BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ TP HCM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU TÌM HIỂU VÀ NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG BẰNG NẤM MỐC ASPERGILLUS ORYZAE Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VI SINH Sinh viên thực MSSV: 0811110040 : LÊ THỊ PHƯƠNG LAN Lớp: 08CSH2 TP Hồ Chí Minh, 2011 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp, đề tài “ Bước đầu tìm hiểu nghiên cứu tổng quan quy trình sản xuất nước tương nấm mốc Aspergillus oryzae” công trình nghiên cứu cá nhân tơi, sở nghiên cứu tài liệu, lý thuyết, không chép hình thức Các số liệu, kết báo cáo khóa luận tốt nghiệp trung thực Nội dung báo cáo có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, sách, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu tham khảo Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả khóa luận Lê Thị Phương Lan Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM, khoa Môi trường Công nghệ sinh học nơi mà ba năm qua em học tập, quý thầy cô tham gia giảng dạy lớp 08CSH, hết lịng giảng dạy, bảo tận tình cho em lớp em kiến thức chuyên môn bổ ích với tinh thần trách nhiệm cao từ cho em có lượng kiến thức cần thiết cho sau mà cịn rèn luyện cho em kiến thức đạo đức hành trang để em tự tin bước vào đời Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Thu Hương giúp đỡ em hướng dẫn em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này, giáo viên chủ nhiệm dìu dắt tập thể lớp 08CSH suốt khóa học trường Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn kính chúc tất thầy cô khoa Môi trường Công nghệ Sinh học dồi sức khỏe, công tác tốt thành công sống MỤC LỤC Trang bìa phụ Lời cam đoan Mục lục Lời mở đầu Nội dung trang Phần 1: Lời mở đầu 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Nhiệm vụ đề tài Phương pháp nghiên cứu Kết cấu khóa luận tốt nghiệp Phần 2: Nội dung Chương 1: Sơ lược nước tương 1.1 Nước tương gì? 1.2 Các phương pháp chế biến nước tương 1.2.1 Phương pháp thủy phân 1.2.2 Phương pháp lên men vi sinh vật 1.3 – MCPD gì? 1.3.1 Thực phẩm có chứa – MCPD? 1.3.2 Điều kiện hình thành độc tố 1.3.3 3- MCPD gì? Phát sinh nào? 1.3.4 Làm giảm 3- MCPD chế biến nước tương phương pháp thủy phân Chương 2: Nguyên liệu sản xuất nước tương 10 2.1 Nguồn protein 10 2.1.1 Đậu nành 10 2.1.2 Bánh dầu đậu phộng 13 2.2 Nguồn tinh bột 14 i 2.2.1 Gạo nếp 14 2.2.2 Gạo tẻ 15 2.2.3 Bột mì 15 2.2.4 Bắp 16 2.3 Vi sinh vật chế biến nước tương 16 2.3.1 Nấm mốc Aspergillus oryzae 17 2.3.2 Quá trình làm mốc giống 18 2.3.2.1 Nuôi cấy mốc bình tam giác 18 2.3.2.2 Nuôi cấy mốc khay 20 2.3.2.3 Các điều kiện nuôi cấy Aspergillus oryzae 22 2.4 Các thành phần khác 23 Chương 3: Hóa sinh sản xuất nước tương 24 3.1 Biến đổi hoạt động enzyme hàm lượng đường khử trìnhn ủ mốc tương 25 3.2 Biến đổi hoạt động enzyme hàm lượng dạng đạm trình làm nước đậu 26 3.3 Biến đổi sau ủ tương 27 Chương 4: Quy trình sản xuất nước tương 28 4.1 Phương pháp hóa giải 28 4.2 Phương pháp lên men 30 4.3 Phương pháp lên men kết hợp phương pháp hóa giải acid 33 4.4 Các phương pháp khác 37 4.5 Tiêu chuẩn nước tương y tế 42 4.5.1 Tiêu chuẩn độ đạm 43 5.2 Phương pháp cảm quan 45 4.5.3 Tiêu chuẩn vi sinh vật độc tố 47 Phần 3: KẾT LUẬN 49 Tài liệu tham khảo ii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Các