Tiểu luận Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN MÔN: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang SVTH: Lý Minh Tuấn 2205112205 Lê Mạnh Hùng 2205112215 Võ Minh Quốc 2205112212 Nguyễn Thị Kim Liên 2205112012 Tạ Thị Vui 2205112214 Nguyễn Thị Thúy Kiều 2205112010 TP.HCM 12/2013 Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 1 - MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................................4 Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG............................................6 1.1.Giá trị dinh dưỡng của nước tương ...............................................................................7 1.2.Thành phần hóa học của nước tương ...........................................................................8 1.3.Acid amin.....................................................................................................................8 1.4.Đường ..........................................................................................................................9 1.5.Acid hữu cơ..................................................................................................................9 1.6.Chất màu ......................................................................................................................9 1.7.Chất mùi.......................................................................................................................10 Chương 2: KỸ THUẬT SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG ......................................................11 2.1.Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất nước tương .....................................................12 2.1.1.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp hóa học ...........................12 2.1.2.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men ...........................13 2.1.3. Công nghệ sản xuất nước tương bằng enzyme ...............................................14 2.2.Các phản ứng thủy phân tiêu biểu trong công nghệ sản xuất nước tương .....................15 2.2.1.Khái quát chung về phản ứng thủy phân .........................................................15 2.2.2.Phản ứng thủy phân protein trong công nghệ sản xuất nước tương..................17 2.2.3.Phản ứng thủy phân tinh bột trong công nghệ sản xuất nước tương.................22 2.3.Các phương pháp nuôi cấy nấm mốc ............................................................................29 2.3.1. Phương pháp nuôi cấy bề mặt ........................................................................29 2.3.2. Phương pháp nuôi cấy bề sâu .........................................................................31 Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG .................................................................................34 3.1.Giới thiệu chung về đậu nành .......................................................................................35 3.1.1.Nguồn gốc và sự phát triển của đậu nành ........................................................35 3.1.2.Đặc điểm của đậu nành ...................................................................................35 Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 2 - 3.1.3.Thành phần hóa học của hạt đậu nành.............................................................37 3.2.Khô đậu nành ...............................................................................................................42 3.3.Bột mì ..........................................................................................................................43 3.4.Nấm mốc Aspergillus oryzae ........................................................................................45 3.4.1.Độ ẩm của môi trường ....................................................................................46 3.4.2.Độ ẩm tương đối của không khí ......................................................................46 3.4.3.Ảnh hưởng của không khí ...............................................................................46 3.4.