Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nem vỏ bưởi (nem chay)

tôi trong suốt thời gian làm luận văn vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn cô Lê Mỹ Hồng đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn !!! Cần thơ, ngày 15 tháng 6 năm 2007 Nguyễn Sơn Tùng Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ii TÓM TẮT Sản phẩm nem chay là sản phẩm rất được ưa chuộng nhờ vào mùi thơm đặc trưng, cảm giác ngon miệng và giúp cho quá trình tiêu hóa được dễ dàng hơn. Với mục đích tạo ra sản phẩm nem chay có chất lượng ổn định, có giá trị cảm quan cao và có thể bảo quản được lâu, tôi đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ở các công đoạn của quy trình chế biến. • Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối ngâm nguyên liệu, nhiệt độ chần và thời gian chần đến quá trình loại chất đắng của vỏ bưởi. • Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ muối, đường đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm. • Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến thời gian bảo quản sản phẩm. Sau thời gian tiến hành thí nghiệm, kết quả thu nhận được như sau: • Qua khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối ngâm nguyên liệu, nhiệt độ chần và thời gian chần cho thấy sản phẩm có cấu trúc chắc giòn và giá trị cảm quan cao nhất ở nồng độ muối ngâm nguyên liệu là 2%, nhiệt độ chần vào khoảng 75-80oC và thời gian chần là 2 phút. • Qua khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ muối, đường đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm cho thấy sản phẩm có hương vị đặc trưng, vị chua ngọt hài hoà ở tỉ lệ muối 4%, đường 22% sau 2 ngày lên men. • Qua khảo sát ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến thời gian bảo quản sản phẩm có thể thấy rằng ở điều kiện nhiệt độ lạnh và bao gói hút chân không thì sản phẩm bảo quản được lâu nhất (15 ngày kể từ sau lên men). Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iii MỤC LỤC Lời cảm tạ .......................................................................................................i Tóm tắt .......................................................................................................... ii Mục lục..........................................................................................................iii Danh sách hình .............................................................................................. v Danh sách bảng..............................................................................................vi CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................... 1 1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................ 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 1 CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................. 3 2.1 Sơ lược về nguyên vật liệu ................................................................... 3 2.1.1. Vỏ bưởi........................................................................................ 3 2.1.2.Đu đủ............................................................................................ 4 2.1.3. Muối ăn ....................................................................................... 4 2.1.4. Đường .......................................................................................... 4 2.1.5. Lá vông nem.................................................................................. 5 2.2. Cơ sở lý thuyết về quá trình lên men Lactic........................................... 6 2.2.1. Vi sinh vật trong lên men lactic ..................................................... 6 2.2.2. Các dạng của quá trình lên men lactic........................................... 9 2.2.3.Các giai đoạn hoạt động của vi sinh vật trong lên men lactic ......... 9 2.2.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic................... 10 CHƯƠNG III. PHƯƠNG TIỆN - PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM...... 12 3.1 Phương tiện nghiên cứu.......................................................................... 12 3.1.1 Thời gian và địa điểm .................................................................... 