Đồ án chuyên ngành Trang 1
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG Trang 8
1. Lịch sử phát triển 8
Nguồn gốc của nước tương 8
Tình hình sản xuất ở một số quốc gia 8
2. Nguyên liệu trong sản xuất nước tương 12
Nguyên liệu chính: Hạt đậu nành và khô đậu nành 12
Hạt đậu nành 12
Giới thiệu về cây đậu nành 12
Giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành 12
a. Protein và acid amine 12
b. Lipid 13
c. Carbohydrate 14
d. Chất tro 14
e. Vitamine 15
f. Enzyme 15
Khô đậu nành 15
a. Protein và acid amine 16
b. Carbohydrate 17
c. Chất tro 17
d. Enzyme 17
Vi sinh vật trong sản xuất nước tương 17
Giới thiệu về giống A. oryzae 21
a. Đặc điểm hình thái 21
b. Điều kiện sinh trưởng 21
c. Các hệ enzyme trong nấm mốc 22
Giới thiệu về giống Zygosaccharomyces rouxii (Z. rouxii) 22
Giới thiệu về nấm men Candida 24
Giới thiệu về Tetragenococcus halophilus (T.halophilus) 26
Nguyên liệu phụ và phụ gia 28
Bột mì 28
Muối 28
Nước 29
Chất xúc tác 31
Phụ gia bảo quản 31
Đồ án chuyên ngành Trang 2
3. Thành phần hoá học của nước tương 32
Thành phần acid amine 32
Carbohydrate 32
Các hợp chất màu và mùi 33
Chất khoáng 35
Vitamine 36
4. Giá trị dinh dưỡng của nước tương 37
5. Các phương pháp sản xuất nước tương 38
Phương pháp lên men 38
Phương pháp hoá giải 38
6. Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm nước tương 42
Chỉ tiêu cảm quan 42
Chỉ tiêu hoá lý 42
Chỉ tiêu vi sinh 43
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG
SẠCH
1. Định nghĩa về nước tương sạch 45
Giới thiệu về 3-MCPD 46
a. Công thức 46
b. Nguyên nhân, điều kiện hình thành 46
c. Tình hình nhiễm độc 47
d. Giới hạn cho phép 47
Giới thiệu về 1,3- DCP 47
a. Công thức 47
b. Tính chất 48
c. Tình hình nhiễm độc 48
2. Quy trình công nghệ sản xuất nước tương sạch (nước tương lên men) 49
3. Thuyết minh quy trình công nghệ và một số thành tựu về công nghệ 50
Nghiền, rang 50
Phối liệu và trộn nước 53
Ủ 54
Hấp 55
Đánh tơi, làm nguội 60
Cấy mốc giống 61
Nuôi mốc 62
Đồ án chuyên ngành Trang 3
Đánh tơi 66
Thuỷ phân 67
Trích ly- lọc 78
Phối trộn 79
Thanh trùng80
Lắng 82
Rót chai, dán nhãn 83
4. Kết luận 85
CHƯƠNG 3: MỘT SỐ SẢN PHẨM NƯỚC TƯƠNG SẠCH TRÊN THỊ
TRƯỜNG 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90
Đồ án chuyên ngành Trang 4
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1: Lượng nước tương tiêu thụ ở Trung Quốc năm 1992 (g/người/ngày) 9
Bảng 2: Sản lượng nước các loại của Nhật năm 1986 và 2001 10
Bảng 3: hàm lượng acid amine trên tổng lượng amino acid 13
Bảng 4: Hàm lượng acid béo trong tổng lượng chất khô 14
Bảng 5: Thành phần carbohydrate trong đậu nành (%) 14
Bảng 6: Thành phần chất tro trong đậu nành (%) 14
Bảng 7: Thành phần acid amine trong đậu nành 15
Bảng 8: Thành phần hoá học của khô đậu nành (%) 16
Bảng 9: Thành phần các nhóm protein đơn giản (%) 16
Bảng 10: Hàm lượng acid amine trong khô đậu nành (trong tổng lượng chất khô)
16
Bảng 11: Thành phần carbohydrate trong khô đậu nành (%) 17
Bảng 12: Các loại vi sinh vật dùng trong sản xuất nước tương ở các nước 18
Bảng 13: Độ ẩm tối thiểu và nồng độ muối trong môi trường mà Z.rouxii có thể
phát triển được 23
Bảng 14: Nhiệt độ và pH cần thiết cho sự phát triển của Z.rouxii 24
Bảng 15: Các loại vitamine cần thiết cho sự phát triển của Z.rouxii 24
Bảng 16: Độ ẩm tối thiểu và nồng độ muối trong môi trường mà Candida có
thể phát triển được 25
Bảng 17: Các loại vatamine cần thiết cho sự phát triển của Candida 26
Bảng 18: Các loại vitamine cần thiết cho sự phát triển của T.halophilus 27
Bảng 19: Chỉ tiêu vi sinh vật của bột mì 28
Bảng 20: Yêu cầu cảm quan của muối dùng trong sản xuất nước tương 29
Bảng 21: Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm 30
Bảng 22: Thành phần hoá học của nước tương 32
Bảng 23: Thành phần acid amine trong hạt đậu nành, bột mì và nước tương 33
