Bước đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nước chấm lên men

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÃ MEN BIA ĐỂ SẢN XUẤT NƢỚC CHẤM LÊN MEN Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khoá: 2002-2006 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐẠI NGHĨA Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÃ MEN BIA ĐỂ SẢN XUẤT NƢỚC CHẤM LÊN MEN Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Th.S VƢƠNG THỊ VIỆT HOA NGUYỄN ĐẠI NGHĨA Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCM DEPARMENT OF BIOTECHNOLOGY ***000*** FIRST STEP RESEARCH ON RESIDUCE BREMER′S YEAST TO PRODUCE FERMENTED SAUCE Graduation thesic Major Biotechnology Professo: Student: Ag. VUONG THI VIET HOA NGUYEN DAI NGHIA Term: 2002 – 2006 HCM, 9/2006 iii LỜI CẢM ƠN Ban giám hiệu trƣờng Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh Ban chủ nhiệm bộ môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Cô Ths. Vƣơng Thị Việt Hoa đã hƣớng dẫn tận tình cho tôi trong suốt quá trình thực tập và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Ban giám đốc công ty bia Foster - Tiền Giang. Các thầy cô trong phòng thí nghiệm vi sinh và hoá sinh thuộc khoa Công Nghệ Thực Phẩm – ĐH Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt, xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ đã sinh thành, dạy dỗ và ủng hộ tinh thần cho con. Cảm các bạn thuộc lớp Công Nghệ Sinh Học 28 đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp. Sinh viên thực hiện NGUYỄN ĐẠI NGHĨA iv TÓM TẮT Đề tài “ Bƣớc đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nƣớc chấm lên men ” đƣợc thực hiện từ 3/2006 – 8/2006 tại phòng thí nghiệm vi sinh và hoá sinh – khoa Công Nghệ Thực Phẩm. Đề tài do sinh viên Nguyễn Đại Nghĩa thực hiện với sự giúp đỡ của Ths. Vƣơng Thị Việt Hoa - giảng viên Khoa Công Nghệ Thực Phẩm. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là nấm men bia, phế liệu của ngành sản xuất bia. Nấm men bia tuy là phế phẩm nhƣng có giá trị dinh dƣỡng cao và men chiết xuất từ nấm men bia gồm nhiều sản phẩm rất có giá trị kinh tế nhƣ dịch chiết nấm men ( yeast extract ), dịch tự phân nấm men ( yeast autolysate ) dịch vách tế bào nấm men ( yeast cell wall ), dịch chiết nấm men chứa nucleotide tự nhiên đã đƣợc sản xuất rộng rãi trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam vấn đề này chƣa đƣợc quan tâm nhiều vì vậy bã men bia chƣa đƣợc khai thác một cách thỏa đáng. Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm đƣa ra hƣớng giải quyết tận dụng bã men bia dƣ thừa nhƣ là nguyên liệu để sản xuất nƣớc chấm lên men. Đề tài gồm hai thí nghiệm Thí nghiệm 1: Sản xuất nƣớc chấm lên men từ dịch tự phân bã men bia dƣới tác dụng của tác nhân thủy phân của nấm mốc  Theo dõi quá trình tự phân: Chúng tôi tiến hành qui trình thử nghiệm tự phân bã men bia có bổ sung mốc Aspergillus oryzae với các tỷ lệ 3, 4, 5%. Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol Kết quả: ở tỷ lệ mốc 5% cho hàm lƣợng đạm formol cao nhất v  Theo dõi ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân: Chúng tôi tiến hành theo dõi ở hai nhiệt độ là 300C và 500C. Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol Kết quả: ở nhiệt độ 500C cho hàm lƣợng đạm formol cao hơn ở 300C  Chiết rút dịch tự phân để sản xuất nƣớc chấm lên men: Chúng tôi tiến hành chiết rút dịch tự phân bằng hệ thống nhỏ giọt, sau đó tiến hành thanh trùng, đo đạm tổng số cho sản phẩm cuối cùng. Kết quả: sản phẩm của chúng tôi có thể sử dụng đƣợc. Thí nghiệm 2: Sản xuất nƣớc chấm lên men từ bã men bia kết hợp với các cơ chất khác nhau qua giai đoạn ủ với nấm mốc  Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae trên các cơ chất: bã đậu nành, nếp, gạo lức Bã men bia đƣợc phối trộn với các cơ chất trên theo các tỷ lệ khác nhau, tạo thành môi trƣờng nuôi cấy mốc. Có tất cả 9 nghiệm thức Kết quả: ở nghiệm thức bã men bia / bã đậu nành tƣơng ứng ở tỷ lệ 1/1.5 thì mốc phát triển và cho mùi hƣơng tốt nhất.  Theo dõi quá trình thủy phân: 9 nghiệm thức trên đƣợc phối trộn với nƣớc cho thủy phân Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol Kết quả: ở nghiệm thức bã men bia / bã đậu nành ở tỷ lệ tƣơng ứng 1/2.5 cho hàm lƣợng đạm formol cao nhất  Chiết rút dịch thủy phân để sản xuất nƣớc chấm lên men: chúng tôi tiến hành chiết rút dịch thủy phân, sau đó tiến hành thanh trùng, tạo mùi và đo đạm tổng số cho sản phẩm cuối cùng. Kết quả: sản phẩm của chúng tôi có thể sử dụng đƣợc vi MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm ơn .......................................................................................... i Tóm tắt ............................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................... iv Danh sách các bảng ............................................................................ vii Danh sách các hình và biểu đồ ........................................................... viii 1- MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề ............................................................................. 1 1.2 Mục tiêu ................................................................................ 2 1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................ 2 1.4 Nội dung thực hiện ............................................................... 2 2- TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 Công nghệ sản xuất nƣớc chấm ............................................... 3 1.1 vi sinh vật trong sản xuất nƣớc chấm ............................. 3 1.2 Công nghệ sản xuất ........................................................ 3 1.2.1 Qui trình sản xuất ........................................................ 3 1.2.2 Giải thích qui trình ...................................................... 5 2 Công nghệ sản xuất tƣơng ....................................................... 6 2.1 Nguyên liệu trong sản xuất tƣơng .................................. 6 2.2 Vi sinh vật trong sản xuất tƣơng .................................... 7 2.3 Kỹ thuật sản xuất tƣơng thủ công .................................. 