12 3.1.2 Nguyên vật liệu........................................................................................ 12 3.1.3. Thiết bị, dụng cụ ........................................................................... 12 3.2 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 12 3.2.1. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 12 3.3 Quy trình thí nghiệm .............................................................................. 13 Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iv 3.4 Nội dung và bố trí thí nghiệm................................................................. 13 3.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối ngâm, nhiệt độ chần và thời gian chần đến quá trình loại chất đắng của vỏ bưởi ................ 13 3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối, đường đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm. ........................................................ 15 3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát điều kiện bảo quản sản phẩm. .................. 16 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ THẢO LUẬN................................................... 17 4.1 Kết quả phân tích thành phần của nguyên liệu......................................... 17 4.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối ngâm nguyên liệu, nhiệt độ chần, thời gian chần đến quá trình loại chất đắng của vỏ bưởi.... 17 4.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ muối, đường đến giá trị cảm quan và quá trình lên men của sản phẩm.......................................................... 22 4.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến sự biến đổi acid và mật số vi sinh vật của sản phẩm trong thời gian bảo quản (% acid, tính theo acid lactic) ................................................................... 28 CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................... 31 5.1 Kết luận ................................................................................................. 31 5.2 Đề nghị ................................................................................................... 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 34 PHỤ LỤC Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng v DANH SÁCH HÌNH Hình 4.1. Ảnh hưởng của thời gian chần và nồng độ muối ngâm đến độ cứng của sản phẩm ở nhiệt độ chần 70-75oC............................. 20 Hình 4.2. Ảnh hưởng của thời gian chần và nồng độ muối ngâm đến độ cứng của sản phẩm ở nhiệt độ chần 75-80oC............................. 21 Hình 4.3. Ảnh hưởng của thời gian chần và nồng độ muối ngâm đến độ cứng của sản phẩm ở nhiệt độ chần 80-85oC..............................21 Hình 4.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến hàm lượng acid của sản phẩm trong quá trình lên men với tỉ lệ đường 18%.................................. 24 Hình 4.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến hàm lượng acid của sản phẩm trong quá trình lên men với tỉ lệ đường 20%.................................. 24 Hình 4.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến hàm lượng acid của sản phẩm trong quá trình lên men với tỉ lệ đường 22%.................................. 25 Hình 4.7. Ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến hàm lượng acid của sản phẩm trong quá trình lên men với tỉ lệ đường 24%.................................. 25 Hình 4.8. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến sự biến đổi acid sản phẩm trong thời gian bảo quản .................................................29 Hình 4.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến sự biến đổi acid sản phẩm trong thời gian bảo quản. ........................................ 29 Hình 4.10 Sản phẩm nem chay từ vỏ bưởi ........................................................... 33 Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng vi DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1. Chỉ tiêu cảm quan đường saccharose.............................................. 