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ ..................................................................................47 3.4.5.Thời gian nuôi nấm mốc .................................................................................47 3.4.6.pH...................................................................................................................47 3.5.Nước ............................................................................................................................48 3.6.Muối ăn ........................................................................................................................50 3.7.Phụ gia ........................................................................................................................51 3.7.1.Chất bảo quản Sodium Benzoate (211) ...........................................................51 3.7.2.Chất điều vị Monosodium Glutamate (621) ....................................................53 3.7.3.Caramel (150a) ...............................................................................................53 3.7.4.Acesulfame Kali (950) ....................................................................................54 3.7.5.Aspartame (951) .............................................................................................56 3.7.6.Xanthan gum (415) .........................................................................................58 3.7.7.Acid citric (330)..............................................................................................59 Chương 4: GIỚI THIỆU VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG .................................................................................................................62 4.1.Sơ đồ quy trình công nghệ ............................................................................................63 4.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ................................................................................64 4.2.1.Rang (bột mì)..................................................................................................64 4.2.2.Nghiền ............................................................................................................64 4.2.3.Phối liệu và trộn nước .....................................................................................66 Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 3 - 4.2.4.Ủ.....................................................................................................................67 4.2.5.Hấp .................................................................................................................67 4.2.6.Đánh tơi, làm nguội ........................................................................................69 4.2.7. Cấy mốc giống...............................................................................................70 4.2.8. Nuôi mốc .......................................................................................................71 4.2.9.Đánh tơi..........................................................................................................74 4.2.10.Trộn ..............................................................................................................74 4.2.11.Thủy phân.....................................................................................................75 4.2.12.Trích ly – Lọc ...............................................................................................79 4.2.13.Phối trộn .......................................................................................................80 4.2.14.Thanh trùng ..................................................................................................81 4.2.15.Lắng .............................................................................................................83 4.2.16.Vô chai, dán nhãn .........................................................................................84 CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM ..................................................................86 MỘT SỐ SẢN PHẨM NƯỚC TƯƠNG TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ..........................................................................................................................89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................93 Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 4 - LỜI MỞ ĐẦU Trong văn hóa ẩm thực của các nước phương Đông, nước tương là một loại nước chấm phổ biến, thường được sử dụng trong các bữa ăn hằng ngày và được xem như là thành phần bổ sung dinh dưỡng cho khẩu phần ăn. Hiện nay để sản xuất nước tương có 3 phương pháp công nghệ là công nghệ hóa học, công nghệ lên men và công nghệ enzyme. Ngày nay do nhu cầu ngày càng nhiều của người tiêu dùng, người ta đã chuyển cách làm nước tương bằng phương pháp thủ công sang quy mô công nghiệp bằng cách dùng HCl đậm đặc để thủy phân các chất đạm để rút ngắn thời gian sản xuất. Đây chính là nguyên nhân tạo ra chất 3 – MCPD trong sản phẩm nước tương, một chất gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của con người. Trong khi đó, so với phương pháp sản xuất nước tương bằng phương pháp hóa học thì phương pháp lên men lại không sinh ra chất độc trên, mà các acid amin lại gần như được bảo toàn từ quá trình sản xuất tới sản phẩm cuối cùng đến tay người tiêu dùng. Còn nếu so với phương pháp sử