamin B 2 0,26 Vitamin B 6 0,40 Vitamin PP 7,50 Vitamin B 5 0,60 Vitamin B 12 8,00 1.1.1.5 Các chất khoáng Hàm lượng các chất khoáng trong mô cơ khoảng 1,0% ÷ 1,5%. Trong thịt có mặt K, Na, Mg, Ca, Fe, Zn, P, Cl. Nhiều cation liên kết với các chất protid mô cơ, một số ở dạng tự do xuất hiện trong khi giết mổ và dễ dàng mất đi trongg quá trình xử lý. Ngoài ra trong thịt cũng có mặt các nguyên tử đồng, cobalt, molipden,…[8] 7 Bảng 1.3 Hàm lượng chất khoáng trong thịt bò [14] Chất khoáng Hàm lƣợng mg % so với thịt Ca 12 Mg 24 Fe 3 K 338 Na 84 P 216 Cl 76 Bảng 1.4 Thành phần acicd amin không thay thế trong thịt bò [16] Acid amin Hàm lƣợng % trong protid Lysin 8,10 Methionin 2,30 Tryptophan 1,10 Phenylalanin 4,00 Threonin 4,00 Valin 5,70 Leucin 8,40 Isoleucin 5,10 Arginin 6,60 Histidin 2,90 8 1.1.2 Giá trị dinh dƣỡng của thịt [16] Trong dinh dưỡng người, thịt và sản phẩm thịt là nguồn đạm, chất béo, vitamin, chất khoáng và các chất hòa tan. Tất cả được sử dụng trong cơ thể nhằm mục đích sinh tổng hợp các chất cần thiết cho cơ thể cũng như bù đắp năng lượng cho hoạt động cơ thể. Giá trị dinh dưỡng của thịt chủ yếu của thịt là nguồn protein. Protein thịt là một loại protein hoàn thiện, chứa tất cả các acid amin cần thiết cho cơ thể. Thành phần lipid trong thịt làm cho thịt vừa có giá trị năng lượng cao hơn vừa góp phần tăng hương vị thơm ngon của thịt [16]. Protein động vật là một hợp chất cao phân tử, tạo nên thành phần có giá trị dinh dưỡng cao trong thực phẩm và các biện pháp gia công kỹ thuật nguyên liệu giàu protein nhằm các mục tiêu sau:  Tạo hình dáng và cấu trúc thích hợp  Làm cho sản phẩm hợp khẩu vị và hấp dẫn  Làm cho thực phẩm có chất lượng vệ sinh, chất lượng cảm quan và giá trị dinh dưỡng cao  Làm cho thực phẩm thích hợp cho bảo quản. Làm tăng mặt hàng sản phẩm Ngoài ra trong thịt còn có các thành phần quan trọng khác như lipid, vitamin, khoáng và các chất cần thiết khác. Thành phần dinh dưỡng của thịt thay đổi tùy theo vị trí miếng thịt trên cơ thể xúc vật, tùy theo trọng lượng con vật và tùy theo giống loài xúc vật. Vì vậy tùy theo loại sản phẩm mà chọn loại thịt khác nhau. 1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG THỊT [2] 1.2.1 Quá trình giết mổ ảnh hƣởng đến chất lƣợng thịt Động vật sau khi chết, các tính chất quan trọng của thịt đều thay đổi căn bản. Sự trao đổi chất của các mô chết dừng lại và những quá trình sinh hóa thuận nghịch bởi enzyme chuyển hóa thành các quá trình không thuận nghịch. Các quá trình tổng hợp bị dừng lại và hoạt động phá hủy của các enzyme nổi lên hàng đầu. 9 Quá trình biến đổi của thịt sau khi giết mổ được chia thành 3 thời kỳ chính: quá trình tê cứng, quá trình tự phân và quá trình phân hủy thối rửa [2]. 