5 Bảng 3.1. Quy trình chế biến nem chay từ vỏ bưởi........................................ 13 Bảng 4.1. Thành phần hoá học của vỏ bưởi................................................... 17 Bảng 4.2. Thành phần hoá học của đu đủ ...................................................... 17 Bảng 4.3. Thành phần hoá học của sản phẩm nem chay vỏ bưởi ................... 17 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của quá trình chần và nồng độ muối ngâm nguyên liệu đến giá trị cảm quan của sản phẩm. ........................... 17 Bảng 4.5. Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ muối ngâm đến giá trị cảm quan của sản phẩm. ............................................... 18 Bảng 4.6. Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến giá trị cảm quan của sản phẩm. ............................................... 18 Bảng 4.7. Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian chần đến giá trị cảm quan của sản phẩm. ............................................... 18 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của quá trình chần và nồng độ muối ngâm nguyên liệu đến độ cứng của sản phẩm............................................................. 19 Bảng 4.9. Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ muối ngâm đến độ cứng của sản phẩm............................................................. 19 Bảng 4.10. Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ chần đến độ cứng của sản phẩm. .......................................................... 20 Bảng 4.11. Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian chần đến độ cứng của sản phẩm. .......................................................... 20 Bảng 4.12. Ảnh hưởng của tỉ lệ muôi, đường đến biến đổi acid (% acid, tính theo acid lactic) của sản phẩm trong quá trình lên men........................................................................................ 22 Bảng 4.13. Kết quả thống kê ảnh hưởng của tỉ lệ đường đến sự biến đổi hàm lượng acid sản phẩm trong quá trình lên men. ...................... 22 Bảng 4.14. Kết quả thống kê ảnh hưởng của tỉ lệ muối đến sự biến đổi hàm lượng acid sản phẩm trong quá trình lên men. ...................... 23 Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng vii Bảng 4.15. Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian lên men đến sự biến đổi hàm lượng acid sản phẩm trong quá trình lên men (% acid, tính theo acid lactic)........................................................ 23 Bảng 4.16. Kết quả thống kê ảnh hưởng của tỉ lệ muối, đường đến giá trị cảm quan của sản phẩm. .................................................... 26 Bảng 4.17. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến sự biến đổi acid của sản phẩm trong thời gian bảo quản. ....................................... 28 Bảng 4.18. Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến sự biến đổi acid của sản phẩm trong thời gian bảo quản. .................. 28 Bảng 4.19. Kết quả thống kê ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến sự biến đổi acid của sản phẩm trong thời gian bảo quản. .................. 28 Bảng 4.20. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến sự biến đổi mật số vi sinh vật trong thời gian bảo quản. ................................. 30 Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng viii CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là nước có nền khí hậu nhiệt đới gió mùa, thuận lợi trong việc trồng các loại cây ăn trái, đặc biệt là các loại quả thuộc họ citrus. Trong đó, bưởi là loại cây được trồng phổ biến ở các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long và nổi tiếng với giống bưởi Năm Roi, là một trong những mặt hàng xuất khẩu mũi nhọn và có giá trị kinh tế rất cao của nước ta. Bên cạnh đó, bưởi là loại trái cây cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho cơ thể. Phần thịt bưởi có vị ngọt chua rất đặc trưng, tính mát không độc, có tác dụng tốt đối với bệnh nhân tiểu đường, cao huyết áp. Song song đó, vỏ bưởi được tận dụng để chế biến nhiều món ăn đặc sản của miền Tây Nam Bộ với mục đích đa dạng hoá các sản phẩm từ bưởi, đồng thời có thể tận dụng triệt để các thành phần từ quả