Luận văn Bước đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nước chấm lên men

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÃ MEN BIA ĐỂ SẢN XUẤT NƢỚC CHẤM LÊN MEN Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khoá: 2002-2006 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐẠI NGHĨA Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÃ MEN BIA ĐỂ SẢN XUẤT NƢỚC CHẤM LÊN MEN Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Th.S VƢƠNG THỊ VIỆT HOA NGUYỄN ĐẠI NGHĨA Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCM DEPARMENT OF BIOTECHNOLOGY ***000*** FIRST STEP RESEARCH ON RESIDUCE BREMER′S YEAST TO PRODUCE FERMENTED SAUCE Graduation thesic Major Biotechnology Professo: Student: Ag. VUONG THI VIET HOA NGUYEN DAI NGHIA Term: 2002 – 2006 HCM, 9/2006 iii LỜI CẢM ƠN Ban giám hiệu trƣờng Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh Ban chủ nhiệm bộ môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Cô Ths. Vƣơng Thị Việt Hoa đã hƣớng dẫn tận tình cho tôi trong suốt quá trình thực tập và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Ban giám đốc công ty bia Foster - Tiền Giang. Các thầy cô trong phòng thí nghiệm vi sinh và hoá sinh thuộc khoa Công Nghệ Thực Phẩm – ĐH Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt, xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ đã sinh thành, dạy dỗ và ủng hộ tinh thần cho con. Cảm các bạn thuộc lớp Công Nghệ Sinh Học 28 đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp. Sinh viên thực hiện NGUYỄN ĐẠI NGHĨA iv TÓM TẮT Đề tài “ Bƣớc đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nƣớc chấm lên men ” đƣợc thực hiện từ 3/2006 – 8/2006 tại phòng thí nghiệm vi sinh và hoá sinh – khoa Công Nghệ Thực Phẩm. Đề tài do sinh viên Nguyễn Đại Nghĩa thực hiện với sự giúp đỡ của Ths. Vƣơng Thị Việt Hoa - giảng viên Khoa Công Nghệ Thực Phẩm. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là nấm men bia, phế liệu của ngành sản xuất bia. Nấm men bia tuy là phế phẩm nhƣng có giá trị dinh dƣỡng cao và men chiết xuất từ nấm men bia gồm nhiều sản phẩm rất có giá trị kinh tế nhƣ dịch chiết nấm men ( yeast extract ), dịch tự phân nấm men ( yeast autolysate ) dịch vách tế bào nấm men ( yeast cell wall ), dịch chiết nấm men chứa nucleotide tự nhiên đã đƣợc sản xuất rộng rãi trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam vấn đề này chƣa đƣợc quan tâm nhiều vì vậy bã men bia chƣa đƣợc khai thác một cách thỏa đáng. Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm đƣa ra hƣớng giải quyết tận dụng bã men bia dƣ thừa nhƣ là nguyên liệu để sản xuất nƣớc chấm lên men. Đề tài gồm hai thí nghiệm Thí nghiệm 1: Sản xuất nƣớc chấm lên men từ dịch tự phân bã men bia dƣới tác dụng của tác nhân thủy phân của nấm mốc  Theo dõi quá trình tự phân: Chúng tôi tiến hành qui trình thử nghiệm tự phân bã men bia có bổ sung mốc Aspergillus oryzae với các tỷ lệ 3, 4, 5%. Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol Kết quả: ở tỷ lệ mốc 5% cho hàm lƣợng đạm formol cao nhất v  Theo dõi ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân: Chúng tôi tiến hành theo dõi ở hai nhiệt độ là 300C và 500C. Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol Kết quả: ở nhiệt độ 500C cho hàm lƣợng đạm formol cao hơn ở 300C  Chiết rút dịch tự phân để sản xuất nƣớc chấm lên men: Chúng tôi tiến hành chiết rút dịch tự phân bằng hệ thống nhỏ giọt, sau đó tiến hành thanh trùng, đo đạm tổng số cho sản phẩm cuối cùng. Kết quả: sản phẩm của chúng tôi có thể sử dụng đƣợc. Thí nghiệm 2: Sản xuất nƣớc chấm lên men từ bã men bia kết hợp với các cơ chất khác nhau qua giai đoạn ủ với nấm mốc  Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae trên các cơ chất: bã đậu nành, nếp, gạo lức Bã men bia đƣợc phối trộn với các cơ chất trên theo các tỷ lệ khác nhau, tạo thành môi trƣờng nuôi cấy mốc. Có tất cả 9 nghiệm thức Kết quả: ở nghiệm thức bã men bia / bã đậu nành tƣơng ứng ở tỷ lệ 1/1.5 thì mốc phát triển và cho mùi hƣơng tốt nhất.  