Bảng 24: Các hợp chất màu và mùi trong nước tương 34
Bảng 25: Thành phần khoáng trong nước tương 36
Bảng 26: Hàm lượng các vitamine trong nước tương 36
Bảng 27: So sánh các thành phần cơ bản của 5 loại nước tương ở Nhật 37
Bảng 28: So sánh ưu nhược điểm của phương pháp lên men và hoá giải 41
Bảng 29: Chỉ tiêu hoá lý của nước tương 42
Bảng 30: Hàm lượng kim loại cho phép trong nước tương (mg/kg hay ppm) 42
Bảng 31: Chỉ tiêu cảm quan của nước tương 43
Đồ án chuyên ngành Trang 5
Bảng 32: Chỉ tiêu vi sinh của nước tương 44
Bảng 33: Hàm lượng 3-MCPD có trong một số thực phẩm 47
Bảng 34: Hàm lượng 1,3-DCP có trong một số thực phẩm 48
Bảng 35: Tỷ lệ phối trộn giữa khô đậu nành và bột mì của các loại nước tương ở
Nhật 54
Bảng 36: Mối quan hệ giữa điều kiện hấp và hiệu suất thuỷ phân nước tương 56
Bảng 37: So sánh về hoạt tính của protease và hiệu suất thuỷ phân nước tương
giữa phương pháp nuôi mốc bằng khay gỗ và thiết bị tự động 64
Bảng 38: Các hợp chất mùi do các loại vi sinh vật tạo ra 73
Bảng 39: Thành phần hoá học của nước tương sản xuất bằng bình phản ứng sinh
học 76
Bảng 40: Thành phần acid hữu cơ của nước tương sản xuất bằng bình phản ứng
sinh học 77
Bảng 41: Thành phần các hợp chất tạo mùi vị của nước tương sản xuất bằng bình
phản ứng sinh học 77
Đồ án chuyên ngành Trang 6
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1: Lọ đựng nước tương bằng gốm từ Nhật Bản xuất khẩu đi các nước Đông
Nam Á, Ấn Độ và Châu Âu trong suốt thế kỉ 17 và 18 10
Hình 2: Sản lượng nước tương theo các năm tại Mỹ 11
Hình 3: Thời gian và lượng nước tương nhập khẩu vào Mỹ đến năm 1982 11
Hình 4: Cây đậu nành 12
Hình 5: Hàm lượng Aflatoxin trong các mẫu chứa các loại vi sinh vật khác nhau
trong suốt thời gian lên men 20
Hình 6: A.oryzae 21
Hình 7: Nấm men Z.rouxii 23
Hình 8: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của Z.rouxii và một số loại
sinh vật khác trong nước tương 23
Hình 9: C.versatilis 25
Hình 10: Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của C.versatilis 25
Hình 11: Ảnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phat triển của T.halohilus 27
Hình 12: Phổ của các acid hữu cơ trong nước tương lên men và trong nước tương
hoá giải 40
Hình 13: Công thức cấu tạo 3-MCPD 46
Hình 14: Sự hình thành 3-MCPD và 1,3-DCP 46
Hình 15: công thức cấu tạo 1,3-DCP 48
Hình 16: Quy trình công nghệ sản xuất nước tương sạch 49
Hình 17: Máy nghiền búa 50
Hình 18: Chảo dùng rang bột mì được sử dụng khoảng đầu thế kỉ 20 51
Hình 19: Thiết bị rang một mì bằng khí nóng thổi liên tục 52
Hình 20: Máy trộn ướt 54
Hình 21: Thiết bị ủ 55
Hình 22: Nồi hấp thủ công 57
Hình 23: Nồi hấp dán đoạn 57
Hình 24: NK-cooker 58
Hình 25: Hệ thống hấp wet-puffing system 59
Hình 26: Hệ thống hấp dry-puffing system 60
Hình 27: Máy đánh tơi 61
Hình 28: Máy trộn bột 61
Hình 29: Đồ thị theo dõi nhiệt độ của phòng nuôi mốc và nguyên liêu theo phương
pháp nuôi mốc thủ công 63
Hình 30: Thiết bị nuôi mốc với hệ thống thổi khí cưỡng bức liên tục 63
Đồ án chuyên ngành Trang 7
Hình 31: Phòng nuôi mốc 64
Hình 32: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị nuôi mốc liên tục phát minh năm 1986 65
Hình 33: Băng tải 65
Hình 34: Bộ phận đảo trộn 66
Hình 35: Bề ngoài của thiết bị trong thực tế 66
Hình 36: Tinh thể muối và nước muối 68
Hình 37: Tank lên men bằng gỗ 69
Hình 38: Tank lên men bằng betông và bằng sắt phe epoxy 69
Hình 39: Sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình lên men và ủ tạo hương. .71
Hình 40: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp sản xuất nước tương bằng bình phản
ứng sinh học 74
Hình 41: Hàm lượng các hợp chất tạo mùi vị sinh ra trong 100 ngày sản xuất liên
tục 75
Hình 42: Thiết bị lọc 79
Hình 43: Thiết bị phối trộn 80