bưởi đem lại, làm tăng thu nhập cho người làm vườn và nâng cao giá trị kinh tế của quả bưởi. Có thể nói, các món ăn đặc trưng được chế biến từ vỏ bưởi như là nem vỏ bưởi, chè vỏ bưởi, mứt vỏ bưởi,... là những món thật giản dị và mộc mạc nhưng không kém phần hấp dẫn với hương vị đặc trưng của nó. Nem bưởi là một sản phẩm đang rất được người tiêu dùng ưa chuộng, không chỉ với hương vị đặc trưng thơm ngon mà nem bưởi còn là sản phẩm có chứa nhiều chất xơ, pectin, acid lactic có tác dụng giải độc chất phát sinh trong quá trình tiêu hoá thức ăn và kích thích nhu động ruột giúp quá trình tiêu hoá dễ dàng hơn. Sản phẩm nem bưởi là sản phẩm của quá trình lên men, trong đó vi sinh vật đóng vai trò rất quan trọng nhưng chủ yếu là vi khuẩn lactic. Trong thực tế ở nước ta, việc bảo quản và kéo dài thời gian sử dụng của nem bưởi là một vấn đề vô cùng khó khăn, vì việc chế biến chủ yếu được thực hiện ở quy mô thủ công mà chưa có một quy trình chế biến hoàn thiện trên cơ sở khoa học nào. Do đó, đề tài “Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nem vỏ bưởi” được tiến hành để khảo sát các yếu tố có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, để nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng ổn định, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nem chua từ vỏ bưởi, để tìm ra điều kiện chế biến thích hợp, làm cho sản phẩm có chất lượng tốt và giá trị cảm quan cao. Với các khảo sát: • Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối ngâm, nhiệt độ chần và thời gian chần đến quá trình loại chất đắng của vỏ bưởi Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ix • Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường, nồng độ muối đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm • Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện bảo quản đến chất lượng sản phẩm Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng x CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU 2.1.1 Vỏ bưởi Bưởi có tên tiếng Anh là Grapefruit, thuộc họ Citrus, có nguồn gốc từ Ấn Độ, Malaysia. Ở Việt Nam, bưởi là loại cây sống lâu năm, thường rụng lá vào mùa đông hoặc mùa khô, đến cuối tháng hai đầu tháng ba cây ra lá non và bắt đầu mùa hoa quả. Bưởi có nhiều công dụng, múi bưởi có màu trắng hơi vàng hoặc hồng thường được sử dụng để ăn hoặc dùng để chế biến nước bưởi đóng hộp. Lớp vỏ the bên ngoài có chứa nhiều tinh dầu, có tác dụng hổ trợ tiêu hoá và trị cảm cúm. Vỏ xốp trắng bên trong được sử dụng để chế biến nem bưởi chè bưởi. Thành phần chính của nem bưởi là phần vỏ bưởi xốp trắng. Lớp vỏ này dày khoảng 2cm, thường có vị đắng màu trắng, thành phần chủ yếu bao gồm cellulose, pectin, naringin, đường ramnose, vitamin A, D, hesperdin,... Phần vỏ này sau khi xử lý nhiệt sẽ tạo nên bột nhào có tác dụng liên kết các thành phần lại với nhau tạo cấu trúc dai đặc trưng của nem bưởi. Trong quả bưởi tươi, hàm lượng pectin trong cùi bưởi chiếm cao nhất 10 – 40%, hạt bưởi tươi chiếm 3 – 6%, vỏ ngoài chiếm 10%. Chất pectin trong vỏ bưởi tồn tại dưới dạng protopectin, thường ở dạng tập hợp với hemicellulose và cellulose. Nó không hoà tan trong nước nhưng dễ bị thuỷ phân bởi enzyme hay acid chuyển thành pectin. Sự chuyển protopectin thành pectin còn có thể thực hiện bằng cách đun nóng ở nhiệt độ 80oC trong môi trường acid nhẹ. Pectin là một chất keo, không cung cấp năng lượng nhưng có nhiều tác dụng trong phòng và chữa một số bệnh như: • Kéo dài thời gian tiêu hoá thức ăn trong ruột, có tác dụng làm tăng hấp thu dưỡng chất trong thức ăn • Giúp làm giảm hấp thu lipid, giảm hấp thu cholesterol toàn phần trong máu • Khống chế mức tăng đường huyết ở bệnh nhân tiểu đường • Chống táo bón • Cầm máu, sát trùng Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng xi 2.1.2 Đu đủ Đu đủ là thành phần không kém phần quan trọng trong chế biến nem vỏ bưởi. Nó liên kết chặt chẽ với vỏ bưởi tạo nên cấu trúc vừa dai, vừa giòn của sản phẩm nem. Đu đủ sử dụng trong chế biến nem là đu đủ còn xanh, bên trong thịt quả màu trắng hơi vàng, cấu trúc thịt quả còn cứng, vì nếu sử dụng loại quả gần chín, trong quá trình xử lý làm cho đu đủ bị mềm không đạt độ giòn