dụng enzyme thì phương pháp lên men lại có chi phí thấp hơn nhiều. Sản xuất nước tương bằng hương pháp lên men chỉ có nhược điểm là thời gian sản xuất kéo dài và yêu cầu diện tích nhà xưởng phải lớn. Đời sống con người ngày càng được cải thiện nên ý thức về bảo vệ sức khỏe cũng ngày càng cao hơn. Do đó người tiêu dùng cũng ngày càng có xu hướng sử dụng những thực phẩm gần gũi với tự nhiên hơn. Đó cũng là lý do mà trong một thời gian không xa nữa, nước tương được sản xuất bằng phương pháp lên men sẽ ngày càng được ưa chuộng hơn. Để đáp ứng được thực tế này thì đòi hỏi các nhà sản xuất cũng như những sinh viên quan tâm đến loại gia vị nước chấm này cần phải nắm vững các vấn đề cơ bản liên quan đến quá trình lên men cũng như công nghệ sản xuất nước tương theo phương pháp này, từ đó làm nền tảng cho những nghiên cứu khoa học, áp dụng công nghệ mới nhằm hạn chế những nhược điểm Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 5 - còn tồn tại của phương pháp này, và đưa nó trở thành phương pháp sản xuất nước tương phổ biến trong tương lai. Đây cũng chính là mục đích mà nhóm sinh viên chúng tôi quyết định chọn đề tài “Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men”. Đề này được chia làm các phần như sau: Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG Chương 2: KỸ THUẬT SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Chương 4: GIỚI THIỆU VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Dù đã hết sức cố gắng nhưng cũng không thể nào tránh khỏi những sai sót, rất mong cô và các bạn đọc giả đóng góp ý kiến để bài báo cáo được hoàn thiện hơn và trở thành tài liệu tham khảo có ích cho những ai nghiên cứu về “Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men” này. Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 6 - Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 7 - Nước chấm là tên gọi chung cho tất cả các loại gia vị có nồng độ muối hơi cao, mặc dù có rất nhiều tên goi khác nhau như xì dầu, tàu vị yểu, nước tương,. Ngoài vai trò làm tăng mùi vị thì nước chấm cũng cung cấp một lượng đạm nhất định cho cơ thể. Nguyên liệu dùng để sản xuất nước tương là các nguồn protein thực vật như đậu nành, đậu phộng, hay bánh khô dầu đậu nành, bánh khô dầu đậu phộng, hoặc từ xương động vật như trâu, bò, heo, gà, 1.1.Giá trị dinh dưỡng của nước tương Khi đánh giá chất lượng nước tương, trước hết người ta chú ý đến hàm lượng đạm toàn phần, vì đây là chất có giá trị dinh dưỡng nhất của nước tương, tiếp theo là xem xét đến lượng đạm amin. Từ hai lượng đạm này suy ra tỷ lệ đạm amin/ đạm toàn phần thì biết được mức độ thủy phân protein trong nước tương, tỷ lệ càng cao càng tốt. Trung bình tỷ lệ này trong nước tương lên men khoảng 50÷60%. Hàm lượng đạm amin cao sẽ cho giá trị mùi vị của nước tương được nâng lên. Nước tương là loại gia vị phổ biến trong bữa ăn hằng ngày Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 8 - 1.2.Thành phần hóa học của nước tương Chất lượng nước tương thay đổi tùy theo nguyên liệu, tỷ lệ phối chế, phương pháp chế biến,Trong nước chấm lên men còn chứa khá nhiều đường do tác dụng của enzyme amylase trong nấm mốc lên tinh bột. Nước chấm còn chứa một lượng chất béo, một số vitamin, muối ăn và các nguyên tố vi lượng khác. Vì vậy các loại nước chấm nếu được sản xuất theo đúng quy trình kỹ thuật và được bảo quản tốt sẽ có màu sắc đẹp, hương vị thơm ngon và có vị ngọt của đạm, đường. Thành phần hóa học trung bình của nước tương 1.3.Acid amin Thành phần Hàm lượng (g/l) Thành phần Hàm lượng (g/l) Đạm toàn phần (tính theo Nitơ) 15÷21,6 Phenylalanin 7 Nitơ 8,5÷13 Methionin 3,32 Đường 14,5÷15,3 Lysine 6,5 Lipid 17÷25 Chất khô 325÷387 Muối ăn 200÷250 pH 5,9÷6,2 Acid (theo acid acetic) 2÷8 Khối lượng riêng (g/ml) 1,01÷1,04 NH3 1÷2 Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 9 - Trong nước tương có nhiều acid amin như Arginin, Methionin, Tryptophan, Tyrosin, Valin, Serin, Lysin, Histidin, Alanin, acid Glutamic, Asparagin, Những acid amin này cùng với di, tri, tetra – peptid làm cho nước tương có vị ngọt của đạm. Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men hầu như giữ được tất cả các aicd amin có trong đậu nành, còn nước tương sản xuất theo phương pháp hóa giải thì có tỷ lệ đạm amin/ đạm toàn phần cao hơn trong nước tương lên. Tuy nhiên trong nước tương hóa giải thì một số acid amin đã bị phân hủy, trước hết là Tryptophan, sau đó đến Lysin, Cystein, Arginin, Nếu thủy phân bằng acid quá độ thì một số acid amin sẽ bị phân hủy thành các chất có mùi hôi như NH3, H2S, 1.4.Đường Trong nước tương có các loại đường như Glucose, Maltose, Pentose, Dextrin. Đường có vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc nước tương. 