1

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG & CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÀI GIẢNG

THỰC HÀNH

CÔNG NGHỆ LÊN MEN

Biên soạn: TS. Nguyễn Hoài Hương

- 2009 -

2

-

NỘI DUNG THỰC HÀNH Bài 1 : Lên men bia (25 tiết)

Bài 2 : Sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men/ kết hợp hóa giải (20

tiết)

Bài 3: Sản xuất yoghurt (15 tiết)

3

Bài 1: Lên men bia A. Lý thuyết

I. Giới thiệu

Bia là loại đồ uống có cồn và có gas đã có từ cổ xưa, thơm ngon và bổ dưỡng. Công

nghệ sản xuất bia đã xuất hiện trên thế giới hàng ngàn năm vào được du nhập vào

Việt Nam hơn một trăm năm nay.

Bia là đồ uống bắt nguồn từ Ai Cập cổ đại Độ cồn trong bia thấp (3-8%) và nhờ có CO2, khi rót bia tạo nên nhiều bọt gây sảng

khoái khi uống. Giá trị dinh dưỡng của bia khá cao, trong bia có nhiều vitamin nhóm

B và các nguyên tố vi lượng. Vì vậy công nghệ sản xuất bia không ngừng phát triển

và hoàn thiện trên thế giới.

II. Nguyên liệu và thiết bị

4

1. Nguyên liệu:

a) Có thể sản xuất bia thuần túy từ malt (đại mạch nảy mầm) hoặc có bổ sung thế

liệu (gạo, đại mạch…) để giảm giá thành. Khi nấu malt ở nhiệt độ thích hợp, tinh bột

malt sẽ được hệ enzyme amylase (alpha và beta amylase) gọi chung là diastase thủy

phân thành đường maltose.

Đại mạch (Hordeum distichum) Hạt đại mạch b) Hoa bia (hoa houblon): là nguyên liệu cơ bản thứ hai đứng sau malt trong công

nghệ sản xuất bia. Hoa bia làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng và làm

tăng khả năng tạo và giữ bọt. Thành phần chính của hoa bia mà ta quan tâm là các

chất đắng gồm acid đắng và nhựa đắng; tannin; tinh dầu. Trong công nghệ sản xuất

bia người ta sử dụng trực tiếp hoa bia hoặc chế phNm từ hoa bia bột hoa hay cao hoa

bia.

c) Nấm men Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces carlsbergensis là hai loại

nấm men thường được sử dụng để lên men bia. Các loài nấm men lên men bia thuộc

loại yếm khí tùy tiện. Khi có oxy chúng tăng sinh khối nhờ hô hấp tế bào, khi không

có oxy chung lên men tạo thành ethanol và CO2 theo phương trình:

5

Đường + Nitơ amine tự do + Nấm men + Oxy →→→→ Ethanol + CO2 + Nấm men

(150 g/l) + (150 mg/l) (1g/l) (25 mg/l) (45g/l) (42g/l) (5g/l)

Đặc tính lên men của hai loài nấm men này có nhiều điểm khác nhau dùng để lên men các loại bia khác nhau Đặc tính Nấm men nổi

Saccharomyces cerevisiae

Loại bia: Ale

Nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis

Loại bia: Lager Nhiệt độ lên men

10-25oC 0-10oC

Cơ chất Chủ yếu lên men đường đơn (glucose, fructose), đường đôi (saccharose, maltose), khó lên men đường tam (raffinose)

Lên men tốt glucose, mannose, galactose, fructose, saccharose, maltose và cả raffinose.

Khả năng lên men

Lên men mạnh trên bề mặt môi trường

Lên men mạnh trong lòng môi trường

Khả năng tạo bông, kết lắng

Kết bông trên bề mặt, bia khó trong tự nhiên

Kết chùm lắng xuống đáy, bia trong tự nhiên

Cấu tạo tế bào nấm men

6

Khu�n lạc nấm men (x 100) a) Nấm men lên men nổi b) Nấm men lên men chìm c) Nấm men dại

d) Phụ gia

Làm giảm độ cứng của nước: Al2(SO4)3, CaSO4;

Điều chỉnh pH = H2SO4, acid lactic, CaCl2

Chất chống oxy hóa: acid ascorbic

Chất tạo màu: caramen.

III. Yêu cầu chất lượng (TCVN7042:2002)

Bảng 1 – Yêu cầu cảm quan của bia hơi

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

1. Màu sắc Đặc trưng của từng loại sản phNm

2. Mùi Đặc trưng của bia sản xuất từ hoa houblon và malt đại mạch,

không có mùi lạ

3. Vị Đặc trưng của bia sản xuất từ hoa houblon và malt đại mạch,

không có vị lạ

4. Bọt Bọt trắng, mịn

5. Trạng thái Đặc trưng của từng loại sản phNm

Bảng 2 – Yêu cầu đối với các chỉ tiêu hoá lý

Tên chỉ tiêu Mức

1. Độ axit, số mililit NaOH 1 N trung hòa hết 100 ml bia hơi

đã đuổi

1,8

7

hết CO2, không lớn hơn

2. Hàm lượng diaxetyl, mg/l, không lớn hơn 0,2

3. Hàm lượng etanol (cồn), % (V/V) Theo tiêu chuNn đã được

công bố của nhà sản

xuất 4. Hàm lượng chất hoà tan ban đầu

Chỉ tiêu về kim loại nặng, vi sinh (xem TCVN7042:2002) IV. Sơ đồ công nghệ lên men bia malt thuần túy

Các quá trình chính trong công nghệ lên men bia:

1. Nấu bia: tinh bột dưới tác dụng của enzyme amylase trong malt (hoạt lực diastase

…). Khi nấu bia có thể liệu cần bổ sung enzyme để tăng vận tốc đường hóa. Enzyme

thường sử dụng: Termamyl nguồn gốc vi khuNn, chịu nhiệt.