Hình 44: Thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng 82
Hình 45: Hệ thống siêu lọc và vi lọc 83
Hình 46: Thiết bị rót nước tương và két nhựa 84
Hình 47: Thiết bị rót nước tương vào chai thuỷ tinh 2 lít 84
Hình 48: Sản phẩm nước tương Maggi của Nestle 87
Hình 49: Sản phẩm nước tương lên men của Kikkoman-Nhật Bản 87
Hình 50: Nước tương Yasama (Nhật Bản) 88
Hình 51: Nước tương sạch của Trung Quốc 88
Hình 52: Nước tương nhãn hiệu Golden Boat-Thái Lan 89
Hình 53: Sản phẩm kanjang và kecap của Triều Tiên và Indonesia 89
Đồ án chuyên ngành Trang 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC TƯƠNG
1. Lịch sử phát triển
1.1. Nguồn gốc của nước tương
Trong văn hoá ẩm thực của các nước phương Đông, các sản phẩm lên men
từ đậu nành đã được sản xuất từ hàng nghìn năm nay, chúng được dùng như
những gia vị không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày và được xem như là thành
phần bổ sung dinh dưỡng cho khẩu phần ăn. Các sản phẩm lên men cổ truyền này
rất phong phú. Mỗi quốc gia có một vài loại sản phẩm đặc trưng riêng biệt như
Nhật Bản có “miso” (đậu nành lên men dạng paste), “natto”, Indonesia có
“temph”, Thái Lan có “Tao chiew”, Trung Quốc có nước tương, đậu hũ, Việt Nam
có tương Bần, tương Cự Đà…Trong số các loại sản phẩm này, nước tương (soy
sauce) là loại thực phẩm được phổ biến nhiều nhất, đặc biệt là ở khu vực châu Á.
Nước tương đã có từ thời nhà Chu ở Trung Quốc, khoảng năm 1027-777
trước công nguyên. Con người trồng đậu nành để làm thức ăn và nuôi gia súc. Vì
hạt đậu nành rất dễ bị hỏng nên người ta đã biết cho muối vào thùng chứa để bảo
quản. Lâu dần, các hạt đậu bị lên men (tương tự như dưa cải), nhưng khác dưa cải
ở chỗ, nó chuyển thành dạng paste, người Trung Quốc gọi nó là “Chiang”, tương
tự như “miso” của Nhật Bản hiện nay. Dạng paste này dễ tiêu hoá hơn và con
người đã sử dụng nó hàng thế kỉ. Tài liệu đầu tiên nói về “Chiang” là tập sách
mang tên “Chou-li” của tác giả Chou-kung, xuất bản khoảng năm 1100 trước công
nguyên.
Khoảng 500 năm trước, vài người đã phát hiện ra rằng thay vì bỏ đi chất
lỏng ở đáy thùng lên men thì họ dùng cho nấu nướng. Và từ đó nước tương được
ra đời.
1.2. Tình hình sản xuất nước tương ở một số quốc gia:
Nước tương đã nhanh chóng trở thành loại nước chấm phổ biến không chỉ
trong hầu hết các món ăn Trung Hoa mà còn trong rất nhiều các món ăn Phương
Tây như ragu, hamburger và các món salad.
Ở Trung Quốc, nước tương là một loại nước chấm phổ biến và thường được
sử dụng nhất. Sản lượng nước tương tiêu thụ và số nhà máy sản xuất nước tương
luôn tăng theo từng năm. Năm 1986, sản lượng nước tương tiêu thụ là 1,7 triệu
tấn, và con số này tăng lên tới 5 triệu vào năm 2001. Hiện nay, Trung Quốc có hơn
4000 nhà sản xuất nước tương. Bảng dưới đây cho biết lượng nước tương tiêu thụ
ở Trung Quốc năm 1992
Bảng 1: Lượng nước tương tiêu thụ ở Trung Quốc năm 1992 (g/người/ngày)
Người có thu nhập Người có thu nhập Trung bình
Đồ án chuyên ngành Trang 9
cao thấp
Thành thị 17.7 14.0 15.9
Nông thôn 13.0 8.4 10.6
Cả nước 15.6 9.7 12.6
Ở Việt Nam, theo một số thống kê, cả nước hiện có tổng lượng sản xuất
khoảng 100 triệu lít/năm, trong đó riêng thành phố Hồ Chí Minh sản xuất khoảng
65-70 triệu lít và có khoảng 50 nhà sản xuất nước tương.
Vào thế kỉ thứ 7, nước tương được du nhập vào Nhật Bản và được gọi là
“sho-yu”. Nhưng đến thế kỉ 17 mới được sản xuất rộng rãi với số lượng lớn và vận
chuyển đến các nước Châu Á và Châu Âu. Tuy nhiên, cho đến năm 1959, công
nghệ sản xuất nước tương mới được nghiên cứu dưới góc độ khoa học. Kết quả là
đã có sự thay đổi toàn bộ về công nghệ, máy móc và thiết bị. Nhật có khoảng 1600
nhà sản xuất nước tương (năm 2000) trong đó có 5 nhà sản xuất nước tương lớn và
chi phối thị trường nội địa nước này. Lượng nước tương sản xuất năm 2001 là
1000 triệu l/năm.
