Tài liệu Nghiên cứu tối ưu hoá quy trình sản xuất sản phẩm mắm cá thính

y o c u -tr a c k .c TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CHẾ BIẾN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH SẢN XUẤT MẮM CÁ THÍNH Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH NGUYEN TRỌNG CẨN Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ CẨM VÂN Lớp: 46CB NHA TRANG, NĂM 2008 .d o m o w w w .d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k .c F- w y c MỤC LỤC MỤC LỤC ...............................................................................................................1 LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................3 PHẦN I ....................................................................................................................4 TỔNG QUAN ......................................................................................................4 1.1. Những Tìm Hiểu Về Enzym Và Quá Trình Lên Men .............................4 1.1.1. Định nghĩa về enzym ..........................................................................4 1.1.2. Phân Loại Và Cách Gọi Tên ...............................................................4 1.1.3. Bản Chất, Cấu Trúc Và Tính Chất Của Enzym ...................................5 1.2. Công Nghệ Chế Biến Các Sản Phẩm Lên Men .......................................9 1.2.1. Giới Thiệu Chung Về Công Nghệ Lên Men........................................9 1.2.2. Điều Kiện Của Quá Trình Lên Men ..................................................11 1.2.3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Phản Ứng Lên Men ............................12 1.2.4. Công Nghệ Lên Men Các Sản Phẩm Thủy Sản .................................15 1.3. Giới Thiệu Một Số Quy Trình Chế Biến sản Phẩm Lên Men Trong Và Ngoài Nước.....................................................................................................18 1.3.1. Sản Phẩm Lên Men Trong Nước.......................................................18 1.3.2. Sản Phẩm Lên Men Ngoài Nước.......................................................23 1.4. Tìm Hiểu Về Nguyên Liệu ...................................................................24 1.4.1. Cá Nục..............................................................................................24 1.4.2. Nguyên Liệu Phụ ..............................................................................26 PHẦN II.................................................................................................................33 ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................33 2.1. Mục đích nghiên cứu ............................................................................33 2.2. Đối Tượng Nghiên Cứu........................................................................33 2.2.1. Nguyên Vật Liệu Chính ....................................................................33 2.2.2. Nguyên Vật Liệu Phụ .......................................................................33 2.3. Nội Dung Nghiên Cứu..........................................................................35 2.4. Phương Pháp Nghiên Cứu ....................................................................35 2.4.1. Bố trí thí nghiệm...............................................................................35 2.4.2. Phương pháp đánh giá cảm quan.......................................................36 2.4.3. Phương Pháp Phân Tích Hoá Học .....................................................41 2.4.4. Phương Pháp Phân Tích Vi Sinh .......................................................41 2.5. Sơ Đồ Bố Trí Thí Nghiệm ....................................................................42 2.5.1. Xác Định Tỷ Lệ Muối Tối Ưu ..........................................................42 2.5.2. Xác Định Tỷ Lệ Thính Tối Ưu..........................................................43 2.5.3. Xác Định Thời Gian Phơi Nắng Và Nhiệt Độ Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Lên Men Sản Phẩm............................................................................44 