Giản đồ nấu là đồ thị hướng dẫn quá trình nấu: sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian.

Các giai đoạn trong quá trình nấu bia:

Malt: nước trộn theo tỉ lệ 1:4 rồi đưa nhiệt độ lên 38 – 40oC trong 30 min. Điều chỉnh

pH về 5,5 bằng H2SO4. Khi này các enzyme hemicellulase, glucanase, protease được

hoạt hóa thủy phân glucan hoặc protein phức tạp bao quanh hạt tinh bột tạo điều kiện

cho enzyme amylase thủy phân tinh bột.

Nâng nhiệt độ lên 52oC giữ 30 min: quá trình enzyme protease thủy phân protein

thành amino acid và peptide tạo nguồn dinh dưỡng cho nấm men. Thành phần này c

hiếm 5-7% chất hòa tan của dịch đường. Ngoài ra thành phần này còn giúp bia có

hương vị đậm đà, có khả năng giữ bọt.

8

Nâng nhiệt độ lên 65oC giữ nhiệt độ trong 30 min để enzyme amylase hoạt động

thủy phân tinh bột thành các đường có khả năng lên men.

Nâng nhiệt độ lên 72oC giữ ở 20 min để enzyme amylase hoạt động

Nâng nhiệt độ lên 78oC giữ 30 min rồi lọc.

Điều kiện hoạt động của các enzyme trong malt:

Đường hóa kết thúc khi p hản ứng giữa iod và tinh bột cho thấy màu iod không bị

thay đổi.

2. Lọc rửa bã

Rửa bã bằng nước nóng 76oC 3 lần

Bảo đảm lượng nước trong dịch đường

Rửa đến khi nồng độ chất hòa tan trong nước rửa bã còn 0,3-0,5% thì ngưng.

3. Nấu hoa:

9

Mục đích:

Bất hoạt enzyme malt

Thanh trùng dịch đường

Trích ly hoa bia

Đông tụ protein trong dịch đường

Hình thành hương vị và màu

Hình thành các chất khử chống oxy hóa trong giai đạon tiếp theo

Giảm pH dịch đường

Tiến hành:

Nâng nhiệt lên 76 – 78oC giữ 10 min để đường hóa nốt phần tinh bột còn lại

Đun sôi dịch đường 10 min thì cho ½ hoa bia vào tạo vị đắng.

Trước khi kết thúc 10 min cho ½ hoa bia vào tạo hương.

3. Làm lạnh nhanh: đưa nhanh chóng dịch đường sau khi nấu hoa về nhiệt độ lên

men

10

4. Nhân giống nấm men:

Cần bổ sung Zn và N. Môi trường giống khởi động càng giống môi trường lên men

chính càng tốt. Sục khí hoặc lắc đóng vai trò quan trọng.

11

Ống thạch nghiêng (rửa bằng môi trường vô trùng)

10 ml YEPG 24 h, 20oC

100 ml YEPG 3 ngày lắc 25oC

2 L YEPG 3 sục khí 25oC

20 L dịch đường 3 ngày lắc 25oC

(Môi trường: YEPG: yeast extract 5g/l; peptone 10 g/ l; glucose 20 g/l)

5. Cấy giống

Tỉ lệ cấy giống tối ưu là 6-10.106 tế bào/ml men nổi; 10-14.106 tế bào/ml men

chìm. Dịch đường càng đậm đặc tỉ lệ cấy giống phải càng cao.

6. Lên men chính

Hiện nay lên men theo mẻ vẫn là phương pháp thịnh hành.

Sau đây là đồ thị tăng trưởng của nấm men trong lên men bia.

12

Thời gian (giờ)

I) Pha lag: Nấm men hấp thụ toàn bộ oxy có trong dịch đường, tổng hợp enzyme cần

thiết, tổng hợp sterol. Pha lag xảy ra trong vòng một vài giờ sau khi cấy giống. Nếu

môi trường giai đoạn nhân giống trước giống giai đoạn hiện tại pha lag sẽ ngắn.

II) Pha tăng tốc: tế bào tăng trưởng và phân chia. ChuNn bị lên men. Tổng hợp

glycogen.

III) Pha lũy thừa: tế bào sinh sản và trao đổi chất cực đại. Chu kỳ phân chia 90-180

phút. Bắt đầu lên men. Số lượng nấm men có thể tăng 1000 lần trong vòng 24 giờ. Tỉ

lệ cấy giống ảnh hưởng đến mức độ phân chia của tế bào. Nếu cấy giống ở tỉ lệ thích

hợp 5-15. 106 tế bào/ml và phân chia 3 lần (số lượng tế bào tăng 8 lần) thì thu được

80-100.106 tế bào. 100.106 tế bào/ml là nồng độ nấm men cao nhất trong dịch đường

lên men. Lên men cũng xảy ra rất mạnh và có hiện tượng trào bọt.

IV) Pha giảm tốc: xảy ra 12-24 giờ sau khi cấy giống. Khi đó oxy đã hết, chỉ còn

quá trình lên men sinh CO2. Bọt trào mạnh. Lên men cực đại xảy ra trong vòng 12-48

giờ, sinh nhiệt và CO2.