Hình 1: Lọ đựng nước tương bằng gốm từ Nhật Bản xuất khẩu đi các nước Đông
nam Á, Ấn Độ và Châu Âu trong suốt thế kỉ 17 và 18.
Bảng 2: Sản lượng nước tương các loại của Nhật năm 1986 và 2001
Loại nước
tương
1986 2001
Sản lượng (l) % Sản lượng (l) %
Đặc biệt
a
675 894 000 56.3 533 740 000 52
Cao cấp 285 059 000 23.8 190 835 000 18.6
Loại thường 92 279 000 7.7 46 711 000 4.5
Những loại
khác
145 962 000 12.2 256 067 000 24.9
Tổng cộng 1 199 194 000 100 1 027 353 000 100
Đồ án chuyên ngành Trang 10
a
Loại đặc biệt chỉ là loại nước tương hoàn toàn sản xuất bằng phương pháp
lên men
Ở Châu Aâu, năm 1908, nhà máy sản xuất nước tương lên men đầu tiên
được xây dựng tại Mỹ, tuy nhiên nó đã bị thất bại, sau đó năm 1917, một nhà máy
khác được xây dựng mang tên Oriental ShowYou Company, sản xuất 30.000gal
(khoảng 114000 l/năm).
Hình 2: Sản lượng nước tương theo các năm tại Mỹ
Chú thích: o- Tổng sản lượng tiêu thụ; - Lượng tiêu thụ nước tương sản
xuất nội địa ; □-Lượng tiêu thụ nước tương của nhà sản xuất Kikkoman U.S; X-
Lượng tiêu thụ của các công ty nhập khẩu khác.
Trục Y: lit (x10
6
)
Trục X: năm
Đồ án chuyên ngành Trang 11
Hình 3: Thời gian và lượng nước tương nhập khẩu vào Mỹ đến năm 1982
Chú thích: o, Tổng lượng nhập khẩu; Lượng nhập khẩu từ Nhật ; ∆ Nhập khẩu
từ HongKong
2. Nguyên liệu trong sản xuất nước tương
2.1 Nguyên liệu chính : hạt đậu nành hoặc khô đậu nành
2.1.1 Hạt đậu nành:
2.1.1.1 Giới thiệu về cây đậu nành: Đậu nành là một loại cây trồng ngắn ngày, có
nhiều tác dụng như cung cấp thực phẩm cho người, cung cấp nguyên liệu cho
ngành công nghiệp, ngoài ra, đậu nành còn dùng làm thức ăn gia súc, nông sản
xuất khẩu…
Tên khoa học làø Glycin max (L) Merrill, là một trong những loại cây có
lịch sử lâu đời nhất của loài người.
Đậu nành là cây lấy hạt, lấy dầu có tầm quan trọng, đứng hàng thứ tư sau
cây lúa mì, lúa nước và ngô.
Đồ án chuyên ngành Trang 12
Hình 4: Cây đậu nành
2.1.1.2 Giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành : đậu nành được các nhà khoa học
xem là chìa khoá giải quyết nạn thiếu protein trong dinh dưỡng của con người.
Đậu nành còn được dùng để chữa nhiều bệnh: tiểu đường, suy nhược dinh
dưỡng…
a. Protein và acid amine: protein trong đậu chiếm khoảng 35-45%. Có loại đậu
nành với hàm lượng protein lớn hơn 50%.
Các loại acid amine có trong đậu nành được cho ở bảng 3
b. Lipid: Lipid trong đậu nành dao động trong khoảng 13.5 – 24.2% trung bình
là 18%. Chất béo trong đậu nành chứa khoảng 6.4 – 15.1% axit béo no và 80 –
93.6% axit béo không no. Hàm lượng chất béo trong đậu tỷ lệ nghịch với hàm
lượng protein. Hàm lượng acid béo trong đậu nành được cho ở bảng (4)
Bảng 3: Hàm lượng acid amine trên tổng lượng acid amine
Amino acid Đậu nành (%)
Arginine 8.42
Histidine 2.55
Lysine 6.86
Tyrosine 3.90
Tryptophan 1.28
Phenylalanine 5.01
Cystine 1.58
Methionine 1.56
Serine 5.57
Threonine 4.31
Leucine 7.72
Isoleucine 5.10
Valine 5.38
Glutamic acid 21.00
Aspartic acid 12.01
Glycine 4.52
Alanine 4.51
Proline 6.28
Ornithine _
Bảng 4: Hàm lượng acid béo trong tổng lượng chất khô
Acid béo %/ tổng lượng chất khô
Đồ án chuyên ngành Trang 13
Palmitic, C16:0 1.44-2.31
Stearic, C18:0 0.54-0.91
Oleic, C18:1 3.15-8.82
Linoleic, C18:2 6.48-11.6
Linolenic, C18:3 0.72-2.16
Arachidic, C20:0 0.04-0.7
c. Carbohydrate: Carbohydrate được chia làm 2 loại: loại tan trong nước chiếm
khoảng 10% (bao gồm các loại đường không khử như sucrose, raffinose và
stachylose) và loại không tan trong nước (cellulose, hemicellulose).