Theo dõi quá trình thủy phân: 9 nghiệm thức trên đƣợc phối trộn với nƣớc cho thủy phân Chỉ tiêu theo dõi: đạm formol Kết quả: ở nghiệm thức bã men bia / bã đậu nành ở tỷ lệ tƣơng ứng 1/2.5 cho hàm lƣợng đạm formol cao nhất  Chiết rút dịch thủy phân để sản xuất nƣớc chấm lên men: chúng tôi tiến hành chiết rút dịch thủy phân, sau đó tiến hành thanh trùng, tạo mùi và đo đạm tổng số cho sản phẩm cuối cùng. Kết quả: sản phẩm của chúng tôi có thể sử dụng đƣợc vi MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm ơn .......................................................................................... i Tóm tắt ............................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................... iv Danh sách các bảng ............................................................................ vii Danh sách các hình và biểu đồ ........................................................... viii 1- MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề ............................................................................. 1 1.2 Mục tiêu ................................................................................ 2 1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................ 2 1.4 Nội dung thực hiện ............................................................... 2 2- TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 Công nghệ sản xuất nƣớc chấm ............................................... 3 1.1 vi sinh vật trong sản xuất nƣớc chấm ............................. 3 1.2 Công nghệ sản xuất ........................................................ 3 1.2.1 Qui trình sản xuất ........................................................ 3 1.2.2 Giải thích qui trình ...................................................... 5 2 Công nghệ sản xuất tƣơng ....................................................... 6 2.1 Nguyên liệu trong sản xuất tƣơng .................................. 6 2.2 Vi sinh vật trong sản xuất tƣơng .................................... 7 2.3 Kỹ thuật sản xuất tƣơng thủ công .................................. 8 3 Nấm men bia ............................................................................ 9 3.1 Hình giáng và cấu tạo nấm men bia ............................... 9 3.2 Giống men bia ................................................................ 10 vii 3.3 Thành phần hoá học và dinh dƣỡng của nấm men bia ... 11 4 Các hƣớng tận dụng bã men bia .............................................. 14 4.1 Sản xuất men khô ................................................................. 15 4.1.1 Mục đích của việc sấy khô men tƣơi ...................... 15 4.1.2 Các loại máy sấy khô .............................................. 16 4.1.3 Ứng dụng của men khô ........................................... 16 4.2 Sản xuất men chiết xuất ................................................. 17 4.2.1 Phƣơng pháp tự phân .............................................. 17 4.2.2 Phƣơng pháp hoá giải ............................................. 19 4.3 Một số sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất .............. 20 4.3.1 Yeast extract ............................................................ 20 4.3.2 Yeast autolysate ...................................................... 25 4.3.3 Vách tế bào nấm men .............................................. 25 5 Nấm mốc Aspergillus oryzae................................................... 26 3- VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Địa điểm và vật liệu nghiên cứu ........................................... 28 3.1.1 Địa điểm ...................................................................... 28 3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm .................................... 28 3.1.3 Hoá chất sử dụng ......................................................... 28 3.1.4 Nguyên vật liệu ........................................................... 