Số

lượn

g tế

bào

13

V) Pha cân bằng động: các chất dinh dưỡng lên men cạn kiệt. Nấm men không còn

tăng trưởng mà bắt đầu kết bông. Sterol và glycogen được tổng hợp và dự trữ trong

các pha trước đó bắt đầu được sử dụng. Kéo dài pha này dẫn đến tự phân nấm men.

Thời gian Biến đổi sinh học Biến đổi sinh hóa Biến đổi vật lý

Giai đoạn hiếu

khí: 3 h sau khi

cấy

Nấm men tăng

trưởng nảy chồi

nhờ oxy còn lại

trong thiết bị, hô

hấp tỏa nhiệt đạt

cực đại, xuất hiện

nhiều bóng khí to

Nồng độ đường

giảm nhanh

Thủy phân đường đôi

thành đường đơn

Đường phân

Tổng hợp glucogen

Tổng hợp acid béo và

sterol

Sử dụng nguồn N

hữu cơ vô cơ để tăng

trưởng

Nhiệt độ tăng

Giai đoạn kị khí : Lên men Sinh C2H5OH và CO2

và các sản phNm phụ

trong đó ester đóng

vai trò tạo hương

Áp suất tăng

Các thông số cần theo dõi trong quá trình lên men chính:

- Hàm lượng đường oBr, pH

- pH đầu là 5,2-5,6

- pH cuối lên men chính còn 4,4-4,5 do H2CO3 sinh ra

- Nồng độ ethanol

Nồng độ ethanol 2% nấm men phát triển bình thường

Nồng độ ethanol 2% - 5%: nấm men giảm tăng trưởng

Nồng độ ethanol > 5 % nấm men chấm dứt tăng trưởng nhưng vẫn lên men

Nồng độ ethanol =12% nấm men chấm dứt lên men

Thời gian lên men: 7 – 10 ngày phụ thuộc vào độ cồn và pH.

14

Kết thúc quá trình lên men chính ta thu được bia non, mùi vị còn nồng, cảm quan

chưa đạt.

7. Quá trình lên men phụ:

Quá trình lên men phụ là quá trình

- các phản ứng enzyme và phi enzyme diễn ra dẫn đến ổn định chất lượng bia,

- các hợp chất tạo hương quan trọng hình thành

- diacetyl bị phân hủy xuống tới dưới mức quy định 0,2 mg/l là chỉ tiêu quyết

định thời gian lên men phụ.

- Bão hòa bia bằng CO2 để tăng vị và khả năng tạo bọt, ức chế sự phát triển của

vi sinh vật có hại.

Tiến hành:

Sau khi tách men, hạ nhiệt đô dịch xuống 0-1oC, duy trì áp suất 0.9 – 1.2 mg/cm2,

ngưng thu hồi CO2 khi quá trình lên men phụ diễn ra 15 ngày. Kết thúc quá trình lên

men phụ nồng độ đường còn lại cỡ 1,9 oBr, tách nốt phần nấm men còn lại. Bia sau

khi lên men được bơm qua thiết bị lọc.

B. Thực hành

I. Nguyên liệu:

Malt nghiền : 5 kg

Cao hoa : 1 g

Nấm men Saccharomyces carlsbergensis (lên men chìm)

II. Dụng cụ:

a) Phòng thí nghiệm vi sinh đại cương:

đĩa Petri, ống nghiệm, bình tam giác, máy lắc, buồng đếm hồng cầu, kính hiển vi…

Buồng đếm hồng cầu b) Phòng thí nghiệm hóa sinh:

Máy so màu

c) Phòng thí nghiệm công ngh

Dụng cụ đo hàm lượng chấ

Phù kế (Tỉ trọng kế)

m hóa sinh:

m công nghệ:

ng chất khô

Brix kế (khúc xạ kế)

15

16

Bộ chưng cất cồn

Nồi nấu malt ổn nhiệt Bình lên men bia có khóa khí III. Nội dung thực hành

1. Chu�n bị men giống

17

Men chìm lấy từ bồn lên men chính của nhà máy bia Vinaken, cấy trên môi trường

Hansen. Môi trường nhân giống YEPG hoặc dịch malt đường hóa

Ống thạch nghiêng → ống nghiệm 10 ml YEPG → bình tam giác 100 ml dịch malt

đường hóa.

Giống phải đạt số lượng tế bào 15-20.107 tế bào/ml.

2. Chu�n bị nguyên liệu:

Xay malt bằng máy xay phòng thí nghiệm.

3. Quy trình nấu:

Malt : nước = 1: 4 nấu theo quy trình mô tả ở phần lý thuyết theo giản đồ sau:

Đường hóa đến khi thử với iod không đổi màu.

4. Lọc qua vải lọc (lọc nóng)

5. Nấu hoa bia:

Lượng cao hoa sử dụng: 0,02%

6. Làm lạnh nhanh về nhiệt độ lên men 8 oC

7. Cấy giống

Bảo đảm cấy giống vô trùng

Đếm tế bào cấy giống dùng buồng đếm hồng cầu <221> sao cho đạt 14.107 tế bào/ml

18

Xác định tỉ lệ sống của tế bào nấm men nếu sử dụng nấm men từ lần lên men trước

bằng phương pháp nhuộm xanh methylen rồi đếm trong buồng đếm hồng cầu <223>.