Bảng 5 : Thành phần carbohydrate trong đậu nành (%)
Carbohydrate % so với lượng carbohydrate tổng
Cellulose 4.0
Hemicellulose 5.4
Tinh bột 3.8
Rafinose 1.1
Saccharose 5.0
Các loại khác 5.1
d. Chất tro:
Chất tro trong đậu nành chiếm từ 4.5–6.8%.
Bảng 6: Thành phần chất tro trong đậu nành (%)
Chất tro % chất khô
P
2
O
5
0.6–2.18
K
2
O 1.91–2.64
CaO 0.23–0.63
MgO 0.22–0.55
SO
3
0.41–0.44
Chất tro % chất khô
Na
2
O 0.38
Cl 0.025
Ca 0.16- 0.47
P 0.41-0.82
Zn (mg/kg) 37
Fe (mg/kg) 90-150
e. Vitamine: trong đậu nành có chứa nhiều loại vitamine khác nhau trừ vitamine
C và vitamine D
Bảng 7: Thành phần acid amine trong đậu nành
Thành phần vitamine trong đậu nành (mg/kg)
Đồ án chuyên ngành Trang 14
Thiamin 11.0-17.5 Biotin 0,8
Riboflavin 3.4-3.6 Acid tantothenic 13,0-21,5
Niacine 21.4-23.0 Acid folic 1,9
Pyridocine 7.1-12.0 Inocyton 2300
Vitamine A 0,18-2,34 Vitamine K 1,9
Vitamine E 1,4
f. Enzyme: Trong đậu nành có chứa một số enzyme như:
ـ Urease : enzyme xúc tác cho phản ứng thuỷ phân urea thành carbon dioxide
và ammonia.
ـ Lipase: thủy phân glyceride tạo thành glycerine và acid béo.
ـ Phospholipase: enzyme thủy phân phospholipid thành các acid béo và các
hợp chất tan trong chất béo khác.
ـ Lipoxygenase: enzyme có chứa sắt, xúc tác cho phản ứng oxy hoá acid béo
tạo sản phẩm hydroperoxide.
2.1.2 Khô đậu nành: là bã đậu nành đã ép lấy dầu. Khô đậu
nành chứa lượng chất béo thấp, là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm nên hiện nay
được sử dụng làm nguyên liệu chính cho sản xuất nước tương. Thành phần hóa
học của khô đậu nành tương đối giống với hạt đậu nành. Thành phần hóa học của
khô đậu nành như sau:
Bảng 8: Thành phần hoá học của khô đậu nành (%)
Thành phần % chất khô
Nước 10
Protein 49.6
Lipid 5
Glucid 29.2
Cellulose 5.8
Tro 5.5
a. Protein và acid amine trong khô đậu nành
Bảng 9: Thành phần các nhóm protein đơn giản (%)
Nhóm protein % so với tổng số protein
Albumine 6-8
Globuline 25-34
Gluteline 13-14
Prolamine Không đáng kể
Bảng 10: Hàm lượng acid amine trong khô đậu nành (trên tổng lượng chất khô)
Amino acid % so với tổng lượng chất khô
Arginine 2.45- 3.1
Cystine 0.45- 0.67
Đồ án chuyên ngành Trang 15
Histidine 1.0- 1.22
Isoleucine 1.76- 1.98
Leucine 2.2-4.0
Lysine 2.5-2.66
Methionine 0.5-0.67
Phenylalanine 1.6-2.08
Tryptophan 0.51-0.67
Valine 1.5-2.44
b. Carbohydrate
Bảng 11: Thành phần carbohydrate trong khô đậu nành (%)
Carbohydrate % so với lượng carbohydrate tổng
Cellulose 4.0
Hemicellulose 5.4
Tinh bột 0.19-0.91
Rafinose 0.8-1.2
Saccharose 4.9-6.8
Stachyose 3.5-4.3
c. Chất tro: tương tự hạt đậu nành
d. Enzyme: tương tự hạt đậu nành
2.2 Vi sinh vật trong sản xuất nước tương: vi sinh vật trong sản xuất nước tương
sẽ chuyển hoá những protein phức tạp, tinh bột của nguyên liệu thành acid amine,
đường đơn rất dễ được cơ thể hấp thu. Ngoài ra, vi sinh vật còn tạo ra mùi vị đặc
trưng cho từng sản phẩm nước tương khác nhau. Đối với từng quốc gia, việc sử
dụng vi sinh vật để sản xuất nước tương cũng có một số điểm khác biệt. Dưới đây
là bảng các loại vi sinh vật dùng trong sản xuất nước tương của một số quốc gia
Châu Á (Bảng 12)
Trong phương pháp cổ truyền, người ta thường dùng vi sinh vật có sẵn
trong tự nhiên, các loại nấm mốc thường gặp là Mucor rouxii, Rhizopus nignicans,
A. oryzae,… Tuy nhiên, nếu dùng nấm mốc tự nhiên như vậy sẽ rất khó kiểm soát
được chất lượng của sản phẩm và có thể sinh ra độc tố do một số vi sinh vật không
mong muốn. Vì vậy, muốn đưa nước chấm vào sản xuất công nghiệp, điều kiện
trước tiên là phải có giống thuần khiết vì nó quyết định hương vị, hiệu suất và chất
lượng sản phẩm và là điều kiện cơ bản để ổn định sản xuất, không bị động gây hư
hại cho sản xuất.