28 3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm ....................................................... 28 3.2.1 Thí nghiệm 1 ............................................................... 28 a. Theo dõi quá trình tự phân ........................................... 28 b. Theo dõi ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân ..................................................... 29 c. Ly trích dịch tự phân để thu nƣớc chấm lên men ......... 30 3.2.2 Thí nghiệm 2 ............................................................... 30 a. Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae trên các cơ chất: bã đậu nành, nếp, gạo lức ........................................ 30 b. Theo dõi quá trình thủy phân của 9 nghiệm thức trên ....................................................................... 31 c. Chiết rút dịch thủy phân viii để làm nƣớc chấm lên men ................................................................ 31 4- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thí nghiệm 1 ......................................................................... 33 4.1.1 Theo dõi quá trình tự phân .......................................... 33 4.1.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình tự phân ............ 34 4.1.3 So sánh sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức ở hai nhiệt độ 300C và 500C ............................. 36 4.1.4 Chiết rút dịch tự phân để sản xuất nƣớc chấm lên men ........................................................ 38 4.2 Thí nghiệm 2 ......................................................................... 40 4.2.1 Theo dõi sự phát triển của Aspergillus oryzae ............ 40 4.2.2 Theo dõi quá trình thủy phân ...................................... 41 4.2.3 Chiết rút dịch thủy phân để làm nƣớc chấm lên men ................................................................. 46 4.3 So sánh giữa hai sản phẩm của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 ...................................................... 48 5- KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận ................................................................................ 49 5.2 Đề nghị ................................................................................. 50 Tài liệu tham khảo ...................................................................... 50 Phụ lục ..................................................................................... 51 Phụ lục 1: Khử vị đắng của bã men bia ................................ 51 Phụ lục 2: Xác định đạm formol .......................................... 52 Phụ lục 3: Xử lý số liệu ........................................................ 53 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của gạo nếp ....................................... 6 Bảng 2.2 Thành phần hóa học của gạo tẻ .......................................... 6 Bảng 2.3 Thành phần hoá học của bột mì ......................................... 7 Bảng 2.4 Hàm lƣợng vitamine của nấm men bia sấy khô ................. 12 Bảng 2.5 Hàm lƣợng các các acid amin trong nấm men ................... 13 Bảng 2.6 Thành phần các chất khoáng trong nấm men bia............... 14 Bảng 2.7 Thành phần phân tích của men sấy khô ............................. 17 Bảng 2.8 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên hiệu quả thủy phân của nấm men .............................................................................. 18 Bảng 2.9 Thành phần chính của Yeast extract .................................. 20 Bảng 2.10 Thành phần các vitamine trong Yeast extract ................... 21 Bảng 2.11 Thành phần các amino acid trong Yeast extract ............... 22 Bảng 3.1 Thành phần nuôi cấy nấm mốc ......................................... 30 Bảng 4.1 Hàm lƣợng đạm Formol của các tỷ lệ mốc ở nhiệt độ 500C ...................................................... 