Tế bào sống không bắt màu, tế bào chết bắt màu.

Nếu sử dụng nấm men từ đợt lên men trước phải sục khí dịch đường.

Tỉ lệ cấy giống 1: 10.

8. Lên men chính

Trong phòng thí nghiệm lên men trong bình tam giác 1 L miệng bình bao bằng quả

bóng cao su. Để đạt nhiệt độ lên men 8oC, để bình lên men trong tủ lạnh (kiểm soát

nhiệt độ).

Kiểm tra dịch đường trong thời gian lên men

Hàm lượng đường (độ Brix), pH.

9. Thu hoạch bia non

Sau lên men chính hạ nhiệt độ xuống 2oC để lên men phụ và kết lắng nấm men. Nấm

men kết lắng được thu hồi và bảo quản 8oC.

Trước khi sử dụng phải kiểm tra tỉ lệ sống của nấm men.

10. Phân tích

Tài liệu “Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men”, PGS.TS Lê Thanh

Mai, NXBKHKT, Hà Nội 2007

a) Phân tích nguyên liệu

Xác định độ �m malt (%): mục 2.1 <19>.

Sấy malt nghiền đến trọng lượng không đổi ở 105oC rồi cân

Độ Nm W% = (mo-m)/mo x 100 %

Xác định độ hòa tan của malt (%): (mục 2.4 <20>)

Độ hòa tan của malt là lượng chất khô trong malt có thể hòa tan vào dung dịch trong

điều kiện phòng thí nghiệm và biểu thị theo tỉ lệ phần trăm so với trọng lượng của

malt. Đó là hàm lượng chất hòa tan của dịch đường sau khi đường hóa và lọc bã

malt.

19

Độ hòa tan của malt:

E1(%)= e(W+800)/(100-e)

W = độ Nm malt, %

e = hàm lượng chất hòa tan của dịch đường, % (theo khối lượng)

800 = lượng nước cất dùng để đường hóa 100 g malt, ml

Độ hòa tan của malt tính theo chất khô tuyệt đối:

E2(%)= E1x 100/(100-W)

Xác định hàm lượng chất hòa tan của dịch đường (e) ở 20oC (% chất khô)

Hàm lượng chất hòa tan của dịch đường được tính từ tỉ trọng của dịch đường đo ở

20oC dựa trên bảng Phụ lục 1 (<265>)

b) Phân tích dịch đường trước,

Xác định tỉ trọng của dịch đường (d2020) = Tỉ trọng của dịch đường so với nước ở

20oC

Đo bằng tỉ trọng kế rồi tra Phụ lục 4 (<301>) hiệu chỉnh về 20oC, hoặc

Đo bằng Brix kế (Hình) rồi tra Phụ lục 2 (<299>) hiệu chỉnh về 20oC, tra Phụ lục 8

(<306>) hiệu chỉnh về tỉ trọng.

Xác định năng lực đường hóa của malt (hoạt tính diastase của malt): đo hoạt

động tổng hợp của enzyme alpha và beta amylase (<27>)

Các enzyme trong malt được chiết với nước ở 40oC và dùng để thủy phân dung dịch

tinh bột chuNn. Lượng đường khử tạo thành nhờ hoạt động của enzyme amylase được

tính theo phương pháp iod. Kết quả được tính bằng số g maltose tạo thành từ 100 g

malt ở điều kiện chuNn.

Hoạt tính diastase được tính theo đơn vị WK (Windish-Kolbach)

Hoạt tính diastase của mẫu:

DP1 = F(V -V )

VB = thể tích Na2S2O3 dùng để chuNn độ iod dư trong mẫu trắng (đối chứng)

20

VT = thể tích Na2S2O3 dùng để chuNn độ iod dư trong mẫu thực (thí nghiệm)

F = hệ số chuyển đổi để tính kết quả theo 100 g malt dùng chiết enzyme.

Xác định độ lên men biểu kiến của dịch đường

Độ lên men biểu kiến là độ lên men khi đo hàm lượng chất hòa tan trong dịch lên men

khi chưa đưổi rượu và CO2.

Độ lên men biểu kiến = (E1-E2)/E1x100, trong đó: E1: lượng chất hòa tan (g) trong

100 ml dịch đường trước khi lên men; E2: lượng chất hòa tan biểu kiến (g) trong 100

ml dịch đường đã lên men.

Độ lên men thực

Độ lên men thực là độ lên men khi đo hàm lượng chất hòa tan trong dịch lên men khi

đã đuổi hết rượu và CO2.

Có thể tính độ lên men thực theo công thức sau:

Độ lên men thực= độ lên men biểu kiến x 0,81.

Phân tích nồng độ rượu

Xác định nồng độ rượu của bia: chưng cất và sử dụng cồn kế đo nồng độ rượu

Phương pháp chưng cất (chính xác nhất) <112>.

Đo nồng độ rượu bằng cồn kế: sử dụng cồn kế (phù kế có thang nồng độ rượu) bia

non sau khi đã chưng cất cồn.

11. Tính toán

Ví dụ:

Malt: độ Nm, ví dụ 6%, hệ số hòa tan, ví dụ 70%

Tính lượng nước sử dụng để đường hóa nhằm đạt dịch đường 12oBr:

Lượng chất khô của malt

5 kg x 0,94 = 4,7 kg

Lượng chất chiết từ malt là:

5 kg x 0,94 x 0,70 = 3,29 kg

21

Tính lượng chất hòa tan còn lại trong dịch đường sau giai đoạn nấu, đường hóa, lọc là

nếu tổn thất chung là 1,5% (1-2%)

3,29 x 0,985 = 3,24 kg

Lượng dịch đường 12oBr sau khi đun hoa là

3,24/ 0,12 = 27 kg

Dịch đường 12oBr có khối lượng riêng d= 1,0462 kg/l.