8 3 Nấm men bia ............................................................................ 9 3.1 Hình giáng và cấu tạo nấm men bia ............................... 9 3.2 Giống men bia ................................................................ 10 vii 3.3 Thành phần hoá học và dinh dƣỡng của nấm men bia ... 11 4 Các hƣớng tận dụng bã men bia .............................................. 14 4.1 Sản xuất men khô ................................................................. 15 4.1.1 Mục đích của việc sấy khô men tƣơi ...................... 15 4.1.2 Các loại máy sấy khô .............................................. 16 4.1.3 Ứng dụng của men khô ........................................... 16 4.2 Sản xuất men chiết xuất ................................................. 17 4.2.1 Phƣơng pháp tự phân .............................................. 17 4.2.2 Phƣơng pháp hoá giải ............................................. 19 4.3 Một số sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất .............. 20 4.3.1 Yeast extract ............................................................ 20 4.3.2 Yeast autolysate ...................................................... 25 4.3.3 Vách tế bào nấm men .............................................. 25 5 Nấm mốc Aspergillus oryzae................................................... 26 3- VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Địa điểm và vật liệu nghiên cứu ........................................... 28 3.1.1 Địa điểm ...................................................................... 28 3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm .................................... 28 3.1.3 Hoá chất sử dụng ......................................................... 28 3.1.4 Nguyên vật liệu ........................................................... 28 3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm ....................................................... 28 3.2.1 Thí nghiệm 1 ............................................................... 28 a. Theo dõi quá trình tự phân ........................................... 28 b. Theo dõi ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân ..................................................... 29 c. Ly trích dịch tự phân để thu nƣớc chấm lên men ......... 30 3.2.2 Thí nghiệm 2 ............................................................... 30 a. Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae trên các cơ chất: bã đậu nành, nếp, gạo lức ........................................ 30 b. Theo dõi quá trình thủy phân của 9 nghiệm thức trên ....................................................................... 31 c. Chiết rút dịch thủy phân viii để làm nƣớc chấm lên men ................................................................ 31 4- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thí nghiệm 1 ......................................................................... 33 4.1.1 Theo dõi quá trình tự phân .......................................... 33 4.1.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân ............ 34 4.1.3 So sánh sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức ở hai nhiệt độ 300C và 500C ............................. 36 4.1.4 Chiết rút dịch tự phân để sản xuất nƣớc chấm lên men ........................................................ 38 4.2 Thí nghiệm 2 ......................................................................... 40 4.2.1 Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae ............ 40 4.2.2 Theo dõi quá trình thủy phân ...................................... 41 4.2.3 Chiết rút dịch thủy phân để làm nƣớc chấm lên men ................................................................. 46 4.3 So sánh giữa hai sản phẩm của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 ...................................................... 48 5- KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận ................................................................................ 49 5.2 Đề nghị ................................................................................. 50 Tài liệu tham khảo ...................................................................... 50 Phụ lục ..................................................................................... 51 Phụ lục 1: Khử vị đắng của bã men bia ................................ 51 Phụ lục 2: Xác định đạm formol .......................................... 52 Phụ lục 3: Xử lý số liệu ........................................................ 53 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của gạo nếp ....................................... 6 Bảng 2.2 Thành phần hóa học của gạo tẻ .......................................... 6 Bảng 2.3 Thành phần hoá học của bột mì ......................................... 7 Bảng 2.4 Hàm lƣợng vitamine của nấm men bia sấy khô ................. 12 Bảng 2.5 Hàm lƣợng các các acid amin trong nấm men ................... 13 Bảng 2.6 Thành phần các chất khoáng trong nấm men bia............... 14 Bảng 2.7 Thành phần phân tích của men sấy khô ............................. 17 Bảng 2.8 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên hiệu quả thủy phân của nấm men .............................................................................. 18 Bảng 2.9 Thành phần chính của Yeast extract .................................. 20 Bảng 2.10 Thành phần các vitamine trong Yeast extract ................... 21 Bảng 2.11 Thành phần các amino acid trong Yeast extract ............... 22 Bảng 3.1 Thành phần nuôi cấy nấm mốc ......................................... 30 Bảng 4.1 Hàm lƣợng đạm Formol của các tỷ lệ mốc ở nhiệt độ 500C ...................................................... 33 Bảng 4.2 Hàm lƣợng đạm Formol của các tỷ lệ mốc ở nhiệt độ 300C ...................................................... 35 Bảng 4.3 Đánh giá điểm của tơ nấm ................................................ 41 Bảng 4.4 Các hàm lƣợng đạm Formol của các nghiệm thức 1, 2, 3 ................................................................ 