33 Bảng 4.2 Hàm lƣợng đạm Formol của các tỷ lệ mốc ở nhiệt độ 300C ...................................................... 35 Bảng 4.3 Đánh giá điểm của tơ nấm ................................................ 41 Bảng 4.4 Các hàm lƣợng đạm Formol của các nghiệm thức 1, 2, 3 ................................................................ 42 Bảng 4.4 Các hàm lƣợng đạm Formol của các nghiệm thức 4, 5, 6 ............................................................... 43 Bảng 4.5 Các hàm lƣợng đạm Formol của các nghiệm thức 7, 8, 9 ............................................................... 45 Bảng 4.7 Các thông số của hai sản phẩm .......................................... 48 x DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Qui trình sản xuất nƣớc chấm lên men .............................. 4 Hình 1.2 Qui trình sản xuất tƣơng lỏng ............................................ 8 Hình 1.3 Sơ đồ sản xuất Yeast extract ở Anh ................................. 23 Hình 1.4 Cấu tạo vách tế bào nấm men ............................................ 26 Hình 1.5 Nấm mốc Aspergillus oryzae ........................................... 27 Hình 4.1 Sơ đồ thử nghiệm sản xuất nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 1 ................................................. 39 Hình 4.2 Nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 1 ............................... 40 Hình 4.3 Sơ đồ thử nghiệm sản xuất nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 2 ................................................. 47 Hình 4.4 Nƣớc chấm lên men của thí nghiệm 2 ............................... 47 Biểu đồ 4.1 Sự biến thiên đạm formol ở các nghiệm thức ở nhiệt độ 500C .............................................................. 34 Biểu đồ 4.2 Sự biến thiên đạm formol ở các nghiệm thức ở nhiệt độ 300C .............................................................. 35 Biểu đồ 4.3 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 3% ..................... 36 Biểu đồ 4.4 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 4% ..................... 37 Biểu đồ 4.5 Sự biến thiên đạm formol ở tỷ lệ mốc 5% ..................... 37 Biểu đồ 4.6 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 1,2,3 ( bã men bia / bã đậu nành ) ................................ 42 Biểu đồ 4.7 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 4,5,6 ( bã men bia / nếp ) .............................................. 44 Biểu đồ 4.8 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 7,8,9 ( bã men bia / gạo lức ) ........................................ 45 Biểu đồ 4.9 Sự biến thiên đạm formol của các nghiệm thức 3,6,9 ............................................................................... 46 1 Chƣơng 1. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề : Ngày nay công nghệ sản xuất bia và thị trƣờng tiêu thụ bia rất phát triển . Bia là thức uống phổ biến và đƣợc yêu thích ở nhiều quốc gia, nó đƣợc sản xuất ra với một số lƣợng rất lớn đã đem lại một lợi nhuận khổng lồ . Tuy nhiên kèm theo đó là lƣợng bã men bia cũng tăng theo. Bã men bia là phế phẩm của quá trình sản xuất bia , trong bã men bia có chứa nhiều thành phần, trong đó có tế bào nấm men . Mặt khác trong tế bào nấm men có chứa nhiều chất dinh dƣỡng nhƣ vitamine, protein … Những protein này có nguồn gốc từ động vật , chứa khoảng 20 acid amin và đầy đủ các acid amin thiết yếu . Tuy nhiên thực tế sản xuất ở Việt Nam chƣa có các biện pháp xử lý hiệu quả để tận dụng nguồn nguyên liệu này , bã men bia thu đƣợc thƣờng ở dạng lỏng và đƣợc thải ra môi trƣờng, điều này đã gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái . Ở những nƣớc có nền công nghiệp phát triển thì bã men bia đã đƣợc sử dụng rộng rãi để tạo ra men chiết xuất. Men này đƣợc sử dụng nhƣ là một chất điều vị trong chế biến thực phẩm hay là nguồn bổ sung vào thành phần nuôi cấy vi sinh. Men chiết xuất có các loaị có giá trị dinh dƣỡng và kinh tế cao nhƣ dịch chiết nấm men ( yeast extract ), dịch tự phân nấm men ( yeast autolysate ), dịch vách tế bào nấm men ( yeast cell wall) hay dịch chiết nấm men có chứa nucleotide tự nhiên . Nhƣ vậy nếu chúng ta nghiên cứu các kỹ thuật xử lý bã men bia và kỹ thuật sản xuất các sản phẩm từ bã men bia thì chúng ta đã giải quyết đƣợc rất nhiều vấn đề : giảm ô nhiễm môi trƣờng, đem lại hiệu quả kinh tế cao, giảm đƣợc giá thành bia thƣơng phẩm nhờ giảm chi phí đầu tƣ vào máy móc thiết bị để xử lý chất thải đồng thời tận dụng đƣợc các sản phẩm phụ để tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao. Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài dƣới sự hƣớng dẫn của cô Vƣơng Thị Việt Hoa : “ Bƣớc đầu nghiên cứu tận dụng bã men bia để sản xuất nƣớc chấm lên men ” 2. Mục tiêu . 2 Xây dựng đƣợc qui trình sản xuất nƣớc chấm lên men từ bã men bia của nhà máy bia. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu : Đối tƣợng : bã men bia. Phạm vi nghiên cứu : do giới hạn về thời gian và kinh phí nên tất cả các thí nghiệm đều đƣợc thực hiện trong phòng thí nghiệm vi sinh của khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trƣờng ĐH Nông Lâm . 4. Nội dung thực hiện :  Thử nghiệm sử dụng men chiết xuất để sản xuất nƣớc chấm lên men  Xác định các thông số kỹ thuật ảnh hƣởng đến quá trình lên men. 3 Chƣơng 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Công nghệ sản xuất nƣớc chấm Nƣớc chấm là tên chung chỉ các loại gia vị dạng lỏng chứa chủ yếu là acid amine, muối ăn và hƣơng vị đặc trƣng. Nƣớc chấm đƣợc sản xuất từ các nguyên liệu giàu protein và bằng hai phƣơng pháp: vi sinh vật và phƣơng pháp hoá học. Chúng tôi xin đƣợc trình bày phƣơng pháp vi sinh vật. 1.1 Vi sinh vật trong sản xuất nƣớc chấm Trong sản xuất công nghiệp, điều cần thiết phải tạo đƣợc giống vi sinh vật thuần chủng. Giống vi sinh vật đƣợc đƣa vào sản xuất phải đảm bảo các điều kiện sau :  Có ảnh hƣởng tốt đến sự tạo hƣơng  Có hoạt lực proteaza cao  Không đƣợc chứa độc tố Aflatoxin Giống mốc dùng trong sản xuất nƣớc chấm có thể là A. Oryzae, A. soyae, A. teriol, A. niger… 1.2 Công nghệ sản xuất 1.2.1 Qui trình công nghệ 4 Khô đậu Nghiền nhỏ Trộn nƣớc Ủ Hấp Làm nguội Cấy giống giống trung gian Nuôi nấm mốc Đánh tơi Trộn nƣớc Nƣớc muối Trích ly Bã Nƣớc muối Nƣớc 1 Ngâm Nƣớc 2 Trích ly Bã Phối chế Thanh trùng Nƣớc chấm lên men Hình 1.1 Qui trình sản xuất nƣớc chấm lên men 5 1.2.2.Giải thích qui trình a. Xử lý nguyên liệu Công nghệ xử lý nguyên liệu đƣợc thực hiện qua ba bƣớc chính nhƣ sau: Xay nhỏ: nhằm mục đích tăng khả năng tiếp xúc của enzyme. Kích thƣớc hạt sau khi xay xong là 1mm là tốt nhất Phối liệu và trộn nƣớc: Trộn 90% khô đậu đã đƣợc xay nhỏ với 10% bột bắp hoặc mì. Cho thêm 60-75% nƣớc so với lƣợng bột trên Hấp chín: Nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật, đồng thời làm thay đổi đặc tính lý hoá học của bột, giúp cho nấm phát triển tốt hơn b. Nuôi nấm mốc Nuôi nấm mốc thƣờng thu đƣợc số lƣợng và chất lƣợng enzyme proteaza cao. Chính vì vậy các yếu tố trên đóng vai trò rất quan trọng, thƣờng nuôi nấm mốc ở 28-320C và độ ẩm không khí 85-90% Trong quá trình nuôi nấm mốc cần trang bị quạt ly tâm có lƣu lƣợng gió 6000m 3 / tấn nguyên liệu giờ với áp lực 100 mm cột nƣớc c. Lên men hoặc thủy phân Trong quá trình thuỷ phân sẽ xảy ra hai quá trình chính. Quá trình thủy phân protein và quá trình thủy phân tinh bột. Trong quá trình thủy phân chịu ảnh hƣởng của ba yếu tố: Lƣợng nƣớc cho vào quá trình thủy phân: Kinh nghiệm cho thấy lƣợng nƣớc cho vào tốt nhất thƣờng là 30-40% so với nguyên liệu, tƣơng đƣơng 60- 70% so với khối lƣợng nấm. Khi cho nƣớc vào nên cho 5-10% NaCl và duy trì nhiệt độ thủy phân là 54-580C trong suốt thời gian là 64-72 giờ. Sau khi thủy phân xong, căn cứ vào hàm lƣợng nƣớc thủy phân để tính lƣợng muối và nƣớc muối cần bổ sung sao đạt nồng độ qui định và số lƣợng nƣớc chấm cần thiết. d. Trích ly Dịch trích ly lần thứ nhất thƣờng đƣợc nƣớc chấm đậm, có màu xấu và chiếm khoảng 60-80% lƣợng nguyên liệu đe