Do đó thể tích dịch đường sau khi đun hoa là: V = M/d

27 kg/1,0462 = 25,81 l

Lượng bia non sau khi lên men chính và phụ, tổn thất chung là 2%

25,81 l x 0,98 = 25,29 l

Lượng bia non sau khi lọc tổn thất 1,5% là:

25,29 l x 0,985 = 24,79 l

Tính toán độ cồn của bia sau khi lên men

Lượng chất chiết sau khi nấu hoa là 3,24 kg sau khi để lắng và làm lạnh nhanh tổn

thất chung là 2 %. Như vậy lượng chất chiết trong dịch lên men là

3,24 kg x 0,98 = 3,175 kg

Hiệu suất lên men thực là ví dụ là 60% và coi toàn bộ đường lên men là maltose

(tức là chỉ 60% đường maltose đường sử dụng để lên men). Cứ 1 kg đường maltose

lên men sẽ tạo ra 0,682 l cồn, đo đó độ cồn của bia sau khi lên men là:

3,175 kg x 0,682 l x 0,6 = 1,299 l cồn

1,299 l x 100/24,79 = 5,2 (v/v).

C. Kết luận

Biện luận các số liệu phân tích.

22

Phụ lục 1: Chất lượng malt của nhà máy bia Sài gòn

Phụ lục 2: Thành phần hóa học của hoa bia

23

Phụ lục 3: Phân loại hoa bia

Phụ lục 4: Giản đồ nấu của nhà máy bia Sài Gòn (nấu bia có thế liệu, sử dụng amylase Termamyl để thủy phân)

24

Bài 2: Sản xuất nước tương lên men

A. Lý thuyết

I. Giới thiệu

Nước chấm nguồn gốc thực vật là dịch thủy phân nguồn đạm có trong nguyên liệu.

Tác nhân thủy phân có thể là enzyme do vi sinh vật tiết ra, có thể là acid như HCl

(nước chấm hóa giải).

Nước chấm lên men thuần túy là nước chấm cổ truyền ở các nước Á châu. Tuy nhiên

thời gian thủy phân kéo dài hàng tháng, giá thành cao. Vì vậy trong một thời gian dài

hầu hết nước tương được sản xuất ở Việt Nam là nước chấm hóa giải

Gần đây người ta phát hiện trong nước chấm (nước tương) hóa giải bằng HCl có chứa

nhiều 3-MCPD (3-monochloropropane-1,2diol) có khả năng gây ung thư. Vì vậy có

xu hương quay trở về công nghệ truyền thống. Một số quy trình sản xuất nước chấm

an toàn (về 3-MCPD) giá thành chấp nhân được bằng cách kết hợp lên men và hóa

giải đã được triển khai.

II. Nguyên liệu:

1. Khô dầu nành hoặc đậu phộng (hàm lượng béo càng thấp càng tốt < 5%)

2. Nấm sợi Aspergillus oryzae

Asp.oryzae sinh trưởng dạng hệ sợi, bao gồm các sợi rất mảnh chiều ngang 5-7

µm, phân nhánh nhiều, có vách ngăn chia sợi thành nhiều tế bào

Asp. oryzae có khuNn lạc, màu sắc bào tử và hình thái rất giống Asp. flavus, một

loài nấm tổng hợp aflatoxin.

KhuNn lạc Asp.flavus và Asp. oryzae

25

Asp. flavus

Aflatoxin

Asp. oryzae

So sánh hình thái khuNn lạc, cấu trúc

III. Yêu cầu chất lượng

Chỉ tiêu cảm quan

Tên Loại đặc biệt Loại 1 Loại 2

Độ trong Không vNn đục

Màu Màu nâu đậm hay nâu cánh gián

Vị Ngọt đậm, sau khi nếm

không có cảm giác khé

cổ, không đắng chua hay

có các vị không thích hợp

khác

Dịu ngọt, sau khi nếm

không có cảm gáic khé

cổ, không đắng, chua hay

có các vị không thích hợp

khác.

Mùi Thơm ngon, không khét, hay có các mùi không thích

hợp khác

Chỉ tiêu hóa lý

Tên chỉ tiêu Loại đặc biệt Loại 1 Loại 2

Đạm tổng số (g/l) 20 16 12

Đạm formon/Đạm

tổng số

55 55 55

Đạm NH3 (g/l) 3 3 3

26

Độ acid tương

đương acid acetic

(g/l)

5-7 5-7 5-7

pH 5,5-6,2

NaCl (g/l) 230-250

Quan trọng: không chứa aflatoxin (âm tính test aflatoxin)

IV. Quy trình công nghệ

1. Xử lý nguyên liệu: ảnh hưởng đến chất lượng mốc, độ thủy phân,

Mục đích: tạo cấu trúc hạt đủ tạo môi trường thông thoáng khi lên men (nuôi mốc)

Nghiền: Kích thước hạt 1 mm.

2. Phối liệu và trộn nước

Mục đích: chuNn bị môi trường lên men thích hợp về nguồn C, nguồn N và hàm

lượng Nm.