Đồ án chun ngành Trang 16
Bảng 12: Các loại vi sinh vật dùng trong sản xuất nước tương ở các nước
STT Tên quốc gia Tên gọi loại nước
tương
Vi sinh vật sử dụng
1 Triều Tiên Kanjang Aspergillus oryzae
Bacillus subtilis
Bacillus pumillus
Bacillus citreus
Sarcina maxima
Saccharomyces rouxii
2 Indonesia Kecap asin
Kecap manis
Rhizopus oligoporus
Rhizopus oryzae
Aspergillus oryzae
3 Malaysia Kicap kacang soya Aspergillus oryzae
Pediococcus halophilus
Pediococcus soyae
Bacillus sp
Bacillus licheniformis
Pichia sp
Candida sp
4 Trung Quốc Si yau
Aspergillus oryzae
Aspergillus sojae
Aspergillus terriol
5 Việt Nam Xì dầu, nước tương
Aspergillus oryzae
6 Philipine Toyo
Aspergillus oryzae
Hasinula anomala
Hasinula sugelliculosa
Lactobacillus delbrueckii
STT Tên quốc gia Tên gọi loại nước
tương
Vi sinh vật sử dụng
7 Singapore Soya sauce
Aspergillus oryzae
Sacchrosemyces sp
Lactobacillus sp
Đồ án chun ngành Trang 17
8 Thái Lan Ce Iew
Pediococcus halophilus
Staphilococcus sp
Bacillus sp
Aspergillus oryzae
9 Nhật Bản Koikuchi shoyu
Saichikomi shoyu
Shiro shoyu
Tamari shoyu
Usukuchi shoyu
Aspergillus oryzae
Zygosaccharomyces rouxii
Candida versatilis
Candida etchellsii
Lactobacillus delbrueckii
Saccharomyces halomembransis
Pediococcus halophilus
Streptococcus faecalis
Bacillus sp
Tương tự Koikuchi shoyu
Tương tự Koikuchi shoyu
Tương tự Koikuchi shoyu
Tương tự Koikuchi shoyu
Giống đưa vào sản xuất phải có các điều kiện sau:
ـ Hoạt lực protease cao
ـ Ảnh hưởng tốt đối với hương thơm
ـ Khả năng phát triển mạnh và chống tạp khuẩn tốt
ـ Không sinh độc tố (Aflatoxin)
Aflatoxin là độc tố gây bệnh ung thư, được sinh ra bởi A. parasiticus
NRRL 2999. Độc tố này rất bền trong suốt quá trình lên men nước tương. A.
oryzae, mặc dù không sinh độc tố này nhưng khó có thể phân biệt được A.
oryzae với A. flavus hay A. parasiticus vì chúng đều phân bố rộng rãi, và dễ
phát triển trong canh trường lên men không thuần khiết.
Đồ án chun ngành Trang 18
Hình 5: Hàm lượng Aflatoxin trong các mẫu chứa các loại vi sinh vật khác
nhau trong suốt thời gian lên men.
Dựa vào hình 5, chúng ta có thể thấy rằng: Trong mẫu (I), chỉ gồm A.
oryzae và L. delbrueckii thì không sinh Aflatoxin trong quá trình lên men.
Đồ án chun ngành Trang 19
Trong mẫu (II): Lượng Aflatoxin là cực đại trong vòng 1 tuần (8500
µg/kg) nếu chỉ dùng nấm mốc A. parasticus. Mẫu (III) và mẫu (IV): lượng độc
tố có giảm đi nếu kết hợp A. parasticus với A. oryzae và L. Delbrueckii.
Sự bền vững của Aflatoxin: Sau 6 tuần lên men, lượng độc tố ở mẫu (II)
chỉ giảm 8% sau 6 tuần lên men, mẫu (III) giảm 45% và mẫu (IV) giảm 55%.
Trong khuôn khổ của đồ án này, chúng tôi chỉ giới thiệu đặc tính của
một số loài vi sinh vật phổ biến trong sản xuất nước tương như: nấm mốc A.
oryzae có màu vàng nên ta thường gọi là mốc vàng, nấm men Z. rouxii,
Candida và vi khuẩn T. halophilus.
2.2.1 Giới thiệu về giống A. oryzae :
A. oryzae hay còn gọi là mốc hoa cau, được nghiên cứu sớm nhất bởi ông
bà Jokichi Takamine (1854-1922, người Nhật). Loại nấm mốc này còn được sử
dụng làm tương, chao, miso Đặc điểm của A. oryzae là khả năng sinh tổng hợp
nhiều protease và amylase.
a. Đặc điểm hình thái:
Cơ thể sinh trưởng là một hệ sợi
bao gồm những sợi mảnh, chiều ngang
khoảng 5-7 µm, phân nhánh rất nhiều và
có vách ngăn chia sợi thành nhiều tế bào.