42 Bảng 4.4 Các hàm lƣợng đạm Formol của các nghiệm thức 4, 5, 6 ............................................................... 43 Bảng 4.5 Các hàm lƣợng đạm Formol của các nghiệm thức 7, 8, 9 ............................................................... 45 Bảng 4.7 Các thông số của hai sản phẩm .......................................... 48 x DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Qui trình sản xuất nƣớc chấm lên men .............................. 4 Hình 1.2 Qui trình sản xuất tƣơng lỏng ............................................ 8 Hình 1.3 Sơ đồ sản xuất Yeast extract ở Anh ................................. 23 Hình 1.4 Cấu tạo vách tế bào nấm men ............................................ 26 Hình 1.5 Nấm mốc Aspergillus oryzae ........................................... 27 Hình 4.1 Sơ đồ thử nghiệm sản xuất nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 1 ................................................. 39 Hình 4.2 Nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 1 ............................... 40 Hình 4.3 Sơ đồ thử nghiệm sản xuất nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 2 ................................................. 47 Hình 4.4 Nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 2 ............................... 47 Biểu đồ 4.1 Sự biến thiên đạm formol ở các nghiệm thức ở nhiệt độ 500C .............................................................. 34 Biểu đồ 4.2 Sự biến thiên đạm formol ở các nghiệm thức ở nhiệt độ 300C .............................................................. 35 Biểu đồ 4.3 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 3% ..................... 36 Biểu đồ 4.4 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 4% ..................... 37 Biểu đồ 4.5 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 5% ..................... 37 Biểu đồ 4.6 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 1,2,3 ( bã men bia / bã đậu nành ) ................................ 42 Biểu đồ 4.7 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 4,5,6 ( bã men bia / nếp ) .............................................. 44 Biểu đồ 4.8 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 7,8,9 ( bã men bia / gạo lức ) ........................................ 45 Biểu đồ 4.9 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 3,6,9 ............................................................................... 46 1 Chƣơng 1. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề : Ngày nay công nghệ sản xuất bia và thị trƣờng tiêu thụ bia rất phát triển . Bia là thức uống phổ biến và đƣợc yêu thích ở nhiều quốc gia, nó đƣợc sản xuất ra với một số lƣợng rất lớn đã đem lại một lợi nhuận khổng lồ . Tuy nhiên kèm theo đó là lƣợng bã men bia cũng tăng theo. Bã men bia là phế phẩm của quá trình sản xuất bia , trong bã men bia có chứa nhiều thành phần, trong đó có tế bào nấm men . Mặt khác trong tế bào nấm men có chứa nhiều chất dinh dƣỡng nhƣ vitamine, protein … Những protein này có nguồn gốc từ động vật , chứa khoảng 20 acid amin và đầy đủ các acid amin thiết yếu . Tuy nhiên thực tế sản xuất ở Việt Nam chƣa có các biện pháp xử lý hiệu quả để tận dụng nguồn nguyên liệu này , bã men bia thu đƣợc thƣờng ở dạng lỏng và đƣợc thải ra môi trƣờng, điều này đã gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái . Ở những nƣớc có nền công nghiệp phát triển thì bã men bia đã đƣợc sử dụng rộng rãi để tạo ra men chiết xuất. Men này đƣợc sử dụng nhƣ là một chất điều vị trong chế biến thực phẩm hay là nguồn bổ sung vào thành phần nuôi cấy vi sinh. Men chiết xuất có các loaị có giá trị dinh dƣỡng và kinh tế cao nhƣ dịch chiết nấm men ( yeast extract ), dịch tự phân nấm men ( yeast autolysate ), dịch vách tế bào nấm men ( yeast cell wall) hay dịch chiết nấm men có chứa nucleotide tự nhiên . Nhƣ vậy nếu chúng ta nghiên cứu các kỹ thuật xử lý bã men bia và kỹ thuật sản xuất các sản phẩm từ bã men bia thì chúng ta đã giải quyết đƣợc rất nhiều vấn đề : giảm ô nhiễm môi trƣờng, đem lại hiệu quả kinh tế cao, giảm đƣợc giá thành bia thƣơng phẩm nhờ giảm chi phí đầu tƣ vào máy móc thiết bị để xử lý chất thải đồng thời tận dụng đƣợc các sản phẩm phụ để tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao. Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài dƣới sự hƣớng dẫn của cô Vƣơng Thị Việt Hoa : “ Bƣớc đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nƣớc chấm lên men ” 2. Mục tiêu . 2 Xây dựng đƣợc qui trình sản xuất nƣớc chấm lên men từ bã men bia của nhà máy bia. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu : Đối tƣợng : bã men bia. Phạm vi nghiên cứu : do giới hạn về thời gian và kinh phí nên tất cả các thí nghiệm đều đƣợc thực hiện trong phòng thí nghiệm vi sinh của khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trƣờng ĐH Nông Lâm . 4. Nội dung thực hiện :  Thử nghiệm sử dụng men chiết xuất để sản xuất nƣớc chấm lên men  Xác định các thông số kỹ thuật ảnh hƣởng đến quá trình lên men. 3 Chƣơng 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Công nghệ sản xuất nƣớc chấm Nƣớc chấm là tên chung chỉ các loại gia vị dạng lỏng chứa chủ yếu là acid amine, muối ăn và hƣơng vị đặc trƣng. Nƣớc chấm đƣợc sản xuất từ các nguyên liệu giàu protein và bằng hai phƣơng pháp: vi sinh vật và phƣơng pháp hoá học. Chúng tôi xin đƣợc trình bày phƣơng pháp vi sinh vật. 1.1 Vi sinh vật trong sản xuất nƣớc chấm Trong sản xuất công nghiệp, điều cần thiết phải tạo đƣợc giống vi sinh vật thuần chủng. Giống vi sinh vật đƣợc đƣa vào sản xuất phải đảm bảo các điều kiện sau :  Có ảnh hƣởng tốt đến sự tạo hƣơng  Có hoạt lực proteaza cao  Không đƣợc chứa độc tố Aflatoxin Giống mốc dùng trong sản xuất nƣớc chấm có thể là A. Oryzae, A. soyae, A. teriol, A. niger… 1.2 Công nghệ sản xuất 1.2.1 Qui trình công nghệ 4 Khô đậu Nghiền nhỏ Trộn nƣớc Ủ Hấp Làm nguội Cấy giống giống trung gian Nuôi nấm mốc Đánh tơi Trộn nƣớc Nƣớc muối Trích ly Bã Nƣớc muối Nƣớc 1 Ngâm Nƣớc 2 Trích ly Bã Phối chế Thanh trùng Nƣớc chấm lên men Hình 1.1 Qui trình sản xuất nƣớc chấm lên men 5 1.2.2.Giải thích qui trình a. Xử lý nguyên liệu Công nghệ xử lý nguyên liệu đƣợc thực hiện qua ba bƣớc