Để mốc mọc nhanh cần cung cấp một lượng tinh bột thích hợp, quá nhiều nước

tương dễ bị chua.

Phương án 1 : đậu nành (khô dầu) 100%

27

Phương án 2: đậu nành (khô dầu) 90% + bột mì (bột bắp) 10%

Nước bổ sung = đạt độ Nm 40-45%

Ủ nước với nguyên liệu 1 h để nguyên liệu ngấm nước

3. Hấp chín và thanh trùng

Mục đích: Hồ hóa tinh bột (tăng tính hòa tan) và biến tính protein (enzyme dễ

thủy phân).

Biến tính chất ức chế enzyme protease trong đậu nếu sử dụng nguyên liệu

chưa qua xử lý nhiệt.

Thanh trùng/ tiệt trùng

Xử lý nhiệt phụ thuộc vào nguyên liệu sao cho protein chỉ biến tính một lần.

- Khô dầu (đã qua xử lý nhiệt chỉ cần vừa đủ đạt độ Nm đồng nhất và thanh

trùng.

- Chế độ hấp: Áp lực 0.7-0.9 kG/cm2, thời gian 1 giờ – 1 giờ 30

- Áp lực thường, thời gian 2 giờ – 2 giờ 30.

4. Chu�n bị giống

a) Giống mốc: Aspergillus oryzae

b) Chu�n bị mốc giống

i) Môi trường giống ống thạch nghiêng:

Môi trường Czapeck cho nấm mốc hoặc môi trường thạch giá đậu.

Môi trường Czapeck:

- Saccharose: 30g

- NaNO3: 3g

- K2HPO4: 1g

- MgSO4: 0,5g

- FeSO4: 0,01g

- Agar: 20g

- Nước cất: 1000ml

pH = 6, khử trùng 1atm/30 phút

Môi trường thạch giá đậu:

28

- Đường maltose hoặc đường saccharose: 20 g

- Nước chiết giá đậu: 1000 ml

- Agar: 2 g

- pH: 5,5- 6,0

Điều chế nước giá đậu:

300 g giá đậu + 1000 ml nước, đun sôi 30 phút, chắt lấy nước, bổ sung thêm nước

cho đủ 1000 ml, cho agar và đường vào đun sôi, lọc, tiệt trùng, kiểm tra pH.

ii) Môi trường nuôi bào tử giống

Cơm (nếp, gạo lức) hoặc bánh dầu 50% + gạo 50%, hấp chín sơ bộ độ Nm 30-35%

iii) Các hình thức nhân giống bào tử

- Bình tam giác (250 ml, 500 ml)

- Bao polyethylene 16 x 25 cm, ống nhựa/ carton đường kính 3,2 cm dài 5 cm

thay cổ bình tam giác (Hình ....)

- Khay nhựa, inox đục lỗ.

Hình Nuôi giống bằng bao polyethylen

29

iv) Nuôi mốc giống:

- Tiệt trùng môi trường

- Cấy giống 0.1%

- Ủ nhiệt độ: phòng (30oC), thời gian: 4 ngày cho đến khi ra bào tử màu xanh

đậm. Năng suất bào tử từ 109 – 1010 /g.

- Sấy khô giống bào tử (để nguyên trong bao polyethylene) ở 40-50oC trong 6

giờ để đạt độ Nm 6% và bảo quản.

- Có thể rây lấy bào tử để dành sử dụng.

5. Lên men:

Mục đích: mốc phát triển tổng hợp enzyme protease thủy phân đậu nành.

Thiết bị nuôi bề mặt: khay nuôi mốc kích thứơc 60 cm x 30 cm x 7 cm.

Các thông số kỹ thuật quan trọng:

- Cấy mốc giống 0.1% ( 2kg nguyên liệu cấy 2 g bào tử sau khi rây)

- Nhiệt độ: phòng (30-32oC)

- Độ Nm không khí: 95%

- Độ Nm nguyên liệu nuôi nấm: 35% - 45%

- Oxy: thông khí bằng thủ công hay cơ khí.

Trong sản xuất thủ công cần lật mốc duy trì nhiệt độ bên trong khối nguyên

liệu lên men là 30-32oC.

Tránh nhiệt độ lên quá cao và hơi nước ngưng tụ làm hỏng sinh khối nấm.

Thời gian lên men: cho đến khi thấy bào tử có màu vàng hoa cau (42 giờ).

Thời gian Các pha phát triển Mô tả

20 giờ KhuNn ti (tơ nấm) xuất hiện T= 38- 40oC: lật mốc duy

trì t = 30-32oC

26 – 28 giờ Tơ nấm lên dày, kết tảng t> 40oC: lật mốc duy trì t =

30-32oC

Lật mốc lần 3 nếu t > 40oC

45 - 48 giờ Tơ nấm ngưng tăng trưởng, Kết thúc giai đọan nuôi

30

xuất hiện bào tử màu vàng hoa

cau

mốc

Hình Nguyên liệu (khô dầu nành và bột mì) trước khi lên men và sau khi lên

men (Yasama Koji sau 3 ngày lên men)

6. Thủy phân

Mục đích: thủy phân đạm trong nguyên liệu bằng enzyme do nấm tổng hợp.

Các thông số kỹ thuật :

- Lượng nước, nồng độ nước muối bổ sung (ức chế tăng trưởng sinh khối để

enzyme bắt đầu thủy phân)

- Nhiệt độ : 54 - 58oC

- Thời gian = 64 - 72 giờ (do hàm lượng đạm formon quyết định)

- Lượng nước bổ sung được tính như sau:

5 kg mốc có độ Nm 32% cần bổ sung khối lượng nước W sao cho lượng nước

trong mốc gấp 1,2 lần khối lượng chất khô trong mốc.