Từ những sợi nằm ngang hình thành
những sợi thẳng đứng gọi là cuống định
bào tử. Trong khối ngun liệu cấy mốc đã
phát triển thấy có màu vàng chính là màu
đỉnh bào tử.
Hình 6: A. oryzae
b. Điều kiện sinh trưởng:
ـ Độ ẩm : 45-50%
ـ Nhiệt độ : 27-30
0
C
ـ Thời gian : 30-36 giờ
ـ pH mơi trường : 5,4-6,5
ـ Độ ẩm khơng khí : 85-95%
Đồ án chuyên ngành Trang 20
ـ A. oryzae là loại hoàn toàn hiếu khí, khi có đủ oxy thì phát triển rất
mạnh. Theo thực tế sản xuất, một kg môi trường khi nuôi cấy mốc trung bình cần
1,7- 1,9 m
3
không khí.
c. Các enzyme trong nấm mốc :
Hệ nấm mốc A. oryzae cho ta 2 loại enzyme chủ yếu là amilase và protease.
ـ Amylase là hệ enzyme phân giải tinh bột và có nhiều loại: glucoamylase
và α-amylase.
Loại α-amylase là loại enzyme thuỷ phân tinh bột thành destrin và
maltose.
Glucose amylase trong nấm mốc có khả năng phân giải liên kết α-1,4
glucoside và α-1,6 glucoside
ـ Enzyme protease: Hệ nấm mốc A. oryzae chứa hệ enzyme exo protease
xúc tác cho quá trình thuỷ phân protein thành thành các peptide và acid amine.
2.2.2 Giới thiệu về Zygosaccharomyces rouxii ( Z. rouxii) :
Z. rouxii là một trong những loại nấm men có thể phát triển được trong cả
môi trường chứa muối và không chứa muối. Nó có khả năng thích nghi mạnh với
nồng độ muối trong khoảng 24-26% (W/v) hay độ ẩm 0,787- 0,810.
Hình 7: Nấm men Z. rouxii
Đồ án chuyên ngành Trang 21
Bảng 13: Độ ẩm tối thiểu và nồng độ muối trong môi trường mà Z. rouxii
có thể phát triển được
Vi sinh vật Độ ẩm tối thiểu
NaCl
w/v (%) w/w (%)
Z. rouxii (I, II) 0.787 26 22.22
Z. rouxii (III) 0.787 24 20.69
Hình 8: Aûnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của Z. rouxii và một số
loại sinh vật khác trong nước tương. (o–o) Z. rouxii I, (–) Z. rouxii II.
Các điều kiện về pH, nhiệt độ cần thiết cho sự phát triển của Z. rouxii
Bảng 14: Nhiệt độ và pH cần thiết cho sự phát triển của Z. rouxii
Các điều kiện Môi trường không chứa muối
Môi trường chứa muối (18%
w/v)
pH 3-7 4-5
Nhiệt độ (
0
C) 20-35 40
Các loại vitamine cần thiết cho sự phát triển của Z. rouxii là biotin,
thiamine, pantothenic acid, inisitol được cho ở bảng 15. Hàm lượng inositol cần
tăng cao môi trường nuôi cấy có chứa hàm lượng muối cao.
Bảng 15: Các loại vitamine cần thiết cho sự phát triển của Z. rouxii
Vitamine
Z. rouxii
Môi trường chứa muối Môi trường không chứa muối
Biotin Cần thiết, kích thích Cần thiết
Thiamine (B
1
) Không cần thiết hoặc kích Kích thích
Sự phát triển (giá trị mật độ quang)
Đồ án chuyên ngành Trang 22
thích
Pantothenic acid Kích thích, cần thiết Cần thiết
Inositol
Không cần thiết hoặc kích
thích
Kích thích
Trong môi trường không chứa muối, cả glucose và maltose đều có thể được
lên men tạo thành alcohol, còn trong môi trường chứa muối, chỉ có glucose được
lên men.
2.2.3 Giới thiệu về Candida :
Hai loài thường gặp trong sản xuất nước tương là C. versatilis và C.
etchellsii. Những loài nấm men này chuyển hoá đường glucose hoặc những loại
đường khác thành alcohol. Candida cũng là giống nấm men chịu muối và phát
triển tốt ở môi trường có hoạt độ nước là 0,975-0,840. Candida có thể phát triển ở
môi trường chứa nồng độ muối tới 26%. (Bảng 16)
Hình 9: C. versatilis
Bảng 16: Độ ẩm tối thiểu và nồng độ muối trong môi trường mà Candida
có thể phát triển được
Vi sinh vật Độ ẩm tối thiểu
NaCl
w/v (%) w/w (%)
C. etchellsii 0.787 26 22.22
C. versatilis 0.810 26 22.22
Đồ án chuyên ngành Trang 23
Hình 10: Aûnh hưởng của pH đến sự phát triển của C. versatilis
Chú thích: (o) môi trường không chứa muối
() môi trường chứa 18% muối
Các loại vitamine cần thiết cho sự phát triển của Candida là biotin,
thiamine, pantothenic acid, inisitol được cho ở bảng 17. Trong môi trường không
chứa muối, Candida có thể phát triển tốt ở nhiệt độ 20-30
0
C, còn trong môi trường
chứa 18% muối, Candida có thể chịu được nhiệt độ 35
0
C.