chính nhƣ sau: Xay nhỏ: nhằm mục đích tăng khả năng tiếp xúc của enzyme. Kích thƣớc hạt sau khi xay xong là 1mm là tốt nhất Phối liệu và trộn nƣớc: Trộn 90% khô đậu đã đƣợc xay nhỏ với 10% bột bắp hoặc mì. Cho thêm 60-75% nƣớc so với lƣợng bột trên Hấp chín: Nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật, đồng thời làm thay đổi đặc tính lý hoá học của bột, giúp cho nấm phát triển tốt hơn b. Nuôi nấm mốc Nuôi nấm mốc thƣờng thu đƣợc số lƣợng và chất lƣợng enzyme proteaza cao. Chính vì vậy các yếu tố trên đóng vai trò rất quan trọng, thƣờng nuôi nấm mốc ở 28-320C và độ ẩm không khí 85-90% Trong quá trình nuôi nấm mốc cần trang bị quạt ly tâm có lƣu lƣợng gió 6000m 3 / tấn nguyên liệu giờ với áp lực 100 mm cột nƣớc c. Lên men hoặc thủy phân Trong quá trình thuỷ phân sẽ xảy ra hai quá trình chính. Quá trình thủy phân protein và quá trình thủy phân tinh bột. Trong quá trình thủy phân chịu ảnh hƣởng của ba yếu tố: Lƣợng nƣớc cho vào quá trình thủy phân: Kinh nghiệm cho thấy lƣợng nƣớc cho vào tốt nhất thƣờng là 30-40% so với nguyên liệu, tƣơng đƣơng 60- 70% so với khối lƣợng nấm. Khi cho nƣớc vào nên cho 5-10% NaCl và duy trì nhiệt độ thủy phân là 54-580C trong suốt thời gian là 64-72 giờ. Sau khi thủy phân xong, căn cứ vào hàm lƣợng nƣớc thủy phân để tính lƣợng muối và nƣớc muối cần bổ sung sao đạt nồng độ qui định và số lƣợng nƣớc chấm cần thiết. d. Trích ly Dịch trích ly lần thứ nhất thƣờng đƣợc nƣớc chấm đậm, có màu xấu và chiếm khoảng 60-80% lƣợng nguyên liệu đem thủy phân. 6 Dịch trích ly lần thứ hai đƣợc nhận từ việc ngâm bã trong 12-16 giờ với nƣớc muối 15-18 Be. Cứ nhƣ vậy ta tiến hành các lần trích ly tiếp theo. Tuỳ theo yêu cầu chất lƣợng nƣớc chấm, ta có thể pha trộn các lần trích ly trên với nhau. e. Thanh trùng sản phẩm Thanh trùng có thể tiến hành bằng hai cách: cách đun trực tiếp hoặc dùng hơi từ nồi hơi. Nhiệt độ thanh trùng ở 60-700C để tránh làm thay đổi chất lƣợng nƣớc chấm, thời gian thanh trùng khoảng 1h 30 phút dến 2h. 2. Công nghệ sản xuất tƣơng Tƣơng là một sản phẩm lên men từ các nguồn nguyên liệu giàu gluxit và giàu đạm. Đây là một dạng nƣớc chấm cổ truyền của Việt Nam. 2.1 Nguyên liệu trong sản xuất tƣơng a. Nguyên liệu giàu gluxit Gạo nếp : Gạo nếp dùng trong sản xuất tƣơng phải không đƣợc mọt, không bị mốc. Thành phần hoá học của gạo nếp nhƣ sau: Bảng 2.1 Thành phần hóa học của gạo nếp Nƣớc 14% Gluxit 74.9% Protein 8.2% Lipit 1.5% Gạo tẻ: Cũng giống nhƣ gạo nếp, gạo tẻ dùng trong sản xuất tƣơng không đƣợc mốc, không bị mọt. Thành phần trung bình của gạo tẻ nhƣ sau: Bảng 2.2 Thành phần hoá học của gạo tẻ Nƣớc 13.84% Gluxit 77.555 Protein 7.35% Lipit 0.52% Xơ 0.18% Muối khoáng 0.54% Bột mì : có thành phần hoá học nhƣ sau: 7 Bảng 2.3 Thành phần hóa học của bột mì Nƣớc 11.61% Gluxit 73.805 Protein 12.48% Lipit 1.78% Vitamine B1 0.48 mg/(%) PP 76 Ca 36 b. Muối Muối dùng trong sản xuất tƣơng thƣờng là NaCl, phải có độ tinh khiết từ 92-97%, khi pha vào nƣớc không có vị chát c. Nƣớc Nƣớc dùng trong sản xuất tƣơng có độ cứng trung bình 8-170 , các chất khoáng và các chất hữu cơ khác không đƣợc quá 500-600 mg/l , lƣợng vi sinh vật không đƣợc quá 20-100/ cm3 nƣớc. 2.2 Vi sinh vật trong sản xuất tƣơng Trong phƣơng pháp cổ truyền, nhân dân ta thƣờng dùng vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên. Những vi sinh vật thƣờng thấy là các loài nấm mốc nhƣ Mucor mucedo, M. rouxii, Rhizopus nignicans, A. oryzae, A. flavus, A. niger… Chính vì vậy trong nguyên liệu nuôi nấm mốc thấy có nhiều màu sắc khác nhau. Các nghiên cứu cho thấy nấm mốc có ý nghĩa lớn nhất trong sản xuất tƣơng là nấm mốc A. oryzae . Điều kiện sinh trƣởng của loại nấm mốc này nhƣ sau: Độ ẩm 45% ÷ 55% pH môi trƣờng 5.5 – 5.6 Độ ẩm không khí 85 – 95% Nhiệt độ nuôi 27 – 300C Thời gian 30 – 36 giờ Nấm mốc A. oryzae có các loại enzyme sau: Anilaza, proteaza, các enzyme oxy hoá khử nhƣ glucooxidase. 2.3 Kỹ thuật sản xuất tƣơng thủ công 8 Bản chất của quá trình sinh hoá của quá trình sản xuất tƣơng là hai quá trình sản xuất tƣơng chủ yếu: Quá trình thuỷ phân protein và quá trình thủy phân tinh bột. Ngoài ra còn có quá trình tạo thành rƣợu, các este. Các chất này tạo nên hƣơng vị đặc trƣng của tƣơng. Đậu nành Bắp, bắp mảnh hoặc gạo Vo Ngâm Rang chín già Hấp chín Nghiền Nuôi mốc mốc trung gian Ngâm nƣớc đậu Ủ mốc Nƣớc Chắt Dịch bột đậu Nƣớc đậu Ủ tƣơng Để ngấm Tƣơng lỏng Hình 1.2 Qui trình sản xuất tƣơng lỏng 3 Nấm men bia . Nấm men bia là một phế phẩm của sản xuất bia, đƣợc nằm lại trong thùng lên men và các hầm chứa sau khi lên men chính và lên men phụ. Men bia có giá trị dinh dƣỡng cao và chữa bệnh tốt. 3.1 Hình dáng và cấu tạo tế bào nấm men. Trên thế giới và ở Việt Nam thì nấm men đƣợc sử dụng là vi sinh vật đơn bào, thuộc giống saccharomyces và tế bào của nó có hình ôvan. 9 Cấu tạo tế bào nấm men gồm có: thành tế bào, màng tế bào, tế bào chất, nhân, ribosom, ti thể, không bào, hạt glycogen, và volutin. Thành tế bào nấm men dày khoảng 25nm ( chiếm khoảng 25% khối lƣợng khô của tế bào ). Khoảng 90% khối lƣợng khô của tế bào là hai hợp chất glucan và mannan, 10% còn lại chủ yếu là protein và lipid. Glucan và mannan là những hợp chất cao phân tử, chúng là những polysaccharite phân nhánh gồm hàng trăm gốc D-glucose và D-mannose. Phần protein của thành tế bào nấm men thƣờng liên kết vững chắc với phần glucide và tạo thành các phức chất giàu lƣu huỳnh. Mặt khác, thành tế bào nấm men còn chứa rất nhiều enzyme quan trọng thúc đẩy các phản ứng sinh hoá của tế bào, chẳng hạn enzyme invertase, photphatase,.. ( Hồ Sƣởng, 1982 ). Do cấu tạo nhƣ trên nên thành tế bào nấm men có cấu trúc tƣơng đối bền vững. Bên trong lớp thành tế bào là màng tế bào chất, dày khoảng 8nm và cũng gồm 3 lớp đƣợc cấu tạo từ các phức hợp protein, photpholipid, sterol. Chức năng chủ yếu của màng là vận chuyển các chất từ môi trƣờng vào tế bào và ngƣợc lại. Nhân tế bào có hình tròn, đƣờng kính từ 1-2µm. Nhân tế bào đƣợc bao bọc bởi một lớp màng, bên trong là lớp dịch nhân trong suốt có chứa thể rắn gọi là hạch nhân hay nhân con. Nhân con gồm những sợi nhỏ dài gọi là cromosom. Cromosome đƣợc cấu tạo từ protein và acid dezoxyribonucleic. Không bào là một túi chứa đầy dịch tế bào. Tuỳ theo giai đoạn sinh trƣởng có thể có một hoặc hai không bào. Ở tế bào trẻ không bào ít xuất hiện, ở tế bào già không bào trở nên lớn, có khi chiếm gần hết tế bào. Không bào là nơi chứa đựng các protease. Các enzyme này tham gia quá trình tự phân mạnh ( Lƣơng Đức Phẩm, 1998 ). 