như yêu cầu. 2.1.3 Muối ăn Muối ăn có tính sát trùng nhẹ, ức chế một số vi sinh vật nhưng không diệt được vi sinh vật ưa muối. Muối ăn còn góp phần tạo vị cho sản phẩm. Thành phần chủ yếu của muối ăn là NaCl, ngoài ra còn có những tạp chất như các chất khoáng không tan, các ion Ca2+, Fe2+, Fe3+. Lượng nước trong muối ăn thay đổi rất nhiều, nếu nồng độ của không khí lớn hơn 75% thì muối ăn hút ẩm nhiều. Trong muối ăn có nhiều CaCl2, MgCl2. Độ hoà tan của hai muối này lớn hơn độ hoà tan của NaCl rất nhiều. Khi nhiệt độ tăng thì độ tan của hai muối này rất cao. Do đó, nếu hàm lượng của hai muối này chiếm tỉ lệ cao trong muối ăn thì sẽ làm giảm đáng kể độ tan của muối NaCl. Nếu trong muối ăn có từ 0,15 – 0,18% muối CaCl2, MgCl2 thì muối ăn sẽ có vị đắng. Tiêu chuẩn muối ăn sử dụng trong sản phẩm là hàm lượng Ca2+, Mg2+ không vượt quá 0,7% (Ca2+ = 0,5%, Mg2+ = 0,1%). Trong chế biến nem chua, muối ăn có tác dụng hạn chế sự phát triển của một số vi khuẩn gây thối, kích thích sự phát triển của vi khuẩn lactic tạo ra sự lên men tốt, tạo sản phẩm đạt chất lượng cao. 2.1.4 Đường Đường sử dụng trong chế biến nem chủ yếu là đường saccharose, có công thức phân tử C11H22O11, là dạng tinh thể màu trắng, dễ hoà tan trong nước, độ hoà tan của đường tăng theo nhiệt độ hoặc giảm tuỳ theo tạp chất chứa trong nước. Tiêu chuẩn đường • Saccharose ≥ 99,62% • Đường khử ≤ 0,1% • Độ ẩm ≤ 0,07% • Hàm lượng tro ≤ 0,07% Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng xii Thường kiểm tra đường bằng phương pháp cảm quan. Bảng 2.1 Chỉ tiêu cảm quan đường saccharose Tên chỉ tiêu Mức chất lượng Hình dạng Mùi vị Màu sắc Dạng tinh thể tương đối đều, tươi khô, không vón cục Mùi vị cũng như dung dịch đường trong nước cất có vị ngọt, không có mùi vị lạ Tất cả các tinh thể đều là trắng óng ánh. Khi pha trong dung dịch nước thì thu được dung dịch đường trong suốt Đường là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho vi khuẩn lactic hoạt động sinh acid lactic. Ngoài ra, đường còn tạo vị ngọt cho sản phẩm. Nếu lượng đường trong sản phẩm không đủ thì độ acid trong sản phẩm không đạt yêu cầu, chất lượng kém và khó bảo quản. 2.1.5 Lá vông nem Lá vông thường được sử dụng để gói nem nên được gọi là lá vông nem. Cây vông nem thuộc họ đậu, có nguồn gốc ở vùng ven biển Đông Phi, phân bố khắp từ Châu Phi cho đến vùng nhiệt đới Nam Á, Đông Nam Á. Ở Việt Nam, cây vông mọc tự nhiên và được trồng rộng rãi ở các vùng núi thấp trung du và đồng bằng. Thành phần của lá vông nem gồm albuminoid 16,73%, carbohydrat 37,12%, N, K, hydroxyd 1,81%, acid phosphoric 0,5% (the Wealth of India, vol 3, 1952). Ngoài ra, trong thành phần lá vông nem có chứa các alkaloid có tác dụng ức chế thần kinh trung ương, làm yên tĩnh, gây ngủ, hạ nhiệt, hạ huyết áp, có tác dụng co bóp các cơ. Mặt khác, trong lá vông còn chứa một lượng vi khuẩn lactic tự nhiên nên từ rất lâu đời người dân đã sử dụng lá vông trong gói nem để có được sản phẩm nem chất lượng tốt. Vi sinh vật trong lá vông là những vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, chúng sống trong môi trường xung quanh và trên lá mà chúng thích nghi. Đối với nem chua là sản phẩm truyền thống có từ lâu đời, với kinh nghiệm dân gian, lá vông được sử dụng để gói nem chua và được dùng chung với nem để tạo nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Từ bề mặt lá, khi tiếp xúc với nguyên liệu, các vi sinh vật sẽ xâm nhập vào nguyên liệu, sử dụng nguồn dinh dưỡng trong nguyên liệu để phát triển và sinh acid. Mẫu lá đưa vào quá trình chế biến có mật độ vi sinh vật rất khác nhau nên lượng vi sinh vật ban đầu thâm nhập vào từng mẫu cũng khác nhau. Số lượng vi sinh vật tăng dần trong thời gian lên men và chúng bị ức chế bởi lượng acid sinh ra. Khi đó, Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng xiii nấm mốc bắt đầu phát triển làm cho bề mặt sản bị nhầy nhớt, có mùi ôi của lá úa làm giảm giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan của sản phẩm. 