2.5.4. Thí Nghiệm Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của PH Đến Quá Trình Lên Men Của Sản Phẩm .....................................................................................45 to k lic .d o m o . ack C m w o c u -tr bu y bu C lic k to 1 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y c 2.5.5. Thí Nghiệm Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Các Chế Độ Bảo Quản Đến Chất Lượng Sản Phẩm.................................................................................46 PHẦN III ...............................................................................................................47 kẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................................47 3.1. Xác Định Các Thông Số Cho Quy Trình Mắm Cá Thính......................47 3.1.1. Tỷ Lệ Muối Tối Ưu ..........................................................................47 3.1.2. .Tỷ Lệ Thính Tối Ưu.........................................................................49 3.1.3. Nghiên Cứu Về Quá Trình Lên Men: Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Và Thời Gian ....................................................................................................52 3.1.4. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của PH Đến Quá Trình Lên Men ..............56 3.1.5. Đánh Giá Cảm Quan Và Phân Tích Những Thành Phần Hoá Học với các chế độ bảo quản khác nhau. ...................................................................60 3.2. Đánh Giá Sản Phẩm Mắm Cá Thính.....................................................65 3.2.1. Thành phần hóa học..........................................................................65 3.2.2. Phân tích chỉ tiêu vi sinh vật .............................................................66 3.2.3. Đánh giá cảm quan ...........................................................................66 3.3. Đề Xuất Quy Trình sản Xuất Mắm Cá Thính .......................................68 3.4. Sơ Bộ Tính Chi Phí Sản Xuất ...............................................................72 3.5. Kết Luận Và Đề Xuất Ý Kiến...............................................................73 3.5.1. Kết luận: ...........................................................................................73 3.5.2. Đề xuất ý kiến ......................................................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................75 PHỤ LỤC...........................................................................................................76 to k lic .d o m o . ack C m w o c u -tr bu y bu C lic k to 2 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c LỜI MỞ ĐẦU Từ thuở xa xưa ông cha ta đã nói:” Việt Nam là nước rừng vàng bể bạc đất phì nhiêu”.Việt nam có bờ biển dài cùng với diện tích mặt nước lớn đã đưa ngành nuôi trồng chế biến thủy hải sản phất triển mũi nhọn Bên cạnh phát triển các ngành khai thác chúng ta đặc biệt quan tâm đến công nghệ chế bién để tận dụng triệt để mọi nguồn khai thác và tạo ra những sản phẩm có giá trị kinh tế. Đã có rất nhiều quy trình chế biến các mặt hàng thuỷ sản này. Thuỷ sản đông lạnh, thuỷ sản đóng hộp. thuỷ sản sấy khô. Và một mặt hàng truyền thống mà người dân ta rất thích sử dụng là mặt hàng thủy sản lên men. Để góp phần tìm ra và hoàn thiện nhiều quy trình chế biến mặt hàng này tôi đã được khoa chế biến trường Đại Học Nha Trang cho phép thực hiện đề tài tốt nghiệp”Nghiên cứu Tối ưu hoá quy trình sản xuất sản phẩm Mắm Cá Thính” Nội dung đề tài bao gồm: 1. Tìm hiểu phân tích thành phần của nguyên liệu và các phụ gia , giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. 2. Chọn quy trình dự kiến và thực nghiệm 3. Phân tích tìm các yếu tố quan ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Mắm cá Thính 4. Tối ưu hoá các công đoạn quan trọng và đề xuất quy trình sản xuất tối ưu, tiêu chuẩn thực phẩm 5. Hạch toán giá thành thí nghiệm Qua gần 2 tháng nghiên cứu làm đề tài do có nhiều hạn chế về mặt thời gian điều kiện về phòng thí nghiệm cũng như năng lực bản thân nên không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót trong nghiên cứu. Vì vậy rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn đọc để đề tài được hoàn chỉnh hơn. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 3 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y c PHẦN I 1 TỔNG QUAN 1.1. Những Tìm Hiểu Về Enzym Và Quá Trình Lên Men 1.1.1. Định nghĩa về enzym Enzym là Protein có hoạt tính xúc tác. Hầu như các enzym xúc tác cho hầu hết các loại phản ứng hoá học xảy ra trong cơ thể sống đảm bảo cho các quá trình chuyển hoá các chất trong cơ thể sống tiến hành với tốc độ nhịp nhàng, cân đối theo những chiều hướng xác định Tóm lại enzym đã đảm bảo cho sự trao đổi thường xuyên giữa cơ thể sống với môi trường hay nói cách khác là đảm bảo cho sự tồn tại của cơ thể sống. Enzym có hiêu suất xúc tác rất lớn, nó có thể gấp hàng trăm hàng nghìn, hàng triệu lần các chất vô cơ và hữu cơ khác. Bên cạnh đó enzym có thể thực hiện hoạt động xúc tác trong điều kện nhẹ nhàng ở áp suất và nhiệt độ bình thường của cơ thể, PH môi trường gần PH sinh lý, hơn nữa enzym có khả năng lựa chọn cao đối với kiểu phản ứng mà nó xúc tác cũng như đối với chất mà nó tác dụng. 1.1.2. Phân Loại Và Cách Gọi Tên Nguyên tắc gọi tên enzym như sau Tên mỗi ezym gồm hai phần: Phần thứ nhất chỉ tên cơ chất ( nếu có nhiều cơ chất thì tên cơ chất cách nhau bằng dấu: ). Phần thứ hai chỉ tên kiểu phản ứng mà enzym xúc tác cộng thêm phần tiếp vị ngữ aza, hai phần trên cách nhau bằng một dấu nối ngang. Ngoài ra hiện nay còn dùng tên thông dụng như amilaza, papain,pepsin… Phân loại Dựa trên các kiểu phản ứng do enzym xúc tác, enzym được chia thành 6 nhóm lớn: 1. Oxidoreductaza: là nhóm enzym xúc tác các phản ứng oxy hoá - khử. Nhóm này gồm các enzym như: dehydrogenaza, oxiaza, catalaza… to k lic .d o m o . ack C m w o c u -tr bu y bu C lic k to 4 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c 2. Trasferaza: là nhóm enzym xúc tác các phản ứng chuyển gốc, chuyển nhóm hoá học từ chất này sang chất khác. Ví dụ: photphat transferaza, amino transferaza… 3. Hydrolaza: là nhóm enzym xúc tác các phản ứng thuỷ phân các hợp chất hữu cơ như: amylaza, proteaza, peptidaza 4. Liaza: là nhóm enzym xúc tác sự tách một nhóm nào đó ra khỏi hợp chất mà không có sự tham gia của nước hoặc axit photphoric, cũng có thể xúc tác phản ứng loại nước tạo nối đôi hoặc kết hợp nước vào nối đôi. Ví dụ: decarboxidaza, aldolaza, hidralaza… 5. Izomeraza: là nhóm xúc tác sự đồng phân hoá hình học, quang học và chuyển vị nội phân. Trường hợp chuyển vị nội phân gọi là mutaza, xúc tác sự đồng phân hoá thì gọi là izomeraza. Ví dụ: Photpho-glyxerat mutaza, trioza photphat izomeraza. 6. Ligaza ( sintetaza): là nhóm enzym xúc tác sự tổng hợp chất hữu cơ nhờ năng lượng từ các hợp chất cao năng. Ví dụ: glutamin sintetaza… 1.1.3. Bản Chất, Cấu Trúc Và Tính Chất Của Enzym Bản chất của enzym: Enzym là protein có hoạt tính xúc tác.Qua nhiều nghiên cứu cho thấy phân tử lớn enzym đều có dạng hạt và có khối lượng phân tử lớn hơn 12000, enzym có phân tử bé nhất là ribonucleaza 12700.Đa số enzym có khối lượng 20000 đến 90000 có khi đến một triệu hoặc lớn hơn. Giống với các protein hình hạt khác các enzym có thể hoà tan trong nước, trong dung dịch muối loãng nhưng không tan trong dung môi không phân cực.Dung dịch của enzym có tính chất của dung dịch keo ưa nước.Khi hoà tan enzym vào nước các phân tử lưỡng cựa nước sẽ kết với các ion, các nhóm ion hoặc các nhóm phân cực trong enzym tạo thành lớp vỏ hydrat.Lượng nước hydrat này khá lớn và có vai trò quan trọng là làm môi trường cho các phản ứng sinh hóa. Enzym trong dung dịch dễ dàng bị kết tủa bởi các yếu tố vật lý và hoá học vốn làm kết tủa protein.ví dụ trong các dung môi hữu cơ như axeton ở nhiệt độ thấp enzym có thể bị kết tủa nhưng không làm mất hoạt tính, do vậy có thể dùng các .