3.2 Giống men bia.. Nấm men bia thuộc giống Saccharomyces và có thể phát triển trong cả môi trƣờng yếm khí hoặc hiếu khí. Nhiệt độ tối ƣu cho sinh trƣởng và phát triển tối ƣu cho đa số các chủng này là 25-300C và ngừng hoạt động trên 400C và ở nhiệt độ 50-600C nấm men bị chết ( Lƣơng Đức Phẩm, 1998 ). 10 Trong sản xuất bia ngƣời ta chia nấm men bia làm hai loại căn cứ vào tính chất thể hiện qua quá trình lên men bia: nấm men nổi và nấm men chìm. Nấm men nổi. Nấm men nổi thuộc loài Saccharomyces cerevisiae. Loài này chỉ phát triển tạo quá trình lên men bia ở nhiệt độ tƣơng đối cao: ≥ 12 – 130C và chỉ dùng trong việc sản xuất các loại bia thẩm màu. Trong quá trình lên men, tế bào của chúng nổi lơ lửng trong dịch lên men và tập trung ở trên bề mặt dịch. Sử dụng nấm men nổi đòi hỏi phải có kỹ thuật lọc mới có sản phẩm bia trong suốt vì tế bào nấm men lởn vởn trong dịch lên men ngay cả cuối thời kỳ lên men phụ. Song cũng do nấm men nổi lơ lửng trong toàn bộ khối dịch lên men nên tế bào nấm men có điều kiện tiếp xúc rộng lớn với môi trƣờng, tác động lên khắp mọi nơi, xúc tiến quá trình lên men mạnh mẽ. Chính vì khả năng này mà nấm men nổi hay đƣợc sử dụng trong công nghệ sản xuất bia ngắn ngày (ở những cơ sở không điều kiện lên men khuấy trộn ). Men nổi có enzyme pyruvatoxydase, do vậy có thể sử dụng trực tiếp glucose vào hô hấp, cho nên có khả năng sinh trƣởng và lên men nhanh. Nấm men chìm. Nấm men chìm thuộc loài Saccharomyces carlsbergensis. Sau khi quá trình ủ men kết thúc, men bia sẽ có dạng lỏng sánh nhƣ bùn và chìm xuống đáy bình. Khi ta lấy men đó ra, cho vào cốc và để lắng. Phần men và phần bia khi đó gần nhƣ đƣợc tách bạch với nhau. Trong trƣờng hợp ta rửa bằng nƣớc cũng vậy. Phần phía dƣới này là men dạng lỏng sánh, nhƣng cũng có trƣờng hợp nó biểu thị cho toàn bộ chất lỏng trƣớc khi men và bia đƣợc phân ly. Khi làm bia ngƣời ta khuấy sao cho nƣớc cốt lúa mạch đủ khí oxy, sau đó cho men vào. Thông thƣờng lƣợng men bia chiếm koảng 0.5% lƣợng nƣớc cốt lúa mạch. Sau khi kết thúc quá trình ủ men, men sẽ nở lên gấp 4 lần, khoảng 1/4 lƣợng đó đƣợc sử dụng lại để lên men, do đó có khoảng từ 1 – 1.5% lƣợng nƣớc cốt lúa mạch sẽ thành men dƣ thừa. Khi ta sử dụng men đó để tiến hành thí nghiệm cho lên men, hay bảo quản men tƣơi, nếu cứ để men ở dạng chất lỏng sánh nhƣ vậy thì rất khó sử dụng, do vậy ngƣời ta tiến hành ép men lỏng. Đây là men ép. 11 Loại men ép này chứa khoảng 70% nƣớc, do vậy ngƣời ta thƣờng chuyển đổi toàn bộ lƣợng men dạng lỏng sánh sang dạng men ép có tiêu chuẩn nhƣ trên. Trong men ép có nƣớc, và do vậy lƣợng men nguyên chất không pha nƣớc chiếm chỉ khoảng từ 7-10% men lỏng. 3.3 Thành phần hoá học và dinh dƣỡng của nấm men bia. Thành phần hoá học và dinh dƣỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng giống, môi trƣờng, trạng thái sinh lý cũng nhƣ điều kiện nuôi cấy. Theo Densikow ( 1963 ), trung bình trong men bia ép chứa (%): Nƣớc 75.0 Chất chứa nitơ 14.0 Lipid 0.75 Chất hoà tan không chứa nitơ 8.25 Tro 2.00 Theo Uxtra ( dẫn liệu từ Densikow M.T , 1963 ), chất khô của men bia có thành phần nhƣ sau ( % ) : Protein ( Nx6.25 ) 51 - 58 Lipid 2.0 - 3.0 Glucide 9.0 – 11.5 Tro 8.1 – 9.1 Chất hoà tan không chứa nitơ 30 – 25 Nhiệt lƣợng tính bằng cal/g 4560 – 4840 Men bia có chứa phức hợp vitamine nhóm B ( B3, B4, B5, B7 ), vitamine E, vitamine H, acid nicotinic ( vitamine PP ), acid panthonic, biotin, inozit, yếu tố Z và hàng loạt các yếu tố hormone, tiền vitamine D ( ecgosterin ) và các chất sinh trƣởng ( biot I, biot II ). 12 Bảng 2.4 Hàm lƣợng vitamine của nấm men bia sấy khô Thành phần Hàm lƣợng ( µg/g ) Thiamine 50 - 360 Riboflavin 36 - 42 Niacin 320 - 1000 Pyridoxine 25 - 100 Folic acid 15 - 80 Pantothenate 100 Biotin 0.5 – 1.8 p-amino-benzoic acid 9 - 102 Choline - Inositol 2700 - 5000 Trong men bia có chứa glutation điều chỉnh quá trình oxy hoá và khử, và hàng loạt các chất khác giúp cho việc bình thƣờng hóa việc trao đổi chất trong cơ thể sống. Mặt khác nấm men bia khá giàu các vitamine và glutation hơn nấm men bánh mì. Protein cùng các chất chứa nitơ khác chiếm 50 – 70% vật chất khô của nấm men bia, 90% tổng lƣợng nitơ nằm trong các protein thực sự. Khoảng 10% tổng lƣợng nitơ đó của men bia là các acid amine ( liesine, tyrosine ). Trong tro của nấm men bia chứa khoảng 50%H3P04, 30% K, cũng nhƣ Ca, Mg và các chất khác. Mặt khác trong các chất hữu cơ của tế bào nấm men thì protein là thành phần có giá trị nhất. Tính chất protein nấm men bia gần giống nhƣ protein động vật. Protein của nấm men bia chứa khoảng 20 acid amine, trong đó có chứa đầy đủ các acid amine thiết yếu. 13 Bảng 2.5 Hàm lƣợng các acid amine trong nấm men Các aid amin Men bia (%) Men bánh mì(%) Alanin 4.8 4.2 Acid α-amino-butiric 0.03 0.02 Acid β-amino-butiric 0.12 0.54 Arginin 2.6 1.43 Acid aspactic 5.6 5.00 Asparagin 0.2 0.14 Cystine 0.74 0.61 Acid glutamic 10.60 8.30 Glycine 3.15 2.76 Histidine 1.76 1.39 Lizine 3.53 3.30 Methionine 1.05 1.12 Octinine 0.79 - Phenyalanine 2.29 2.23 Proline 2.08 1.82 Threonine 3.26 2.49 Tryptophan 0.82 0.74 Tyrosine 2.09 2.33 Serine 1.89 2.21 Valine 3.23 3.21 Luesine 3.83 3.29 Isoleusine 2.76 2.45 ( Hồ Sƣởng, 1982 ) Trong nấm men bia cũng chứa lipid, trong đó 23.1% lipid rắn và 76.1% lipid lỏng. Lipid rắn gồm acid palmitic ( 61.3% ) và acid stearic ( 38.3% ). Trong thành phần acid béo lỏng của men bia có acid oleic, linoleic và 14 linolenic. Ngoài ra trong lipid men bia có chứa các photơhatit – lexitin và xealin. Chất khoáng chiếm khoảng 5-11%, có vai trò quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là photpho có trong thành phần photphatide, nucleeorotein. Ngoài ra trong tế bào nấm men còn có chứa các ion kali, magie, sắt, lƣu huỳnh và acid silic. Bảng 2.6 Thành phần các chất khoáng trong nấm men