1.2.1.1 Sự tê cóng Thịt bị rắn chắc lại sau khi giết mổ vài giờ. Do hệ thống trao đổi chất ở mô cơ bị ngưng (ngừng cung cấp O 2 và thải CO 2 ). Sự hô hấp yếm khí glycogen tạo thành acid lactic làm pH giảm. Hơn nữa, nồng độ CO 2 cao và có acid phosphoric (do sự phân giải ATP) góp phần làm giảm pH = 7,2 xuống còn pH= 5 gần đến điểm đẳng điện của protid. Sự tạo thành actomyosinn từ actin và myosin làm cơ co rút, cứng xác thịt. Nếu giết mổ súc vật lúc mệt mỏi, kiệt sức thì lượng acid phosphoric trong cơ thấp dẫn đến lượng acid lactic thấp. Khi đó, pH cao (pH > 5,7) thịt đỏ sẫm, cứng, khô – thịt DFD (dark – firm – dry). Nếu lượng glycogen cao, nhiệt độ cao khi đó lượng acid lactic nhiều, pH thấp hơn bình thường (pH < 5,3) thịt tái, mềm, ứa nước – thịt PSE (pale – soft – exudative). Khi giết mổ súc vật mà không làm chúng sợ hãi, mệt mỏi thì pH thịt khoảng 5,3 ÷ 5,7, thịt đỏ tươi, cứng khô. 1.2.1.2 Sự tự phân Enzyme protease trong mô cơ làm biến đổi thịt. Chủ yếu là cathepsin cùng với acid lactic làm thịt chuyển sang quá trình chín sinh hóa. Giai đoạn này, các aid hữu cơ do đường chuyển hóa thành nucleoprotein, biciathin cho mùi thơm, aid glutamic được giải phóng thể tự do. Lúc này actomyosin chuyển hóa thành actin và myosin thịt trở nên mềm và khả năng hydrat hóa tốt hơn. Nếu thịt mới giết mổ đem đông lạnh ngay, bên ngoài đóng băng trong khi bên trong còn nóng thích hợp cho enzyme phân giải thịt thành NH 3, H 2 S, nên làm mát thịt ở 0 o C trước khi đem đông lạnh. Giai đoạn chín sinh hóa pH = 5 ÷ 6 thịt mềm đỏ và hơi ấm. 10 1.2.1.3 Quá trình hƣ hỏng Lên men thối là một quá trình sinh hóa phức tạp, lên men đường, lên men chua và cuối cùng đốt cháy thành rượu, acid lactic, acid acetic, CO 2 , H 2 O, H 2 S. Và mốc tiêu thụ lượng acid tạo nên môi trường trung tính. Thịt bình thường (pH = 5,6 ÷ 6,2) nhờ thú không bị stress trước khi hạ thịt. Thịt loại này thích hợp cho thị trường tươi hoặc những sản phẩm tồn trữ bền vững ở nhiệt độ phòng. Nếu thú được nghỉ ngơi trước khi giết mổ, pH của thịt thường giảm dần trong 24 giờ đầu, sau 24 giờ pH đạt 5,8 ÷ 6,2 Khi pH cao làm tăng khả năng liên kết với nước nhưng hàm lượng nước tự do cao thúc đẩy vi sinh vật phát triển Khi pH thấp làm giảm khả năng liên kết với nước, nhưng với pH acid có tác dụng ngăn cản vi khuẩn phát triển Quá trình ôi thối xảy ra từ ngoài vào trong, cũng có trường hợp ôi thối bề sâu do đông lạnh không đúng, sự phân giải bắt đầu ở tâm khối thịt vì có nhiệt độ cao. 1.2.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thịt do sự phát triển của vi sinh vật. Thêm vào đó những biến đổi hóa học khác cũng xãy ra khi nhiệt độ tăng cao: sự ôi hóa chất béo, biến đổi mùi vị, màu sắc của sản phẩm,… Trong quá trình chế biến các sản phẩm thịt, nhiệt độ tác động lớn nhất đến chất lượng sản phẩm: sự rỉ dịch, mất khả năng giữ nước, cấu trúc giảm khi nhiệt độ chế biến các sản phẩm nhủ tương cao. Tùy vào mục đích của quá trình chế biến, nhiệt độ phòng chế biến, nhiệt độ sản phẩm được điều chỉnh phù hợp. 1.2.3 Ảnh hƣởng của pH Giá trị pH của mô động vật sống ở giá trị trên 7,0. Giá trị pH này sẽ giảm khi giết mổ đến khoảng 5,4 ÷ 5,7 đối với thịt bình thường. Nếu nồng độ glycogen ban đầu bị giới hạn, giá trị pH vẫn giữ ở mức cao và thịt ở dạng DFD (dark- firm-dry). Trường hợp giá trị pH bị suy giảm nhanh chóng (nguyên nhân do ảnh hưởng của protein mô