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC 2.2.1 Vi sinh vật trong lên men lactic a. Nhóm vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic được Pasteur tìm ra từ sữa bị chua. Vi khuẩn lactic thuộc về họ Lactobacteriaceae, chúng gồm những loài có cơ thể hình cầu, hình que ngắn. Thuộc loài gram dương, phần lớn không có khả năng chuyển động, không sinh bào tử. Chúng có thể lên men được các loại đường monosaccharid hoặc disaccharid nhưng không lên men được tinh bột (trừ loài Lactobacillus delbrueckii có khả năng đồng hoá được tinh bột). Một số vi khuẩn lactic không lên men được saccharose, số khác lại không sử dụng được maltose. Vi khuẩn lactic lên men dị hình có thể sử dụng được pentose và acid citric. Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau khi tạo thành acid lactic trong môi trường, như vậy khả năng chịu acid (hay độ bền acid) cũng rất khác nhau. Đa số các trực khuẩn đồng hình tạo acid cao hơn (khoảng 2 – 3,5%), liên cầu khuẩn (khoảng 1%). Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH = 3,8 – 4 (cầu khuẩn không thể phát triển được trong môi trường này). Hoạt lực lên men tốt nhất là trực khuẩn ở vùng pH = 5,5 – 6. Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của loài vi khuẩn lactic ưa ấm là khoảng 25 – 35oC, ưa nhiệt khoảng 40 – 55oC và ưa lạnh thì thấp hơn 5oC. Khi gia nhiệt khoảng 60 – 80oC, thì hầu hết vi khuẩn lactic bị chết sau 10 – 30 phút. Phân loại vi khuẩn lactic được xem là chưa hoàn thiện. Phần lớn phân loại theo hình dáng bên ngoài tế bào: cầu khuẩn xếp vào các giống Streptococcus và Leuconostoc, còn trực khuẩn thuộc giống Lactobacillus. Đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5 – 1,5µm. Các tế bào hình cầu xếp thành cặp hoặc chuỗi có chiều dài khác nhau, kích thước tế bào trực khuẩn từ 1 - 8µm, trực khuẩn đứng riêng lẻ hoặc xếp thành chuỗi. Vi khuẩn lactic được chia thành hai nhóm: nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình và nhóm vi khuẩn lên men lactic dị hình. • Nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình Lên men đường, cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (khoảng 90 – 98%). Gồm một số loại vi khuẩn sau: Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilum, Pediococcus cereviceae, Bacterium cucumeris fermentati, Bacterium brassiceae fermentati. Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng xiv Giống Streptococcus (Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus) là loài vi khuẩn không nha bào, có dạng liên cầu khuẩn, có khả năng lên men nhiều loại đường như: glucose, lactose, manose,... nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chúng là 30oC. Giống Lactobacillus (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilum) là giống được sử dụng rộng rãi, là loài có khả năng chịu đựng acid nhiều nhất. Flaming cùng cộng sự (1969) đã kết luận rằng, sự góp phần quan trọng nhất của vi khuẩn L.plantarum trong việc tạo mùi vị của sản phẩm lên men, là sự sinh ra hàm lượng acid để bảo quản và ngăn cản những vi sinh vật không mong muốn có thể sinh ra mùi vị xấu cho sản phẩm. Chúng có dạng hình que thẳng hoặc cong. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển: loại ưa ấm: 28 – 35oC, loại ưa nóng: 40 – 60oC. • Nhóm lên men lactic dị hình Nhóm này gây lên men phức tạp hơn. Chúng tạo nên trong môi trường ngoài acid lactic còn nhiều sản phẩm phụ khác như: acid acetic, rượu ethylic, CO2, H2, một số chất thơm (este, diacetil,...). Gồm có một số loại sau: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus pentoaceticus, Lactobacillus brevis, Bacterium-Coli aerogenes, Betabacterium brevis. Leuconostoc: có dạng hình cầu, nhưng trong môi trường acid tế bào dài ra và nhọn ở 2 đầu. Trong số đó loài Leuconostoc mesenteroides cùng với một số vi khuẩn lactic đồng hình khác như Lactobacillus plantarum tham gia nhiều vào việc chế biến rau muối chua. Lactobacillus pentoaceticus: là loài trực khuẩn không sinh bào tử. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chúng là 30 – 35oC (khi lên men glucose). Bacterium-Coli aerogenes: đây là giống đại diện chủ yếu của vi khuẩn lên men lactic dị hình. Có dạng hình que, không hình thành bào tử, nhiệt độ thích hợp là 35 – 38oC. Thường gặp loại này trong nước, trên bề mặt rau quả, trong ruột người và động vật, trong sữa chua,... Sản phẩm của vi khuẩn này là acid lactic, rượu ethylic, acid acetic, acid succinic, CO2, H2O và indol. b. Vi khuẩn butyric Là loại vi khuẩn yếm khí, vi khuẩn này xâm nhập vào sản phẩm, biến đường và acid lactic thành các acid bay hơi và acid butyric, H2, CO2. Acid butyric làm cho sản phẩm rau có mùi hôi thối, khó chịu. Vi khuẩn này tạo bào tử có khả năng chịu nhiệt cao. Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng xv c. Vi khuẩn gây thối Nhóm vi khuẩn này có khả năng phân huỷ các hợp chất hữu cơ chứa nitơ tạo ra hợp chất H2S, indol, NH3 gây mùi thối cho sản phẩm. Các vi khuẩn này có khả năng sinh bào tử, chịu nhiệt cao, gây hại cho sản phẩm trong quá trình bảo quản. • Loại hiếu khí: Mesentericus, Bacillus subtilis • Loại yếm khí: Bacillus putrificus, Bacillus botulinum d. Nấm men Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm có cấu tạo đơn bào và thường sinh sản theo lối nảy chồi. Nấm men phân bố rộng rãi trong tự nhiên (đất, nước, rau quả). Nấm men có thể hoạt động trong hầu hết quá trình lên men rau cải. Nấm men thường hoạt động trong giai đoạn lên men chính của quá trình, cho đến khi lượng carbohydrat không còn nữa. Lodder (1970) đã phân loại một số loài nấm men chủ yếu: Saccharomyces rosei, Saccharomyces delbrueckii, Torulopsis versatilis, Torulopsis caroliniana, Torulopsis holmii, Torulopsis etchellsii, Hansenula subpelliculosa, Hansenula anomala. Các loại nấm men có tính chất oxy hoá: Debaryomyces membranaefcien, Pichia ohmeri, Saccharomyces rouxii, Candida krusei. Nấm men oxy hoá có thể sử dụng acid lactic và hạ thấp độ acid của nước muôi tạo điều kiện cho các vi khuẩn gây hư hỏng phát triển. Acid sorbic được sử dụng để làm giảm sự phát triển của nấm men oxy hóa. e. Nấm mốc Nấm mốc phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có cấu trúc hình sợi phân nhánh, phát triển rất nhanh tạo thành màng sợi chằng chịt gọi là hệ sợi nấm. Nấm mốc là nhóm tạo khuẩn ty ở dạng bột màu xanh, màu vàng, trắng, đen,.... Nấm mốc là loại vi sinh vật hiếu khí. Nhiều loại nấm mốc có lợi được sử dụng trong công nghiệp sản xuất các chế phẩm enzyme tổng hợp acid hữu cơ... Nhưng bên cạnh đó một số loại gây hại như làm mốc sản phẩm thực phẩm, có thể gây bệnh cho người. Trong và sau quá trình lên men lactic thường gặp các loài mốc như Aspergillus, Cidium lactis,... Luận văn tốt nghiệp khóa 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng xvi 2.2.2 Các dạng của quá trình lên men lactic a. Dạng lên men đồng hình Nhóm vi khuẩn lactic điển hình có khả năng phân huỷ đường theo con đường đơn giản và tạo nên sản phẩm chủ yếu là acid lactic. Đay là quá trình lên men lactic điển hình hay còn gọi là lên men lactic đồng hình. C6H12O6 2CH3-CHOH-COOH + 22,5 kcal (Đường) (Acid lactic) Ở vi khuẩn lactic điển hình, sự chuyển hoá đường thành acid lactic đi theo con đường lên men rượu đến giai đoạn tạo thành acid pyruvic, acid này được khử bằng 2 nguyên tử hydro nhờ vào enzyme Lacticodehydrogenase để trở thành acid lactic. CH3-CO-COOH + 2H ↔ CH3-CHOH-COOH (Acid pyruvic) (Lacticodehydrogenase) (Acid lactic) b. Dạng lên men dị hình Nhóm vi khuẩn lactic không điển hình thì lên men phức tạp hơn gọi là lên men lactic không điển hình hay lên men lactic dị hình. Chúng tạo nên trong môi trường ngoài acid lactic còn nhiều sản phẩm phụ khác như: rượu ethylic, acid acetic, acid succinic, CO2,... Vi khuẩn lên men lactic dị hình rất cần thiết trong lên men nem chua vì chúng sinh ra các acid dễ bay hơi và một số chất thơm (este, diacetyl, acetaldehyd,...) tạo mùi vị ưa thích cho sản phẩm, chúng xuất hiện sớm trong quá trình lên men. 2C6H12O6 CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2-CH2-COOH + CH3-CH2OH (Đường) (Acid lactic) (Acid succinic) (Ethylic) + CH3-COOH + H2 + Q Số lượng các sản phẩm phụ phụ thuộc hoàn toàn vào giống vi sinh vật, vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh. Thông thường, nhóm vi khuẩn lên men dị hình cho ra 40% acid lactic, acid succinic gần 20%, acid acetic gần 10%, rượu ethylic gần 10% và các loại khí gần 20%. Vi khuẩn Butyric thuộc giống Clostridium, đây là trực khuẩn sinh bào tử, chuyển động, kị khí bắt buộc, nhi._.