loại đậu nành 10 Hình 2.2: Nấm mốc Aspergillus oryzae 17 Hình 4.1: Các loại nước tương có thị trường Việt Nam 41 Hình 4.2: Các loại nước tương có thị trường giới 42 Bảng 1.1: Giới hạn tối đa 3- MCPD cho phép nước chấm Bảng 2.1: Thành phần hóa học đậu nành 10 Bảng 2.2: Thành phần acid đậu nành 11 Bảng 2.3: Thành phần hydratecarbon đậu nành 12 Bảng 2.4: Thành phần khoáng đậu nành 12 Bảng 2.5: Thành phần vitamin đậu nành 13 Bảng 2.6: Thành phần hóa học gạo nếp 14 Bảng 2.7: Thành phần hóa học trung bình gạo tẻ 15 Bảng 2.8: Thành phần hóa học bột mì 15 Bảng 2.9: Thành phần hóa học bắp 16 Bảng 4.1: Bảng so sánh phương pháp 39 Bảng 4.2: Chỉ tiêu độ đạm nước tương Việt Nam 43 Bảng 4.3: Chỉ tiêu độ đoạm sở sản xuất phân cấp chất lượng nước tương 43 Bảng 4.4: Phân cấp chất lượng sản phẩm 46 iii KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP PHẦN I: LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Nước chấm lên men nước mắm, tương, chao, nước tương,…là loại thực phẩm truyền thống phổ biến sử dụng dân gian từ xa xưa, đặc biệt nước châu Á Nước chấm vừa thực phẩm giàu chất dinh dưỡng chứa nhiều amino acid, vừa có tính gia vị giúp ăn ngon miệng Về chất, tất loại nước chấm lên men sản phẩm thủy phân nguyên liệu giàu protein đông vật thực vật, nhờ tác động thủy giải acid, kiềm hay enzyme protease Thành phần nước chấm amino acid, nước peptide Nước tương sản phẩm làm từ nguyên liệu chủ yếu từ đậu nành Thật nước chấm làm từ nguyên liệu đậu nành có hai loại “ nước tương tàu vị yểu” Hai loại có tên khác để phân biệt phương pháp làm sản phẩm khác “tàu vị yểu” sản phẩm phân giải nguyên liệu đạm acid vô cơ, “nước tương” sản phẩm lên men Nhưng tượng trưng gia vị có màu đen, vị mặn có hương thơm đặc trưng Nước tương sản phẩm nước chấm sử dụng rộng thích hợp cho người ăn chay người ăn mặn đặc biệt nước Châu Á Ở Nhật, sản phẩm gọi shoyu: có loại, loại lên men (fermented shoyu) loại hóa giải (chemical shoyu) Sản phẩm tương tự Trung Quốc gọi Chiang yu, Indonexia Tao yu, Philippin Tayu Ngoài phương Tây gọi Shoysauce ( nước xốt đậu nành) Nước tương giàu acid amin có mùi vị đặc trưng nên dùng bữa ăn vừa có lợi cho sức khoẻ vừa tạo thêm vị ngon cho ăn đồng thời cung cấp cho thể lượng đạm dễ hấp thu định Ngày nay, người ta làm thêm nước chấm theo phương pháp hóa giải có giá trị dinh dưỡng, hương vị thơm ngon độ chua thấp Ngoài ra, sản xuất theo phương pháp hóa giải nhanh hơn, suất cao Tuy nhiên nước tương sản xuất với mức giống SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP chủng, đảm bảo điều kiện vơ khuẩn tốt hương thơm ngon, có vị đặc trưng riêng Vì có nhiều người thích ăn loại nước tương Mục tiêu đề tài Hiện nay, để đáp ứng với nhu cầu cao người tiêu dùng, phương pháp sản xuất tương theo kiểu thủ công truyền thống chuyển dần sang hướng quy mô công nghiệp đại Đây lý tơi thực đề tài “Tìm hiểu quy trình sản xuất nước tương nấm mốc Aspergillus oryzae” Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu để làm tăng sản lượng chất lượng nước tương công nghệ sản xuất truyền thống đại Nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu nguyên liệu dùng sản xuất nước tương Nghiên cứu quy trình sản xuất nước tương bao gồm quy trình sản xuất truyền thống quy trình sản xuất đại Phương pháp nghiên