bia. Thành phần Hàm lƣợng Na 193mg/100g K 1780mg/100g S 320mg/100g Mg 203mg/100g Ca 222mg/100g Cu 3.1mg/100g Zn 4.0mg/100g Mn 1.2mg/100g Co 2.1mg/100g SiO2 16.3mh/100g Se 4.4mg/100g Fe 6.8mg/100g P 1430mg/100g ( Vydavatelstiro S.A., 1969 ) 4.Các hƣớng tận dụng bã men bia. Men bia đã đƣợc ứng dụng trong trị liệu y học vào khoảng 400 trăm năm trƣớc công nguyên tại Ai cập cổ đại do bác sĩ Hippokrates tiến hành. Nhƣ thế ta có thể thấy việc sử dụng men bia trong việc trị liệu đã có từ rất xa xƣa. 15 Vào khoảng thế kỷ thứ XV, XVI mặc dù ngƣời ta nhận thấy rằng bia đục chƣa qua lọc có tác dụng tƣơng đối tốt đối với cơ thể con ngƣời, nhƣng men bia vẫn không đƣợc sử dụng một cách rộng rãi. Nguyên nhân có thể là do men bia có dạng sánh lỏng bỏng, dễ bị thối hỏng và rất khó sử dụng. Một phần có thể là do trƣớc đây chƣa có kỹ thuật sấy khô men bia có khối lƣợng lớn. Tại Nhật Bản, vào năm 1930, lần đầu tiên bánh men bia cô đặc xuất hiện trên thị trƣờng dƣới dạng men khô. Khi đó, men cô đặc trong nhiệt độ vƣợt không quá 400C. Hay nói cách khác, men khô lúc đó sẽ lên chuyển hoá thành chất đƣờng glucose, và có khả năng chế biến rƣợu. Tuy nhiên, sau đó ngƣời ta thấy rằng, so với men bia tƣơi hoặc men bia sấy khô dƣới nhiệt độ thấp, men bia đƣợc sấy ở nhiệt độ cao ( trên 1000C ) cho hiệu quả cao hơn về vitamine cũng nhƣ acid amine, và dần dần men bia đƣợc chế biến có dạng cô đặc nhƣ ngày nay. Màng tế bào men bia sống rất cứng, khó phân huỷ, nếu để nhƣ thế và ăn, thì khi bài tiết ta sẽ thấy trong phân, tế bào men bia vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu. Trƣớc những năm 60, 70 khi đó ý thức về môi trƣờng còn thấp, ngƣời ta sử dụng men bia làm thức ăn dinh dƣỡng hoặc làm các loại thuốc đặc trị chữa các loại bệnh nhƣ lao, bệnh thấp khớp… Sau đó, men bia đƣợc sản xuất với số lƣợng lớn càng ngày càng nhiều, ngành sản xuất bia cũng phát triển, kéo theo công tác nghiên cứu sao cho ứng dụng men bia một cách có hiệu quả cũng phát triển theo, và xuất hiện kỹ thuật chiết men bia. Ngày nay, việc tận dụng men bia dƣ thừa không chỉ có lợi cho chính sách môi trƣờng, mà còn giúp cho các ngành sản xuất thuốc, thức ăn gia súc và gia vị phát triển. 4.1 Sản xuất men khô. 4.1.1 Mục đích của việc sấy khô men tƣơi Để giữ men không bị biến dạng hoặc hỏng Giữ gìn, duy trì các thành phần của men Giúp men đặc tính có thể bảo quản lâu dài Giúp men có thêm đặc tính dễ sử dụng 16 Tăng cƣờng tính chất hấp thụ tiêu hoá của men Tiêu diệt các vi khuẩn có hại 4.1.2 Các loại máy sấy khô Sấy khô men dạng lỏng sánh ( thành phần khô chiếm từ 14-15% ) Máy sấy dạng trống ( drum dryer ) ( máy sấy dạng trống đơn- single drum dryer, máy sấy dạng trống kép- double drum dryer ) Máy sấy phun ( spray dryer ) Sấy khô men ép ( thành phần khô chiếm khoảng 25% ) Máy sấy thông gió dạng băng truyền lƣới ( net conveyer ) Máy sấy thông gió dạng tầng. 4.1.3 Ứng dụng của men khô. Tại Nhật, khoảng 1000 tấn men khô đƣợc sử dụng để làm thuốc dạng viên hoặc dạng bột, và ngƣời ta tính ra rằng giá cuối cùng của 1000 tấn men khô đó là vào khoảng từ 3 tỷ đến 4 tỷ yên. Ngoài ra, men khô còn đƣợc sử dụng để làm nguyên liệu nuôi trồng, nguyên liệu chế biến thực phẩm bổ dƣỡng, hay là nguyên liệu chế biến thức ăn động vật trên cạn và dƣới nƣớc. Ngoài các tác dụng về thuốc hay dinh dƣỡng nói trên, màng tế bào men bia đƣợc cấu tạo từ glucagon và mannan, có tác dụng nhƣ sợi thực vật, tác dụng rất hữu hiệu, và ngƣời ta đã từng công bố trong một thí nghiệm lên động vật rằng, nhờ vào khả năng tăng cƣờng tính miễn dịch, nó còn tác dụng ngăn chặn bệnh ung thƣ. Do xuất hiện thông tin, khi hoà lẫn sữa chua với men bia, không những không hề làm giảm lƣợng dinh dƣỡng, ngƣời phát triển béo tốt, mà còn có thể có tác dụng ăn kiêng, do vậy mà lƣợng tiêu thụ tăng hết sức nhanh. Trong năm tài chính 2001, thực phẩm dinh dƣỡng là có doanh thu tăng nhanh nhất. 17 Bảng 2.7 Thành phần phân tích của men sấy khô . Protein 44.7g/100g Total Fat 8.0g/100g Total Carbohydrates 28.7g/100g Calories 414cal/100g Available Lysine 2.7g/100g Glucose 0.2g/100g Sucrose 0.2g/100g Crude Fiber 2.4g/100g Moisture 5.0g/100g Ash 5.4g/100g Pepsin Digestibility 91.8g/100g (William Bio – Products ) 4.2 Sản xuất men chiết xuất. Men chiết xuất ngoài việc đƣợc ứng dụng làm chất dinh dƣỡng, làm thuốc, chất kích thích lên men các thành tố nhƣ acid amine, giấm ăn…, thuốc chữa các loại bệnh động vật, nó còn đƣợc dùng làm gia vị tự nhiên để tăng thêm vị ngon của các món ăn. Bản chất của quá trình sản xuất ra men chiết xuất chính là quá trình thuỷ phân nấm men bánh mì hay phế liệu nấm men bia thành một hỗn hợp các chất nhƣ amino acid, nucleotide, chuỗi peptide, protein, đƣờng, vitamine và các hợp chất có vị thơm ngon. Giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất men chiết xuất là quá trình phá vỡ vách tế bào nấm men. Có nhiều phƣơng pháp để thực hiện nhƣ phƣơng pháp hoá học, phƣơng pháp sử dụng enzyme hay cho nấm men tự phân trong môi trƣờng nƣớc. Tuy nhiên ngƣời ta nhận thấy khi kết hợp nhiều phƣơng pháp lại với nhau thì thấy cho kết quả tốt hơn. 4.2.1 Phƣơng pháp tự phân. Nếu ta cho những tế bào con sống và những tế bào đã chết nhƣng còn tƣơi nguyên của động thực vật sống vào môi trƣờng có phạm vi mặc định, một 18 phần các thành phần bên trong tế bào sẽ tự tác dụng với acid và bị phân huỷ thành các phần tử nhỏ li ti. Sau khi bị phân huỷ thành các phần tử nhỏ li ti, các chất nhƣ chuỗi acid amine, acid amine, đƣờng, nucleotide.. sẽ thẩm thấu qua thành tế bào và thâm nhập vào thế giới bên ngoài. Hiện tƣợng này đƣợc gọi là tự phân. Men chiết xuất đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp tự phân, ngoài việc gồm các phần tử nhỏ li ti ta đề cập ở trên còn chứa rất nhiều chất dinh dƣỡng rất tốt cho cơ thể nhƣ vitamine, các loại muối khoáng. Quá trình tự phân chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có ba yếu tố hết sức quan trọng đó là : pH, nhiệt độ và thời gian. pH : Nấm men có khả năng tự phân trong khoảng pH từ 4-6, nhƣng thông thƣờng nấm men sẽ đƣợc cho tự phân ở pH 5.5. Tuy nhiên, ở pH này dung dịch tự phân thƣờng nhiễm khuẩn rất nhiều, mà vi khuẩn có thể