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 5 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c chất này để thu chế phẩm enzym hoạt động. Ngược lại dưới tác dụng của các yếu tố gây biến tính protein như nhiệt độ quá cao enzym thường bị mất hoạt tính xúc tác do vậy người ta dùng các yếu tố này để kìm hãm hoạt độ của enzym khi cần thiết. Ở những điều kiện nhất định, dưới tác dụng của các Proteinaza, axit hoặc kiềm các enzym có thể bị thuỷ phân hoà tan.Sản phẩm thuỷ phân có thể chỉ bao gồm các axit amin, enzym này là một protein một thành phần.Có khi còn có các hợp chất khác tuỳ loại enzym, trường hợp này enzym là một protein phức tạp có hai thành phần. Phân tử enzym có hai thành phần gồm phần protein gọi là apoenzym kết hợp với một nhóm không phải protein gọi là Coenzyme. Apoenzym quyết định tính đặc hiệu của enzym và làm tăng hoạt tính xúc tác của coenzym. Coenzym quyết định kiểu phản ứng mà enzym xúc tác trực tiếp tham gia trong phản ứng và làm tăng độ bền của apoenzym đối với các yếu tố gây biến tính. Cấu trúc phân tử của enzym Phân tử enzym một thành phần hay hai thành phần đều chứa phần protein. Nhưng số chuỗi polypeptit trong phân tử enzym có thể thay đổi tuỳ từng enzym, có enzym chỉ chứa một chuỗi, có loại hai, ba…chuỗi Mạch polypeptit trong phân tử enzym được xoắn lại ở những phần nhất định tạo thành cấu trúc bậc hai.Mạch polypeptit đã bị xoắn lại như vậy được cuộn lại trong không gian thành dạng cấu trúc xác định gọi là cấu trúc bậc ba.Trong nhiều trường hợp các chuỗi polypeptit cấu trúc bậc ba có thể kết hợp với nhau tạo thành phân tử enzym có cấu trúc bậc bốn. Trong những điều kiện xác định phân tử enzym có thể phân ly thuận nghịch thành các mảnh dưới đơn vị, mỗi mãnh dưới đơn vị có thể bao gồm một hoặc một số chuỗi polypeptit. Hầu hết khi phânli thành các mảnh dưới đơn vị, hoạt độ của enzym bị thay đổi, trong một số trường hợp có thể bị mất hoàn toàn hoạt động. Các tiểu phần dưới đơn vị của một enzym nào đó có thể kết hợp với nhau theo nhiều kiểu khác nhau tạo nên các đồng phân của enzym gọi là izoenzym. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 6 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y c Các izoenzym có khả năng xúc tác cùng một phản ứng nhưng khác nhau về một số tính chất lý hoá học và cấu trúc. Cấu trúc trung tâm hoạt động của enzym Trong quá trình xúc tác chỉ một phần nhỏ của phân tử enzym tham gia kết hợp đặc biệt với cơ chất phần đó được gọi là trung tâm hoạt động của Enzym. Trung tâm hoạt động bao gồm nhiều nhóm chức năng khác nhau của axit amin, phân tử nước liên kết và nhiều khi có cả coenzym hữu cơ và vô cơ. Các nhóm chức năng của axit amin thường gặp trong trung tâm hoạt động của enzym là: - Nhóm SH (sunfidril) của xistein. - Nhóm ε- NH2 (amin) của Lizin. - Nhóm OH(hydroxyl) của serin,treonin, tirozin - Nhóm COOH của aspactic và glutamic. - Vòng indol của triptophan - Vòng imidazol của histidin - Nhóm guanilic của acginin. Khi tạo thành trung tâm hoạt động các nhóm này phải ở vị trí gần nhau và được định hướng trong không gian sao cho chúng có thể tương tác với nhau trong quá trình phản ứng.. Các trung tâm hoạt động có thể hình thành dễ dàng khi các nhóm chức ở gần nhau trên apoenzym, nhưng khi chúng ở xa nhau quá thì phải hoạt hoá bằng cách cắt đi một đoạn peptit nào đó, chúng lại xích lại gần nhau và tạo thành trung tâm hoạt động.  Vai trò của nhóm trung tâm hoạt động Dựa vào vai trò của trung tâm hoạt động các nhóm chức năng có thể phân thành các nhóm sau: - các nhóm xúc tác: là những nhóm trực tiếp tham gia trong phản ứng kết hợp với phần phân tử cơ chất bị chuyển hoá, kết hợp với coenzym. - Các nhóm tiếp xúc: kết hợp với các phần cơ chất không bị chuyển hoá có vai trò tương tự dây neo buộc cơ chất lại. to k lic .d o m o . ack C m w o c u -tr bu y bu C lic k to 7 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c - Các gốc cấu tạo hay cố định: không trực tiếp kết hợp với cơ chất, nhưng tương tác với các nhóm xúc tác và tiếp xúc, cố định các gốc này trong những vị trí không gian nhất định và giữ chúng ở trạng thái hoạt động xúc tác. Sự liên hệ giữa trung tâm hoạt động với phần còn lại của cơ chất được thực hiện qua gốc này.  