1.5.Acid hữu cơ Các acid hữu cơ trong nước tương có mối quan hệ mật thiết với nhau tạo nên hương vị đặc trưng cho nước tương, trong đó acid lactic chiếm hàm lượng nhiều nhất (khoảng 1,6%). Acid lactic tác dụng với nước tương tạo thành hợp chất lactate, chẳng hạn như lactate phenol. Ngoài ra còn có acid acetic (chiếm 0,2%), acid sucinic (chiếm 0,087÷0,16%), acid formic (chiếm 0,05%). Muối của các aicd này tham gia tạo vị cho nước tương 1.6.Chất màu Màu của nước tương chủ yếu do đường kết hợp với acid amin tạo nên. Màu của nước tương lên men được hình thành dần dần từ màu vàng đến màu nâu nhạt, cuối cùng là màu nâu đậm. Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 10 - Sự hình thành màu của nước tương phụ thuộc vào nồng độ đường, acid amin và nhiệt độ. Nếu tăng cường phản ứng giữa acid amin với đường thì không có lợi vì làm như vậy sẽ tạo ra Melanoid. Đây là chất mà cơ thể khó hâp thụ và khi nồng độ của nó cao sẽ làm giảm hương vị của sản phẩm. Mặt khác quá trình hình thành sản phẩm màu sẽ gây tổn thất lớn cho acid amin. Để hạn chế quá trình này, ta nên chọn nguyên liệu có hàm lượng đường thấp và tránh nâng cao nhiệt độ. 1.7.Chất mùi Mùi của nước tương là do tổng hợp của rất nhiều chất khác nhau tạo thành bao gồm acid hữu cơ, rượu, aldehyde, thành phần hương thơm có lưu huỳnh, phenol, Cụ thể là các hợp chất như acetaldehyde, propandehyde, butaldehyde, valeraldehyde, alkyl mecaptan, methylen mecaptan, isobutan aldehyde, dimethyl mecaptan, rượu ethylic, acid acetic, acid petanoic, acid propinoic, acid benzoic, benzaldehyde có hương thơm ngũ cốc rang. Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 11 - Chương 2 KỸ THUẬT SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 12 - 2.1.Cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất nước tương Cơ sở của công nghệ sản xuất nước tương chính là sự thủy phân protein. Bản chất của sự thủy phân protein là sự thủy phân liên kết peptid. Do liên kết peptid là một liên kết mạnh nên đòi hỏi sự thủy phân xảy ra trong điều kiện có xúc tác. Tác nhân xúc tác hóa học là acid hoặc kiềm, và tác nhân xúc tác sinh học là enzyme protease thuộc nhóm thủy phân protein. Trong chế biến, sự thủy phân protein được ứng dụng để thu nhận các sản phẩm thủy phân hoàn toàn hoặc thu nhận các sản phẩm thủy phân không hoàn toàn. Các sản phẩm thủy phân chưa hoàn toàn hay có vị đắng. Vị đắng liên quan đến các peptid chứa các amino acid kị nước. Sản phẩm thủy phân bị đắng thì sẽ chứng tỏ hiệu suất thủy phân thấp, chỉ đạt khoảng 4÷40%. Tuy nhiên vị đắng chỉ ảnh hưởng đến tính chất cảm quan mà không ảnh hưởng tới giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. 2.1.1.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp hóa học Cơ sở hóa sinh của phương pháp này là thủy phân protein động vật hay thực vật thành các acid amin với tác nhân xúc tác là acid mạnh (HCl, H2SO4) hay kiềm mạnh (NaOH). Sau quá trình thủy phân, người ta sẽ tiến hành trung hòa dung dịch bằng kiềm (hoặc acid) tùy thuộc vào tác nhân xúc tác là aicd hay kiềm để đưa pH về khoảng 6,5÷7. Sau đó sẽ bổ sung NaCl đến khi nước tương đạt nồng độ 23÷ 25%. Ưu điểm Nhược điểm + Thời gian và quy trình sản xuất được rút ngắn. + Hiệu suất thủy phân cao, giàu acid amin, + Độc hại với công nhân sản xuất do sử dụng acid mạnh, kiềm mạnh, áp suất cao, nhiệt độ cao. + Sinh ra chất 3MCPD Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 13 - hương vị thơm ngon. với hàm lượng cao, gây độc cho người tiêu dùng. + Phá hủy 1 số aicd amin trong quá trình thủy phân như Lysin, Arginin, Cystein, Tryptophan. 2.1.2.Công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men Đối với phương pháp sản xuất nước tương lên men, cơ sở khoa học của nó là tận dụng hệ enzyme của vi sinh vật bằng cách cho vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm, sau đó sử dụng hệ men này để thủy phân protein có trong nguyên liệu thành nước tương. Enzyme này có thể tạo ra bằng cách nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường riêng rồi đưa vi sinh vật vào nguyên liệu. Dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật, thành phần của nước chấm thu được chủ yếu là acid amin, peptone, peptid trọng lượng phân tử nhỏ, giúp cơ thể dễ đồng hóa và hấp thu. Ưu điểm Nhược điểm + Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, giá thành không cao, phù hợp với điều kiện sản xuất ở địa phương, vốn đầu tư ban đầu không lớn, không cần sử dụng thiết bị chịu nhiệt, chịu kiềm, chịu áp suất và nhiệt độ cao + Không độc hại với + Hiệu suất thủy phân không cao. + Thời gian và quy trình sản xuất kéo dài hơn phương pháp hóa giải, cần thêm công đoạn nuôi mốc giống để thủy phân. Công nghệ sản xuất nước tương GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang - 14 - công nhân. + Điều kiện sản xuất nhẹ nhàng, ôn hòa như nhiệt độ không quá cao, pH trung tính hoặc aicd yếu, áp suất thường. + Không tổn hao acid amin trong quá trình sản xuất. 2.1.3. Công nghệ sản xu