phá huỷ mùi hƣơng của men chiết xuất. Nên ethyl acetate và chitosan thƣờng đƣợc dùng để ngăn cản vi khuẩn phát triển. ( Champagne và ctv, 1998 ) Nhiệt độ : Nấm men bia tự phân tối ƣu ở nhiệt độ 450C ( Suzzi , 1990 ; Wangchaoren và ctv, 1994 ), ở nhiệt độ quá cao thì quá trình tự phân không tốt, điều này có thể do enzyme bị biến tính ở nhiệt độ cao. Bảng 2.8 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên hiệu quả thủy phân của nấm men Nhiệt độ Hiệu quả tự phân (% ) Nấm men bánh mì Nấm men bia 45 47.5 49.6 48 48.6 49.2 51 50.3 47.3 54 41.1 39.4 ( Champagne C.P , 2003 ) 19 Thời gian : quá trình tự phân sẽ kết thúc khi alpha amino nitrogen đạt đƣợc hơn 50%, do đó thời gian tự phân thích hợp là từ 15 – 24 giờ ( Stake Kenji, 2002 ) Để kết thúc quá trình tự phân thì nhiệt độ sẽ đƣợc tăng lên làm enzyme mất hoạt tính, thanh trùng, đồng thời loại bỏ khí sinh ra trong quá trình tự phân. Hiện nay, ngƣời ta sử dụng enzyme bổ sung thêm vào để làm quá trình thủy phân tốt hơn, nhanh hơn, đồng thời tăng hƣơng vị cho men chiết xuất sau này. 4.2.2 Phƣơng pháp hoá giải. Trong phƣơng pháp này thì acid HCl đậm đặc thƣờng đƣợc sử dụng để phân huỷ các protein của nấm men thành các amino acid. Sau đó hỗn hợp này đƣợc trung hoà bằng NaOH. Men chiết xuất đƣợc sản xuất theo phƣơng pháp này thƣờng ở dạng paste hay dạng bột, có nồng độ muối cao và đƣợc sử dụng làm chất phụ gia trong thực phẩm để tăng hƣơng vịt thịt. Có nhiều yếu tố chính ảnh hƣởng đến quá trình tự phân, sau đây là các yếu tố chính: Tác nhân thuỷ phân . Theo các tài liệu nghiên cứu cho thấy acid HCl có nhiều ƣu điểm hơn so với các acid hay bazơ khác vì khi thuỷ phân bằng HCl sẽ cho sản phẩm có màu sắc tƣơi đẹp, đạm thối ít và ít tổn hại acid amine. Lƣợng acid . Nếu lƣợng acid ít, tác nhân xúc tác trong quá trình thủy phân yếu, thời gian thủy phân dài, thủy phân không triệt để, tốn nƣớc và nhiệt. Nếu lƣợng acid nhiều sẽ gây lãng phí hóa chất, lƣợng muối sinh ra trong quá trình thủy phân nhiều, đồng thời dƣới tác động của nhiệt độ và lƣợng acid cao thì các amino acid sẽ bị phân hủy mạnh. Thời gian thuỷ phân. Khi thời gian thuỷ phân ngắn sẽ làm cho các mạch protid chƣa phân giải hết dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp. Khi thời gian thuỷ phân quá dài thì đạm amine sẽ bị phân hủy, hình thành nhiều hợp chất màu nâu sẫm, ảnh hƣởng đến màu sắc, mùi vị của sản phẩm. 20 Nhiệt độ thủy phân. Nhiệt độ quá thấp thì thời gian thủy phân sẽ kéo dài. Nhiệt độ quá cao sẽ làm các protid trong nguyên liệu phân giải mạnh dẫn đến các amino acid bị giảm và tạo thành nhiều sản phẩm phụ. 4.3 Một số sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất. 4.3.1 Yeast extract Yeast extract đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp tự phân hay hoá giải của tế bào nấm men bia tế bào nấm men bánh mì. Tuy nhiên, ngƣời ta thƣờng sản xuất nó từ nấm men bia hơn, vì men bia đƣợc coi là nguyên liệu rẻ hơn và có thể sản xuất với số lƣợng lớn. Yeast extract đƣợc sản xuất từ nấm men bánh mì thƣờng có hàm lƣợng carbohydrate cao hơn yeast extract từ nấm men bia, nhƣng hàm lƣợng protein lại thấp hơn. Yeast extract bao gồm các hợp chất hoà tan của tế bào nấm men nhƣ : amino acid, nucleotide, peptide, carbohydrate, vitamine và đặc biệt là nguồn giàu vitamine B. Bảng 2.9 Thành phần chính của Yeast extract Thành phần Hàm lƣợng (%) Nitơ tổng số 8 - 12 ( tƣơng đƣơng 50-70%protein ) Nitơ amine 3.0 - 5.2 Carbohydrate 4 -13 Lipid Không có hoặc rất ít (Satake Kenji, 2002 ) . 21 Bảng 2.10 Thành phần các vitamine trong Yeast extract Thành phần Hàm lƣợng ( µg/g ) Thiamine ( B1 ) 150 Riboflavin ( B2 ) 60 Pyridoxine ( B5 ) 25 Cyanocobalamin ( B12 ) 0.13 Pantothenic acid 40 Inositol 2.8 Niacin 300 Biotin 0.13 Folic acid 0.33 ( Satake Kenji, 2002 ) 22 Bảng 2.11 Thành phần các amino acid trong Yeast extract . Thành phần Hàm lƣợng ( % ) Lysine 3.8 Histidine 1.2 Arginine 1.2 Tryptophan 0.5 Aspartic acid 3.6 Threonin 2.6 Serine 4.7 Glutamic acid 4.2 Tyrosine 0.5 Proline 0.5 Glycine 2.2 Alanine 4.9 Cystine 0.5 Valine 3.2 Methionine 0.6 Isoleucine 1.5 Leucine 1.6 Phenylalanine 2.1 ( Satake Kenji, 2002 ) Phƣơng pháp sản xuất. Tự phân là quá trình xảy ra khi tế bào nấm men đã chết, vách tế bào không còn khả năng tự bảo vệ và sẽ bị phá huỷ bởi chính các enzyme ở trong tế bào. Lúc này các chất ở trong tế bào chất nhƣ protein, nucleotide, carbohydrate… cũng sẽ bị chính hệ thống enzyme này tấn công và phân huỷ. ( Biocatalyst technical bulletin – 108 ). Quy trình sản xuất đƣợc trình bày ở hình 1.3 23 Hình 1.3 Sơ đồ sản xuất yeast extract ở Anh ( Gogrey và West, 1996 ) Nấm men 28% trọng lƣợng khô đƣợc pha loãng với nồng độ 600g/l Điều chỉnh về pH 5 Tăng nhiệt độ lên 550C trong 5 – 8h Giữ ở 550C trong 24h Tăng nhiệt độ lên 700C và giữ trong 15h Ly tâm ( tách các mảnh vỏ) 70-75 0 C trong 2-5h ( quá trình thanh trùng ) Sấy thăng hoa trong điều kiện chân không đến khi đạt nồng độ hơn 30% chất rắn Lọc Sấy thăng hoa lần hai trong điều kiện chân không đến khi đạt nồng độ 70-75% chất rắn Sản phẩm cuối Protease Peptidas e Muối ( 3.5 kg/ 1000l ) 24 Thuyết minh qui trình Bao gồm 5 bƣớc Giai đoạn 1 : Co nguyên sinh Nó là giai đoạn mở đầu cho quá trình phá vỡ tế bào nấm men. Quá trình này xảy ra khi ta cho thêm tác nhân co nguyên sinh nhƣ là muối hoặc dung môi hữu cơ, nhƣng thƣờng sử dụng muối hơn vì nó là chất gây vị, do đó nó sẽ góp phần tạo hƣơng vị cho sản phẩm. Ngoài ra những tác nhân này còn góp phần diệt vi khuẩn có hại trong dịch, mà vi khuẩn này có thể gây cản trở quá trình lọc, tăng độ nhớt và tạo mùi khó chịu cho sản phẩm cuối cùng. Điều kiện thích hợp cho quá trình này là pH=5.5, ở nhiệt độ 550C trong khoảng thời gian 40 – 48 giờ. Giai đoạn 2 : Tự phân Đây là giai đoạn tự phá vỡ vách tế bào chính nhờ các enzyme nội bào có trong tế bào nấm men. Trong giai đoạn này có thể bổ sung thêm enzyme protease để tăng hiệu suất thủy phân. Giai đoạn 3 : Thanh trùng Nhằm giết chết các vi khuẩn còn sống và làm bất hoạt các enzyme. Trong giai đoạn này còn xảy ra sự tƣơng tác giữa các phân tử nhỏ nhƣ amino acid và đƣờng, tạo nên hƣơng vị cho sản phẩm. Giai đoạn 4 : Lọc Giai đoạn