cứu Thu thập nghiên cứu tài liệu, lý thuyết Kết cấu khóa luận tốt nghiệp Nội dung khóa luận bao gồm phần chính: PHẦN I: LỜI MỞ ĐẦU PHẦN II: NỘI DUNG (bao gồm chương) Chương 1: Sơ lược nước tương Chương 2: Nguyên liệu sản xuất nước tương Chương 3: Những biến đổi hóa sinh sản xuất nước tương Chương 4: Các quy trình sản xuất nước tương PHẦN III: KẾT LUẬN SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP PHẦN II: PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC TƯƠNG 1.1 Nước tương gì? Xì dầu hay nước tương (phương ngữ miền nam Việt Nam) loại nước chấm dạng lỏng, màu nâu, có vị mặn thủy phân từ protein thực vật gọi chung HVP (hydrolyzed vegetable protein) Nước chấm có nguồn gốc từ Trung Quốc sử dụng phổ biến ẩm thực Châu Á khu vực Đông Á Đông Nam Á 1.2 Các phương pháp chế biến nước tương Nước tương chế biến theo phương pháp chủ yếu: phương pháp thủy phân hóa chất phương pháp lên men vi sinh vật 1.2.1 Phương pháp thủy phân Phương pháp thủy phân (hay phương pháp hóa giải): Ngun liệu ngâm, nấu sơi nhiệt độ 1100- 1200C với acid Clohydric 15- 16% 18- 24h, sau sơi để nguội hồn tồn, lọc rửa dịch thủy phân, trung hòa natri hydrocid natri cacbonat đến pH từ 5- (nếu pH thấp có vị chua, pH cao có vị đắng, mùi nồng), thêm muối vào cô đặc đến hàm lượng đạm cần thiết (tiêu chuẩn đạm: 10-22g/l) Sau đem trùng, vô chai, bảo quản phân phối tiêu thụ Ưu điểm: - Rút ngắn thời gian lên men từ 2-3 tháng tháng so với phương pháp lên men bình thường - Tận dụng bã sau lọc để lên men tạo chế phẩm sinh học giàu đạm enzym dùng nuôi trồng thủy sản chăn ni - Chi phí đầu tư thấp, đơn giản, nhanh Nhược điểm: - Khơng kiểm sốt chất lượng sản phẩm ( hóa chất sử dụng khơng theo quy định, không rõ nguồn gốc) SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP - Sản phẩm khơng an toàn cho người sử dụng 1.2.2 Phương pháp lên men vi sinh vật Phương pháp lên men vi sinh vật: Chủ yếu dựa vào tác dụng enzyme (men) thu từ mốc giống chọn lọc nuôi cấy để thủy phân protid glucid nguyên liệu thực vật Mốc giống nuôi môi trường thạch nhân cấy vào hỗn hợp khô đậu tương (bã đậu nành) khô lạc (bánh dầu đậu phộng) bột mì (bột làm bánh mì khơng phải bột khoai mì) hấp chín, đánh tơi để nguội Sau đó, ủ mốc nhiệt độ ấm (30-35oC), nơi thống khí, có độ ẩm tương đối khơng khí 90% Khi giai đoạn phát triển mốc kết thúc, làm tơi nguyên liệu lên mốc, pha trộn vào dung dịch nước muối 20% theo tỷ lệ từ 25-30% đem ủ ấm nhiệt độ 50-60oC Sau chiết rút pha tiếp nước muối vào tiếp tục chiết rút nước tương, (nước cốt hay nước 1, nước 2, nước 3, ) Các lị tương sản xuất tiểu thủ cơng nghiệp thường thu nhận giống từ tự nhiên nên suất chất lượng thường không ổn định Nấm mốc Aspergillus oryzae sinh enzym amylase, invertase, maltose, protease catalase có khả phân giải tinh bột, protein thành đường, acid amin Nấm mốc Aspergillus oryzae tác nhân chủ yếu lên men sản xuất nước tương theo phương pháp vi sinh vật Trong công nghiệp người ta nhân giống nấm mốc để sản xuất tương Nấm mốc Aspergillus flavus mốc vàng giống Aspergillus oryzae khác Aspergillus flavus có kích thước nhỏ (chiều cao cuống sinh bào tử từ 0,4-1mm so với Aspergillus oryzae từ 1-2 mm) Nấm mốc sinh độc tố Aflatoxin gây ung thư Ưu điểm: - Chọn số chủng Aspergillus oryzae có họat tính Alpha Amylase protease