Hàm lượng nước trong mốc 5 kg x 0,32 = 1,6 kg

Hàm lượng chất khô trong mốc: 5 kg – 1,6 kg = 3,4 kg

Khối lượng nước trong mốc sau khi trộn nước là: 3,4 x 1,2 = 4,08 kg

nKhối lượng nước bổ sung là: 4,08 – 1,6 kg = 2,48 kg.

Độ Nm mốc sau khi bổ sung nước là: 4,08/(5 + 2,48) x 100 = 55%

31

Nồng độ muối hòa tan trong nước bổ sung: 5-10% (tương ứng 0,124 – 0,248 kg

muối)

Tiến hành:

- Làm tơi mốc, bỏ vào chum (lọ)

- Thêm nước nóng (5-10% muối) 60oC để mốc đạt nhiệt độ 54oC.

- Rải một lớp muối mỏng trên bề mặt ngăn nhiễm (10-15% so với nguyên liệu

tương ứng 0,5 - 0,75 kg).

- Ủ 64 – 72 h.

- Bổ sung nước muối sao cho muối chiếm 23,4%:

Lượng nước phải bổ sung W = A.K-(B+C)

Nguyên liệu không nước A là 5 kg,

K là hệ số chuyển đổi sang lượng nước chấm muốn thu được; K = 2,7 kg nước

chấm/kg nguyên liệu

Lượng nước chấm dự định là 5 kg x 2,7 =13,5 kg

Nước có sẵn trong dịch thủy phân là B = 4,08 kg

C là lượng muối ăn phải bổ sung thêm để đạt nồng độ 23,34% là 4,08 x 23,34 % =

1,1 kg

Tổng số nước muối phải cho thêm: W = A.K – (B+C) = 13,5 – (4,08+1,1) = 8,32

kg

Muối ăn thực tế phải cho thêm = 1,1 kg – lượng muối đã bổ sung ở mục thủy phân

= 1,1 kg – 0,124 – 0,5 = 0,476 kg muối.

B. Thực hành:

I. Nuôi mốc giống trong bình tam giác/ bao polyethylene

100 g gạo lức (gạo nếp) nấu cơm chín sơ bộ bỏ vào 4 bình tam giác, hấp tiệt trùng

121oC, 15 phút, lắc bình cho cơm tơi, để nguội đến 30oC, cấy giống từ ống thạch

nghiêng. Ủ ở 30oC 3 ngày đến khi ra bào tử.

32

II. Chu�n bị nguyên liệu:

1,9 kg khô dầu nành hoặc khô dầu phộng

0,1 kg bột mì

Nghiền/ đập khô dầu đến kích thước 1 mm

Trộn khô dầu (hoặc khô dầu + bột mì) với nước sao cho độ Nm sau khi trộn đạt

35% (thay đổi độ Nm 25%, 35%, 45%)

Hấp 121 oC, 30 min .

III. Cấy giống và lên men

Để nguội đến 30oC, cấy giống theo tỉ lệ 1-2%

III. Lên men 45 h đến khi thấy bào tử màu vàng

IV. Thủy phân 1

Chuyển mốc vào lọ, đánh tơi

ChuNn bị dung dịch nước muối 15 %, 20%, 25% đun nóng 55oC

Ủ 1 V mốc với 1,2 V nước muối ở 55oC trong 72 h.

V. Phân tích

1. Phân tích nguyên liệu

Hàm lượng Nm khô dầu <5>

Khô dầu phộng / nành thường có hàm lượng Nm 7%, đạm tổng số 45-50% (Đạm

TS = N tổng x 6,25)

Hàm lượng Nm bột mì <5>

Hàm lượng N tổng <7>

2. Theo dõi quá trình thủy phân

Lấy mẫu (đồng nhất) 100 gr đem lọc rửa bã và định mức thành 100ml

Phân tích

N tổng số <172>

N formol <174>

Khi tỉ số Nformol/N tổng số = 55% kết thúc thủy phân.

3. Phân tích sản ph�m

N tổng <172>

33

N NH3 <173>

N formol <174>

NaCl <175>

Độ acid <176>

Các chỉ tiêu về chất lượng và vệ sinh an toàn thực phNm. Chú ý kiểm tra aflatoxin.

C. Kết luận

So sánh các chỉ tiêu phân tích giữa nước tương từ khô dầu 100% và khô dầu + bột mì,

đưa ra kết luận.

34

Bài 3: Lên men Yoghurt A. Lý thuyết

Yoghurt là một dạng sữa lên men.

I. Nguyên liệu

1) Sữa

Sữa bò trung bình chứa 3,5% chất béo; 3,4% protein, 4,8% lactose.

2) Giống vi khu�n lactic

Vi khuNn lên men lactic: trong đó chủ yếu là Lactobacillus delbrueckii subsp.

bulgaricus (LB) và Streptococcus thermophilus (ST) hoặc Lactobacillus acidophilus

(LA)

Vi khuNn Gram dương dạng hình que (Lactobacillus) hoặc liên cầu (Streptococcus),

không sinh bào tử, không di động, kị khí không bắt buộc, chịu acid.