này sẽ loại bỏ những mảnh vỏ tế bào, glucan, mannan, và một số protein khác chƣa bị phân huỷ bởi các enzyme của nấm men trong quá trình tự phân. Nhà sản xuất có thể lọc thêm một lần nữa để thu đƣợc dịch yeast extract thật sạch. Lần lọc này sẽ loại bỏ những oligopeptide ít tan và sẽ bị kết tủa khi ở nồng độ cao. Giai đoạn 5 : Cô đặc Quá trình cô đặc có thể thực hiện bằng kỹ thuật cô đặc chân không, để tránh sự thất thoát hƣơng vị và chất dinh dƣỡng của yeast extract. Nhiệt độ yêu cầu của quá trình cô đặc không đƣợc vƣợt quá 500C. Ngoài ra, ngƣời ta còn sử dụng kỹ thuật sấy phun để tạo sản phẩm yeast dạng bột. 25 4.3.2 Yeast autolysate Yeast autolysate là sản phẩm chứa những thành phần hoà tan và cả không hòa tan của tế bào nấm men. Bản chất của quá trình tạo yeast autolysate là nhờ vào sự hoạt động của những enzyme thủy phân và tự phân của nấm men. Yeast autolysate thƣờng bổ sung vào snack, bánh biscuit, … để làm tăng hƣơng vị. Ngoài ra, yeast autolysate còn dùng làm thức ăn cho thú cƣng và làm thành phần môi trƣờng vi sinh. Qui trình sản xuất Qui trình sản xuất yeast autolysate cũng giống nhƣ yeast extract, chỉ khác nhau ở thời gian tự phân và không loại bỏ những thành phần không hòa tan. Theo Eurasyp, thành phần chính của yeast autolysate bao gồm: ( tính theo vật chất khô )  Đạm tổng số : 8 – 11% , trong đó protein chiếm 50 – 69%  Carbohydrate tổng số : 15 – 25%  Lipid : 3 – 10%  Muối : có thể có hoặc không có 4.3.3 Vách tế bào nấm men Vách tế bào chiếm khoảng 26-32% trọng lƣợng khô của Saccharomyces và những loại tế bào nấm men khác. Vách tế bào nấm men chứa từ 30- 60 % polysaccharides ( beta-glucan và mannan sugar polymer), 15 – 30% protein, 5 – 20% lipid, và một lƣợng rất nhỏ chitin. Hầu hết protein trong vách tế bào liên kết với Mannan – Oligo – Saccharide (MOS ) và tạo thành phức hợp Mannoprotein. Vách tế bào nấm men đƣợc sử dụng trong công nghiệp bia vì nó có khả năng gắn kết với những thành phần không mong muốn trong quá trình lên men giúp ngăn chặn và khắc phục các yếu tố cản trở quá trình lên men. . 26 1. Hình 1.4 Cấu tạo vách tế bào nấm men 2.4 Nấm mốc Aspergilus oryzae. Nghề làm tƣơng và làm rƣợu Sake đã với loài nấm sợi Aspergillus oryzae đã có từ rất lâu đời. Trƣớc đây bào tử nấm này từ thiên nhiên rơi vào trong xôi hay gạo và mọc lên mốc làm tƣơng hay rựơu. Bây giờ tình hình ở Nhật Bản đã khác hẳn. Nấm sợi Aspergillus oryzae đã đƣợc chọn lọc để có các chủng có hoạt tính cao. Bộ gene di truyền của Aspergillus oryzae đã đƣợc phân tích và biết rất kỹ vào năm 2001. Nấm này có thể dùng trong công nghiệp để sản xuất nhiều loại enzyme khác nhau ( amylase, proease, lipase, hemicellulase, cellulase, oxidoreductase, phytase, pectinsterase… ) Một vấn đề rất quan trọng và liên quan mật thiết đến nghề làm tƣơng ở Việt Nam là không thể tiếp tục làm tƣơng theo phƣơng pháp để lên mốc tự nhiên. Khi đó bào tử nấm mốc lấy từ tự nhiên và nơi nào làm tƣơng ngon thì ngƣời ta không rửa nong để mẻ sau có mốc đó tiếp tục phát triển. Vấn đề không phải ở chỗ làm tƣơng ngon hay không ngon, làm nhanh hay chậm mà quan trọng hơn là có đảm bảo an toàn cho con ngƣời không. Vấn đề đƣợc đặt ra là hai loài không độc Aspergillus oryzae và Aspergillus sojae về hình thái, màu sắc, cấu tạo hiển vi rất khó phân biệt với hai loài rất nguy hiểm khác là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus. Hai loài này có thể sinh ra loài độc tố gây ung thƣ có tên gọi là Aflatoxin. Hiện đã biết 16 loại Aflatoxin khác nhau và độc nhất là các loại Aflatoxin B1, G1, B2, G2. Đã đến lúc giải thích rộng rãi và kiểm soát chặt chẽ các cơ sở làm tƣơng. Không đƣợc tiếp tục tiếp tục lên men tự nhiên mà phải làm theo phƣơng pháp cổ truyền có cải tiến ở khâu cấy bào tử thuần khiết của 27 Aspergillus oryzae hoặc Aspergillus sojae. Bào tử các nấm này đƣợc đóng sẵn trong các bao nhỏ và đƣợc cung cấp với giá không đáng kể. Chỉ cần lấy giống một vài lần sau đó cấy truyền sang các mẻ khác. Kinh nghiệm cho thấy với các chủng thuần khiết đã đƣợc lựa chọn không những tuyệt đối an toàn mà còn làm cho tƣơng mẻ nào cũng chất lƣợng tốt nhƣ mẻ nào. Có thể liên hệ với viện công nghệ thực phẩm hoặc bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật ( TT Công nghệ sinh học, ĐH Quốc Gia Hà Nội ) để tiếp nhận giống và phƣơng pháp sử dụng. Hình 1.5 Nấm mốc Aspergillus oryzae. . 28 Chƣơng 3 . Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu 3.1. Địa điểm và vật liệu nghiên cứu. 3.1.1. Địa điểm : Các thí nghiệm đƣợc tiến hành tại phòng thí nghiệm vi sinh của khoa Công Nghệ Thực Phẩm . Thời gian tiến hành từ 3/2006-- - 8/2006. 3.1.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm. Bếp điện. Máy đo pH. Microway. ……. 3.1.3. Hóa chất sử dụng. HCl 0.1N NaOH 0.1N H2S04 đđ Formol HCl đđ …… 3.1.4. Nguyên vật liệu. Bã men bia khô đƣợc lấy ở công ty bia Foster ở Tiền Giang 3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm. Chúng tôi đƣa ra hai thí nghiệm để sản xuất nƣớc chấm lên men. 3.2.1 Thí nghiệm 1: Sản xuất nƣớc chấm lên men từ dịch tự phân bã men bia dƣới tác dụng của tác nhân thủy phân của nấm mốc. a. Theo dõi quá trình tự phân Từ các tài liệu tham khảo, có rất nhiều phƣơng pháp sản xuất dịch thuỷ phân nấm men nhƣ phƣơng pháp hoá giải, phƣơng pháp tự phân… ở đây chúng tôi tiến hành sản xuất bằng phƣơng pháp tự phân có bổ sung enzyme ( nấm mốc Aspergillus oryzae ) 29 Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với ba lần lập lại. Cách tiến hành : ta tiến hành cân 1kg men hoà lẫn vào 2lít nƣớc, cân 0.35% muối vào, điều chỉnh pH về 5, đem ủ trong tủ ấm nhiệt độ 500C trong 24h rồi tiến hành bổ sung thêm 15% muối và các tỷ lệ nấm mốc Aspergillus oryzae khác nhau : 3%, 4%, 5%. Cho tiến hành tự phân ở nhiệt độ 500C. Yếu tố cố định: Thành phần nguyên liệu tự phân Yếu tố thay đổi: Tỷ lệ nấm mốc Nhƣ vậy sẽ có tất cả 3 nghiệm thức  Nghiệm thức 1: Tỷ lệ mốc 3%  Nghiệm thức 2: Tỷ lệ mốc 4%  Nghiệm thức 3: Tỷ lệ mốc 5% Kết quả mỗi nghiệm thức đƣợc kiểm tra các chỉ tiêu :đạm formol biến thiên theo thời gian Ngày đầu Ngày thứ 2 Ngày thứ 4 Ngày thứ 6… Nghiệm thức 1 Nghiệm thức 2 Nghiệm thức 3 Số liệu đƣợc xử lý bằng phƣơng