Bảng 17: Các loại vitamine cần thiết cho sự phát triển của Candida
Vitamine
C. etchellsii C. versatilis
Môi trường
chứa muối
Môi trường
không chứa
muối
Môi trường
chứa muối
Môi trường
không chứa
muối
Biotin
Cần thiết, kích
thích
Cần thiết Cần thiết, kích
thích
Cần thiết
Thiamine (B
1
)
Kích thích Cần thiết Cần thiết, kích
thích
Cần thiết, kích
thích
Pantothenic
acid
Không cần
thiết
Kích thích,
cần thiết
Không cần
thiết,
Cần thiết, kích
thích
Inositol
Không cần
thiết
Kích thích Không cần
thiết, kích
thích
Kích thích,
cần thiết
Sự phát triển (giá trị mật độ quang)
Đồ án chuyên ngành Trang 24
2.2.4 Giới thiệu về Tetragenococcus halophilus (T.halophilus)
T. halophilus là vi khuẩn lactic có một số đặc điểm sau:
ـ Gram âm.
ـ Đường kính khoảng 0,6-0,9 µm.
ـ Kỵ khí tuỳ tiện
ـ T. halophilus là vi khuẩn ưa muối và phát triển tốt ở môi trường
nước có hoạt độ cao: khoảng 0,94-0,99. Hoạt độ nước thấp nhất mà T. halophilus
có thể phát triển được là 0,808 (Hình 11).
Hình 11: Aûnh hưởng của hoạt độ nước đến sự phát triển của T. halophilus.
(o) T. halophilus I, ()T. halophilus II.
Nồng độ muối có thể phát triển được khoảng 24%, pH 5,5-9,0. Các loại
vitamine cần thiết cho sự phát triển của T. halophilus là leucine, acid glutamic,
arginine, histidine, tryptophan và phenylalanine, được cho cụ thể ở bảng 18. T.
halophilus có thể phát triển ở nhiệt độ 20-42
0
C, tối ưu ở 25-30
0
C.
Bảng 18: Các loại vitamine cần thiết cho sự phát triển của T. halophilus
Vitamine
T. halophilus
Môi trường chứa
muối
Môi trường không chứa
muối
Biotin Cần thiết, kích thích Cần thiết, kích thích
Sự phát triển (giá trị mật độ quang)
Đồ án chuyên ngành Trang 25
Riboflavin (B
2
) Cần thiết Kích thích
Vitamine B
6
Cần thiết Cần thiết
Nicotinic acid Cần thiết Cần thiết
Pantothenic acid Cần thiết Cần thiết
2.3 Nguyên liệu phụ và phụ gia:
2.3.1 Bột mì:
Bột mì dùng trong sản xuất nước tương cần đạt các chỉ tiêu về cảm quan,
hoá lý và vi sinh như sau:
Chỉ tiêu cảm quan:
Bột mì tốt có màu trắng hoặc trắng ngà, mịn, tơi, mùi đặc trưng của bột,
không có mùi vị lạ như đắng, chua, ôi, khét, không có mùi mốc, không sâu mọt,
không lẫn tạp chất (rác, sắt, đất, đá).
Chỉ tiêu hoá lý:
Độ ẩm không quá 14%
Độ chua không quá 4
o
N
Hàm lượng gluten khô không ít hơn 7-8%
Trạng thái gluten ướt : màu trắng đồng nhất, co giãn, đàn hồi như cao su.
Gluten khô vẫn giữ được màu trắng sáng của gluten ướt.
Dư lượng hoá chất trừ sâu: nằm trong giới hạn cho phép
Chỉ tiêu vi sinh vật
Bảng 19: Chỉ tiêu vi sinh vật của bột mì
Tổng số vi khuẩn hiếu khí (khuẩn lạc/g) 10
6
Coliforms (khuẩn lạc/g) 10
3
E.coli (khuẩn lạc/g) 10
2
S.aureus (khuẩn lạc/g) 10
2
Cl.perfringens (khuẩn lạc/g) 10
2
B.cereus (khuẩn lạc/g) 10
2
2.3.2 Muối ăn:
ـ Thành phần chính của muối ăn là NaCl. Ngoài ra có lẫn một số tạp chất
như nước, MgSO
4
, MgCl
2
, KCl, CaSO
4
, bùn, cát, …
ـ Muối Mg có vị đắng và dễ hút ẩm làm muối bị chảy nước nên không có
lợi cho sản xuất nước tương. Do đó, muối sử dụng trong công nghệ sản xuất nước
tương cần càng ít tạp chất càng tốt và độ tinh sạch yêu cầu 92-97%.
ـ Trong sản xuất nước tương thường dùng muối hột hay muối xay, có độ
ẩm không quá 4%, hàm lượng NaCl ít nhất là 92%, tạp chất vô cơ không tan