Lactobacillus delbrueckii subsp.

bulgaricus Photo: Jeff Broadbent, Utah

State University

Kích thước: 0.5-0.8 x 2.0-9.0 mm

Streptococcus thermophilus

Photo: Robert Hutkins, University of

Nebraska

35

Lactobacillus acidophilus

(© Miloslav Kalab, Agriculture et

Agroalimentaire Canada, Ottawa)

3) Sản ph�m trao đổi chất của vi khu�n lactic trong quá trình lên men

i) Acid lactic (CH3-CHOH-COOH, Mw = 90)

- làm đông tụ casein (protein sữa) ở pH 4,6-4,7, do đó tạo nên cấu trúc gel

- tạo vị đặc trưng cho yoghurt (chua).

- Ức chế vi sinh vật không mong muốn

ii) Polysaccharide ngoại bào (exopolysaccahride – EPS) làm tăng độ nhớt của

yoghurt

Sự tạo thành EPS của vi khuNn yoghurt (Yoghurt

Science and Technology)

iii) Các hợp chất tạo hương

36

Acetaldehyde

Diacetyl

II. Yêu cầu chất lượng yoghurt:

Bảng 1 – Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

1. Màu sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ

sung

2. Mùi, vị Đặc trưng cho từng loại sản phNm

3. Trạng thái Mịn, đặc sệt

Bảng 2 – Các chỉ tiêu lý - hoá của sữa chua

Tên chỉ tiêu

Mức yêu cầu

Sữa chua Sữa chua đã tách

một phần chất

béo

Sữa chua gầy

1. Hàm lượng chất khô không chứa

chất béo, % khối lượng, không nhỏ

hơn

8,2 8,2 8,2

2. Hàm lượng chất béo, % khối

lượng

> 2,0 0,5 – 2 < 0,5

3. Độ axit, 0T 75 - 140

Các chỉ tiêu khác: xem TCVN7030: 2002

37

III. Quy trình công nghệ

1) Xử lý sữa sơ bộ:

a) Lọc sữa: Làm sạch sữa khỏi các vật lẫn trong sữa hoặc tế bào động vật

b) Chu�n hóa nguyên liệu:

ChuNn hóa hàm lượng chất béo: tùy theo yêu cầu hàm lượng chất béo trong sản phNm,

loại bỏ chất béo bằng ly tâm tách béo hoặc bổ sung sữa nguyên kem hoặc kem.

38

ChuNn hóa hàm lượng chất khô: tăng chất khô tổng số lên 14-16 g / 100g để đạt độ

trạng thái mịn và đặc sệt như yêu cầu chất lượng

2) Đồng hóa (quy mô công nghiệp) áp suất cao 2000-2500 psi.

Mục đích làm ổn định cấu trúc hạt nhũ sữa, tăng thời gian bảo quản

3) Xử lý nhiệt: thanh trùng 85oC trong 30 min hoặc 95oC trong 10 min

4) Làm nguội đến 45oC (nếu sử dụng một chủng Lactobacillus) và 43oC nếu sử

dụng hỗn hợp LB và ST

5) Cấy giống

a) Nhân giống:

Ống thạch nghiêng

Môi trường: sữa gầy hoàn nguyên hàm lượng chất rắn khác béo 10-12 g/ 100g

tiệt trùng ở 121oC, 15 min.

Tỉ lệ cấy giống 2% 43 oC trong 3-4 h (đạt 0.85 g lactic acid/100 g)

b) Cấy giống Cấy giống theo tỉ lệ 2%

Nếu sử dụng ST và LB thì tỉ lệ là 1:1

6) Lên men: ủ ở 45oC nếu sử dụng một chủng và 43 oC nếu sử dụng 2 chủng (ST

hoạt động tối ưu ở 39oC và LB ở 45oC) trong vòng 5 h (kiểm tra pH xuống

đến 4.3 hoặc acid tổng là 0.85 – 0.9%)

7) Làm lạnh nhanh về 5oC

B. Thực hành

39

I. Nguyên vật liệu:

Sữa tươi : 1 l

Sữa bột gầy: 100 g

Giống: 1 hũ sữa chua Vinamilk (chứa hỗn hợp ST và LB)

Ống thạch nghiêng: LA

Đường

Bếp điện

Bể điều nhiệt

Autoclave

Nhiệt kế

Nhớt kế Ostwald

II. Nhân giống LA

40

Tiệt trùng 10 ml sữa gầy 121oC, 15 min

Cấy 1 ống giống LA ủ 37oC qua đêm

III. Chu�n bị sữa

Hòa tan 40 g sữa bột gầy trong 1 l sữa tươi

Đun nóng sữa 85oC 30 min

Làm nguội

IV. Cấy giống

½ lượng sữa (45oC) cấy giống LA (2%),

½ lượng sữa (43oC) cấy giống LB và ST từ hũ sữa chua Vinamilk

IV. Lên men

Ủ ở nhiệt độ thích hợp 3-4 h, theo dõi pH

V. Làm lạnh

Khi pH đạt đến 4,3, làm lạnh nhanh trong bể nước đá.

VI. Phân tích

Acid lactic (chuNn độ bằng NaOH 0,1 N sử dụng phenolphtalein làm chất chỉ thị

màu, 1 ml NaOH 0,1 N tương ứng 90 x 0,1N = 9 g lactic acid/1000 ml hay 0.9 %

lactic acid

Độ nhớt đo bằng dụng cụ đo độ nhớt.

Cảm quan

C. Kết luận:

So sánh hai loại yoghurt lên men từ hai giống khác nhau.