cao, khơng sinh aflatoxin, lên men ổn định SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nồng độ HCl - Thường 36-37% - Qua thực nghiệm người ta phải hạ nồng độ xuống (16-25%) để tránh gây cháy nguyên liệu - Tùy thiết bị mà ta sử dụng nồng độ khác Thiết bị thủ công, sử dụng nồng độ thấp 16% để bốc nồng độ đậm đặc, cịn thiết bị cơng nghiệp sử dụng nồng độ cao Trung hòa Dùng Na2CO3 NaOH để trung hòa lượng axit dư HCl + Na2CO3 > NaCl + CO2 + H2O Người ta sử dụng Na2CO3 nhiều muối khơng gây độc cho cơng nhân NaOH, sản phẩm tạo CO2 bay hơi, bay kéo theo mùi, vị không mong muốn bay theo Sau thủy phân làm nguội dịch xuống 50-600C dung NaOH Na2CO3 để trung hòa lượng HCl dư điều chỉnh pH nước chấm đến pH thích hợp (pH= 5-5,8) Ở mơi trường axit yếu nước chấm có mùi vị thơm ngon Nếu dư NaOH nước chấm nồng, ngược lại trung hịa chưa đến pH thích hợp nước chấm chua Làm nguội xuống 50-600C trung hịa vì: • Nếu nhiệt độ cao, trung hòa sinh nhiệt làm cho nhiệt độ dịch lúc tăng cao làm cho acid amin bị phân hủy • Nếu nhiệt độ thấp tốt kéo dài thời gian Khi trung hòa bật cánh khuấy lên cho từ từ NaOH vào không để bọt trào gây tai nạn cho người công nhân tránh cháy khét cục Lọc SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN 36 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Sau trung hòa đem dịch lọc Mục đích: Tách dịch thủy phân khỏi bã Bã gồm chất khơng hịa tan hệ keo Nếu sản xuất giới sử dụng máy lọc khung bản, li tâm Nếu sử dụng thủ công dung chum vải lọc với rổ, rá Lọc lần 1, nước lọc chứa thùng phuy, sơ chậu … sau bã đổ vào nước nóng ngâm lọc tiếp lần Nước lọc nước lọc phối trộn với để riêng, tùy thuộc vào nơi sản xuất, muốn sản xuất loại tương có độ đạm Sau bổ xung thêm muối đến nồng độ 240g/l Thanh trùng Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật, cải thiện màu ( cho đậm hơn), cô đặc - Nhiệt độ trùng: 75-800C - Thời gian: 20-30 phút Tiếp theo bổ sung thêm chất chống mốc C 6H5COONa: 0,07 – 0,1% Sau nước tương chứa thùng inox khoảng thời gian tuần Là giai đoạn để ổn định nước tương (hay lên men phụ) Sau bơm lọc, chiết rót vào chai >bảo quản Ưu nhược điểm phương pháp: Ưu điểm: - Thời gian sản xuất rút ngắn - Nồng độ 3- MCPD nức độ cho phép - Mùi vị người tiêu dùng ưa chuộng - Giá thành ổn định Nhược điểm: - Cần thiết bị đại đảm bảo cho người sử dụng 4.4 Các phương pháp khác [11], [13] Kết hợp thủy phân axit với thủy phân enzym Có thể thực thuỷ phân enzym trước sau thuỷ phân axit thuỷ phân axit sau thuỷ phân enzym SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN 37 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bánh dầu Xay nhỏ Thanh trùng Chỉnh pH Enzyme Thủy phân HCl Thủy phân Để nguội Na2CO3 Trung hịa Lọc thơ Phụ gia Bã Phối chế Nấu, lọc Lọc tinh Nước tương SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN 38 NaCl KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Việc sử dụng enzym protease kết hợp axit xúc tác trình thủy phân có ưu điểm : - Giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại - Giảm thiểu nhiễm mơi trường, rút ngắn thời gian sản xuất - Có thể sản xuất hệ thống thiết bị sẵn có - Công nghệ enzyme kết hợp axit Mỗi phương pháp sản xuất cho sản phẩm có tên gọi khác mùi vị khác Tùy vào thị trường mà nhà sản xuất chọn loại sản phẩm thích hợp cần phải đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm Các enzyme sử dụng sản phẩm enzyme Novo JECFA ( Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives FCC( Food Chemical Codex) công nhận đạt tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm công bố chất lượng với Bộ Y tế Việt Nam Ngồi phương pháp người ta cịn sử dụng acid Clohidric nồng độ cao cho vào xương động vật, lông gà, lông vịt ( nguyên liệu giàu đạm) Nên trình tiếp xúc, HCl phản ứng với chất béo nguyên liệu , cho amino acid độc tố 3- MCPD Sau trung hịa Natri hidroxit dùng mật đường để tạo màu Tuy nhiên, lông gà, lông vịt thường chứa nhiều chất thạch tín (arsenic) chì chất cực độc hệ tiêu hóa, hệ thần kinh chưa kể đến trình thủy phân acid Clohidric, sản phẩm có 3-MCPD 1,3 DCP điều tất nhiên Bên cạnh đó, lơng thu gom lại dơ bẩn không hợp vệ sinh Vì nước tương làm từ lơng gà, vịt có giá thành rẻ từ 1000- 1500 đồng/lít SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN 39 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 4.1: Bảng so sánh phương pháp Phương pháp công Đặc điểm Tính chất sản nghệ cơng nghệ phẩm Hóa học Acid Ưu điểm Tác chất Khơng thủy phân tồn chứa chất rẻ HCl đặc Nhược diểm an Chi phí hóa Tiêu lượng, 3-MCPD, Thời gian nhiễm 1,3- DCP ngắn trường nhân Tạo hao chất rẻ, thời lượng phân aminoacid, NaOH Lysinoalamin ăn mòn thiết gian ngắn bị đặc Tác nhân An tồn Ít thủy Vi sinh mơi D- Chi phí hóa Tiêu Tác thủy Kiềm hao tiêu hao Diện tích nhà phân lượng xưởng lớn vi sinh Thời vật kéo dài Enzyme Enzyme Tác thủy gian nhân An toàn, mùi Giảm 80% Sử dụng phân vị điều lượng, nhiều loại enzyme chỉnh thời gian enzyme, ngắn chi phí cao Hiệu suất tối đa 70% 70% Chi Enzyme Tác chất An toàn, mùi Giảm kết hợp thủy phân vị khơng khác lượng enzyme phí cao chủ yếu biệt Thủy phân hóa chất enzyme acid 85% protein SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN 40 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 4.1 : Các loại nước tương có thị trường Việt Nam SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN 41 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 4.2 : Các loại nước tương thị trường giới 4.5 Tiêu chuẩn nước tương y tế Nước chấm lên men phải làm từ nguyên liệu giàu protein có nguồn gốc thực vật, theo phương pháp vi sinh vật hay phương pháp hóa học… Nước tương phải chế biến theo quy trình cơng nghệ Nước tương sản xuất theo phương pháp vi sinh vật phải dùng chủng Aspergillus oryzae khơng có độc tố SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG LAN 42 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Các loại hóa chất, dụng cụ dùng cho sản xuất nước tương không gây độc loại quy định y tế cho chế biến thực phẩm 4.5.1 Tiêu chuẩn độ đạm [13], [14] 4.5.1.1 Độ đạm nước tương ? Độ đạm nước tương nồng độ Nitơ tồn phần, nói cách khác số protein tính theo đơn vị g/l 4.5.1.2 Phân loại hạng nước tương dựa vào độ đạm : Theo tài liệu nước chấm yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN : 1763- 86), việc phân chia hạng nước tương dựa theo phương pháp sản xuất chất lượng mà nước tương chia thành hạng I, II, III Trong đó, tiêu hóa học nước tương : Bảng 4.2 : Tiêu chuẩn độ đạm nước tương Việt Nam TCVN : 1763- 86 Hàm lượng Nitơ tổng số Phân hạng ( g/l) Nước tương N>= 12 I N>=10 II N6,5N I Miền Nam