Sự tạo thành trung tâm hoạt động Theo Fisher thì trung tâm hoạt động của phân tử enzym vốn có cấu trúc không gian tương ứng với cơ chất cũng giống như ổ khoá tương ứng với chìa khoá Cơ Chế Tác Dụng Của Enzym Enzym là chất xúc tác sinh học do đó chúng mang đầy đủ các đặc điểm chất xúc tác nói chung. Các phản ứng hóa học có thể xảy ra khi phân tử các chất tham gia phản ứng phải va chạm với nhau ở vị trí xảy ra phản ứng và phải ở trạng thái hoạt động. Muốn hoạt hóa các phân tử cần cung năng lượng cho chúng đó là năng lượng hoạt hóa.Các chất xúc tác nói chung và xúc tác enzym đều có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hóa mà phản ứng yêu cầu bằng cách tiến hành qua các phản ứng tạo phức trung gian khi tổng số năng lương hoạt hóa của chúng nhỏ hơn trường hợp không có chất xúc tác. Sự tạo thành phức ES và biến đổi phức này thành sản phẩm P trải qua 3 giai đoạn sau: E + S → ES → P + E - Trong giai đoạn thứ nhất: Enzym kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức enzym cơ chất (ES) không bền, phản ứng này xảy ra nhanh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp. - Trong giai đoạn thứ 2: Xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn đến sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng này.Kết quả là làm cho cơ chất hoạt hóa dễ dàng tham gia phản ứng hơn. - Trong giai đoan thứ 3: Sản phẩm được tạo thành, còn enzym được giải phóng dưới dạng tự do. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 8 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c Trong quá trình tác dụng enzym thể hiện tính đặc hiệu cao, có thể phân biệt các dạng đặc hiệu và mức độ đặc hiệu như sau: - Đặc hiệu quang học :(đặc hiệu lập thể) Các enzym có tính đặc hiệu quang học nghĩa là chúng chỉ có thể tác dụng lên một dạng của cặp đồng phân quang học.Các enzym này có vai trò quan trọng trong thực tế vì nó có thể chuyển hóa các chất từ dạng cơ thể không sử dụng được thành dạng cơ thể hấp phụ do đó làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. - Đặc hiệu cơ chất: Mỗi enzym chỉ xúc tác cho phản ứng chuyển hóa một cơ chất (nếu là phản ứng đơn phân tử) hoặc một cặp cơ chất (nếu là phản ứng hai phân tử) - Đặc hiệu nhóm tuyệt đối:Các enzym này có thể tác dụng lên nhiều chất có cùng một kiểu cấu trúc phân tử, một kiểu liên kết nhưng có những yêu cầu xác định đối với một nhóm nguyên tử nào đó ở gần liên kết bị phân giải. - Đặc hiệu nhóm tương đối: Một số enzym khác lại có tính đặc hiệu khá rộng rãi, chúng có thể tác dụng lên một kiểu xác định của các hợp chất khác nhau mà không có đòi hỏi gì nghiêm ngặt đối với nhóm ở gần liên kết bị phân giải, xét về mức độ đặc hiệu có thể gọi là những enzym có tính “ đặc hiệu nhóm tương đối”. 1.2. Công Nghệ Chế Biến Các Sản Phẩm Lên Men 1.2.1. Giới Thiệu Chung Về Công Nghệ Lên Men Lên men là quá trình trao đổi chất qua đó các chất hữu cơ bị biến đổi dưới tác dụng của enzyme và các vi sinh vật. Dựa vào cơ chế của quá trình ta có: +Lên men yếm khí: là quá trình phân giải bằng các enzym các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản mà không có sự tham gia của oxy phân tử. Ví dụ: Lên men rượu, lên men axeton butylic, lên men lactic…. + Lên men hiếu khí: cũng là quá trình phân giải đường thành các hợp chất đơn giản nhưng cần phải có oxy tự do như quá trình lên men axetic, lên men citric.... Phân loại dựa theo cơ chế, tác nhân,nguyên liệu,sản phẩm… - Phân loại dựa theo tác nhân: + Lên men bởi nấm mốc + Lên men bởi nấm men .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 9 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y c + Lên men bởi vi khuẩn + Lên men bởi nấm men và vi khuẩn + Lên men bởi nấm mốc và vi khuẩn + Lên men bởi nấm men và nấm mốc - Phân loại theo nguyên liệu: + sản phẩm lên men từ tinh bột, đường + Sản phẩm lên men rau quả + Sản phẩm lên men từ cá, tôm + Sản phẩm lên men từ sữa….. - Phân loại theo điều kiện lên men + Lên men yếm khí + Lên men hiếu khí - Phân loại theo sản phẩm: + Lên men rượu, ethanol. + Lên men bia + Lên men lactic + Lên men axetic + Lên men sản xuất sữa chua. - Phân loại theo tính chất sản phẩm cuối cùng Dựa vào tính chất của sản phẩm thường chia ra: Công nghiệp lên men cổ điển và Công nghiệp lên men hiện đại + Công nghiệp lên men cổ điển: là những quá trình lên men mà qua đó thu được những sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn những chất “nguyên thuỷ” (cơ chất) trong nguyên liệu.Quá trình lên men rượu etylic,axit lactic là quá trình lên men cổ điển vì phân tử lượng của sản phẩm lên men rượu etylic (C2H5OH) và axit lactic (CH3-CHOH-COOH) đều nhỏ hơn phân tử lượng của ‘’chất nguyên thuỷ ‘’(cơ chất) trong nguyên liệu đó là glucoza (C6H12O6) +Công nghiệp lên men hiện đại:là quá trình lên men tạo ra các sản phẩm phức tạp hơn, khác xa với các chất ‘’nguyên thuỷ ‘’trong nguyên liệu và có phân tử lượng lơn hơn các cơ chất tạo thành nó.Thực chất quá trình lên men hiện đại là quá trình sinh tổng hợp như :lên men sản xuất vitamin, kháng sinh, axit amin… to k lic .d o m o . ack C m w o c u -tr bu y bu C lic k to 10 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c 1.2.2. Điều Kiện Của Quá Trình Lên Men Cấu tử môi trường lên men - Nguồn Gluxit: Cần thiết cho vi sinh vật để tạo năng lượng cung cấp khung cacbon để sinh tổng hợp các cấu tử cần thiết cho tế bào.Vi sinh vật cần có để duy trì năng lượng trong các hoạt động sống như:  Duy trì hệ thống khi nhiệt độ môi trường xung quanh cao hơn(để thoát nhiệt)  Sinh tồng hợp các chất để xây dựng tế bào.  Nếu hệ thống tạo khí lớn hơn yêu cầu cần thoát khí lúc này vi sinh vật đòi hỏi phải có năng lượng.  Vi sinh vật cần có năng lượng để đảm bảo độ bền cơ học cho các tế bào của vi sinh vật ở trạng thái trương.  Năng lượng cần thiết cho chuyển động các tiên mao, sợi nấm.  Nguồn Gluxit trong nghiên cứu, thí nghiệm là glucoza, còn trong công nghiệp thường dùng là rỉ đường, mía, nước chiết ngô… - Phot phat Có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá năng lượng của hệ thống sinh học Dạng sử dụng thường là Photphat kali, photphat amon, hoặc có thể dùng lượng nhỏ nước dưới hợp chất hữu cơ. Thường sử dụng hàm lượng trong môi trường là: 0.1% – 0.5% - Nitơ Là thành phần nguyên tố tạo nên axit amin, prôtein, axit nuclêic và các chất khác. - Các nguyên tố khác Các nguyên tố vi lượng như: Mn,Zn,Cu,Co,Ni,Cl2,Na…rất cần thiết cho đời sống vi sinh vật.Các nguyên tố khoáng tham gia tạo cấu trúc enzym và là yếu tố sinh trưởng của vi sinh vật. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 11 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c - Vitamin: Rất cần thiết cho vi sinh vật lên men như vitamin B1, B2, pantotenic (B3), PP, B6, Brotin…. Hầu hết các vitamin tham gia vào cấu trúc các enzym nhất là các enzym tham gia trong các chu trình và quá trình oxy hoá. Các tác nhân bên ngoài - Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng tới cấu trúc của enzym, protein do đó ảnh hưởng tới các hoạt động của enzym và ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Nhiệt độ môi trường lên men còn có tác dụng đến:  tốc độ tạo thành và giải phóng sản phẩm  trạng thái vật lý  đảm bảo lọc chất lỏng khỏi sinh khối dễ dàng hơn  điều hoà chất lượng nước giải khát,bia trong quá trình lên men(lên men bia ở nhiệt độ thấp).Do vậy một chủng vi sinh vật nếu điều kiện nhiệt độ lên men khác nhau sẽ cho sản phẩm khác nhau. - Ảnh hưởng của PH môi trường: PH môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của vi sinh vật do vậy PH ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men. Tác nhân lên men vi sinh vật Vi sinh vật là nhân tố chủ yếu gây lên men,tuy nhiên khả năng lên men mỗi loại vi sinh vật là khác nhau, ngay trong cùng một loại vi sinh vật cũng không giống nhau nếu điều kiện lên men khác nhau.Vi sinh vật thường dùng gây lên men là nấm mốc,nấm men,vi khuẩn. 1.2.3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Phản Ứng Lên Men Ảnh hưởng của nồng độ enzym Trong điều kiện thừa cơ chất tốc độ phản ứng bậc nhất phụ thuộc vào nồng độ enzym. Khi thừa cơ chất thì khi nồng độ enzym tăng vận tốc tăng. Khi nồng độ enzym bão hòa với nồng độ cơ chất thì nồng độ enzym tăng vận tốc không thay đổi. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 12 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c .Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất Trong các phản ứng do enzym xúc tác trước hết tạo thành phức trung gian giữa enzym và cơ chất, sau đó phức này chuyển hoá tiếp tục tạo thành phức cuối cùng và enzym tự do, enzym lại tiếp tục kết hợp với phân tử cơ chất khác Ảnh hưởng của chất kìm hãm Tấc cả các chất gây biến tính protein đều có tính chất kìm hãm không đặc hiệu của enzym.Các chất này có tác dụng kìm hãm tấc cả các enzym.Ngoài ra có nhiều chất khác không làm biến tính protein enzym nhưng vẫn làm giảm hoạt độ xúc tác của nó. Tóm lại tác dụng kìm hãm có thể là do chất kìm hãm kết hợp với enzym tạo thành phức chất enzym- chất kìm hãm. Có các dạng kìm hãm sau:  Kìm hãm cạnh tranh: là chất kìm hãm thuận nghịch enzym, có cấu trúc tương tự cơ chất, kết hợp vào ngay trung tâm hoạt động chiếm chỗ của cơ chất.  Kìm hãm không cạnh tranh: chất kìm hãm kết hợp với các phân tử enzym ở chỗ khác với trung tâm hoạt động, làm thay đổi dạng không gian của phân tử enzym theo hướng không có lợi cho hoạt tính xúc tác của nó, do đó làm giảm tốc độ phản ứng. Vì vậy sau khi kết hợp với chất kìm hãm không cạnh tranh enzym vẫn có thể kết hợp với cơ chất tạo thành phức chất EIS E + S ↔ ES → P + E E + I ↔ EI EI + S ↔ EIS Dưới tác dụng của chất kìm hãm cạnh tranh mức độ kìm hãm phụ thuộc vào nồng độ kìm hãm mà không phụ thuộc vào nồng độ cơ chất.  Kìm hãm “phi” cạnh tranh. Ở đay chất kìm hãm chỉ kết hợp với phức chất ES mà không kết hợp với enzym tự do E + S ↔ES Tác dụng kìm hãm không bị loại trừ khi tăng nồng độ cơ chất, kìm hãm này thường gặp đối với phản ứng nhiều cơ chất trong đó tạo thành nhiều phức chất trung gian khác nhau. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 13 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c Ảnh hưởng của chất hoạt hóa: Các chất hoạt hóa có thể làm tăng hoạt độ enzym bằng cách gián tiếp hay trực tiếp. - Hoạt hóa gián tiếp: nếu chất hoạt hóa làm tăng tốc độ phản ứng enzym bằng cách loại trừ chất kìm hãm khỏi hỗn hợp của phản ứng hoặc tham gia phản ứng nhưng không tác dụng trực tiếp với phân tử enzym. - Hoạt hóa trực tiếp: các chất hoạt hóa thường tác dụng vào trung tâm hoạt động của enzym hoặc làm biến đổi cấu hình không gian của phân tử enzym theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác. Nhiều ion kim loại thường có tác dụng theo kiểu này. Ví dụ: Mn++, Ca++,… Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzym Theo quy luật thông thường của các phản ứng hóa học vận tốc các phản ứng enzym càng tăng khi tăng nhiệt độ, nhưng vì enzym có bản chất là Protein do đó khi tăng nhiệt độ tới một giới hạn nào đó thì vận tốc phản ứng của enzym sẽ bị giảm do sự biến tính của protein. Trong khoảng mà enzym chưa bị biến tính thì hệ số nhiệt độ của đa số enzym vào khoảng 1,4 đến 2, nghĩa là khi tăng nhiệt độ lên 100C thì vận tốc phản ứng tăng lên 1,4 đến 2 lần. Khi bắt đầu có sự biến tính protein thì xảy ra hai hiện tượng : một mặt vận tốc phản ứng vẫn tăng theo sự tăng nhiệt độ , một mặt vận tốc biến tính protein xảy ra nhanh hơn. Kết quả là vận tốc phản ứng giảm dần tới đình chỉ hoàn toàn. Ảnh hưởng của PH môi trường PH có ảnh hưởng lớn tới vận tốc phản ứng của enzym, mỗi enzym chỉ hoạt động thích hợp nhất ở một PH xác định gọi là PH hoạt động tối thích của enzym, PH tối thích của đa số enzym nằm trong vùng axit yếu, kiềm yếu hoặc trung tính, chỉ có một số enzym có PH hoạt động tối thích nằm trong vùng axit mạnh hoặc kiềm mạnh. PH môi trường ảnh hưởng tới vận tốc phản ứng enzym có thể do: - PH làm thay đổi trạng thái ion hoá của các nhóm định chức ở trung tâm hoạt động enzym làm thay đổi khả năng phản ứng của các nhóm này trong phản ứng xúc tác và có thể làm thay đổi cấu trúc tâm hoạt động của enzym. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 14 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c - PH cũng làm thay đổi trạng thái ion hoá của cơ chất, tại PH tối thích phân tử cơ chất được ion hoá tới trạng thái thích hợp nhất cho sự kết hợp với enzym, nhờ đó phản ứng có vận tốc cao. Hoạt tính của enzym cũng phụ thuộc vào trạng thái bền của Protein, ở PH quá cao hoặc quá thấp Protein bị biến tính do đó enzym cũng bị mất hoạt tính 1.2.4. Công Nghệ Lên Men Các Sản Phẩm Thủy Sản 1.2.4.1. Thực Phẩm Thuỷ Sản Lên men Nguyên liệu để sản xuất sản phẩm thuỷ sản lên men phần lớn là các loại cá nhỏ,tôm nhỏ hoặc những loại cá có khả năng đánh bắt với số lượng lớn nhưng chưa được tiêu thụ hết hoặc chế biến hết liền.Sản phẩm thuỷ sản lên men được chế biến theo phương pháp: Trộn thuỷ sản với muối sau đó cho lên men.Sự hình thành sản phẩm nhờ quá trình hoạt động của vi sinh vật và enzym hiện có trong thuỷ sản.Quá trình này bản chất là quá trình lên men lactic không điển hình. 1.2.4.2. Bản Chất Của Quá Trình Lên Men Thực Phẩm Thuỷ Sản Quá trình lên men lactic là quá trình chuyển hoá đường thành axit lactic dưới tác dụng của các vi khuẩn lactic.Quá trình lên men này tạo acid lactic làm cho sản phẩm có vị chua đặc trưng.Nguyên liệu của quá trình này là: đường, tinh bột, rỉ đường…với các tác nhân lên men là vi khuẩn thuộc họ Lactobacteriaceae. Bản chất của quá trình lên men sản phẩm thuỷ sản là lên men lactic không điển hình.Quá trình này ngoài sản phẩm chính là acid lactic còn thu được các sản phẩm phụ như: acid succinic, acid acetic, rượu etylic, và các chất khí. Đặc điểm của kiểu lên men này là vi khuẩn lên men lactic không điển hình có chứa enzym cacboxylaza có thể phân giải axid pyruvic tạo thành axetaldehyt (CH3CHO) và CO2.Từ CH3CHO có thể tạo nên nhiều sản phẩm khác.Vi khuẩn thuộc nhóm này là Bacterium Coli, Bac.acrogenes, Bac.pentoaxetium. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 15 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c Cơ chế của quá trình lên men lactic được thể hiện như sau: Axit lactic Tinh bột, thính, đường Glucose - Rượu Acetaldehyt Rượ etylic Axit succinic Axit acetic Focmic CO2 Phương trình tổng quát: 2 C6H12O6 = CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2-CH2-COOH + CH3COOH Glucoza acid lactic acid xuccinic axid acetic + CH3CH2OH + CO2 + H2O rượu etylic Bên cạnh quá trình lên men lactic còn có quá trình thuỷ phân prôtein.Đây là quá trình sinh hoá học chủ yếu ngoài ra còn có quá trình phụ khác để hình thành mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm. 1.2.4.3. Các Quá Trình Sinh Hoá Xảy Ra Trong Quá Trình Lên Men Các Sản Phẩm Thuỷ Sản. Sự lên men các sản phẩm thuỷ sản chủ yếu do hai quá trình là: Lên men Lactic và thuỷ phân protein.Ngoài ra có thêm quá trình phụ khác. Các quá trình này có liên quan mật thiết với nhau hỗ trợ cho nhau và cùng nhau thực hiện trong một điều kiện như nồng độ Nacl,nhiệt độ, độ đường….Tuy vậy không phải tốc độ các phản ứng này không phải giống nhau mà chúng được tiến hành với mức độ khác nhau. Quá Trình Lên Men Lactic: - Vai trò của quá trình này trong sản xuất các sản phẩm lên men nói chung và trong mắm cá thính nói riêng là tạo vị chua đặc trưng cho sản phẩm.Vị chua do hàm lượng axid lactic sinh ra giúp cơ thể tiêu hoá tốt protein của chế phẩm.Ngoài ra axid lactic còn có vai trò bảo quản bán chế phẩm để khói thối rửa trong điều kiện muối nhạt (10%). .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 16 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c - Tham gia thúc đẩy quá trình thuỷ phân Prôtein chế phẩm tạo điều kiện cho một số proteaza hoạt động làm tăng nhanh quá trình tự chín của chế phẩm. - Cơ chất cho quá trình lên men lactic là nguồn gluxit bổ sung vào thuỷ sản (cá, tôm…) như cơm nếp, thính gạo, đường…. - Quá trình lên men lactic trong sản phẩm thuỷ sản lên men chia thành 3 giai đoạn: + Giai đoạn đầu: Do muối gây áp suất thẩm thấu lớn nên đường và các chất dinh dưỡng khác sẽ khuếch tán vào trong nước muối và bắt đầu có sự hoạt động của vi khuẩn lactic và một số vi sinh vật khác.Trên bề mặt nước muối có sự xuất hiện những bọt khí đó là hoạt động của các vi khuẩn Coli và một số vi khuẩn có thể sinh khí khác. Chủng Lactic phát triển trong thời kì này là: Leuconostoc mensenteriodes.Đây là loại cầu khuẩn có khả năng sinh axit và sinh khí, khả năng sinh axit chủng này yếu. + Giai đoạn 2: các vi khuẩn Lactic phát triển mạnh, PH môi trường giảm xuống 3- 3.5, vi khuẩn gây thối bị ức chế hoạt động. Chủng Lactic chủ yếu phát triển trong thời kì này: L.cucumeris, B.bramical fermenterti.Đây là giai đoạn quan trọng của lên men lactic. + Giai đoạn 3: Khi axid lactic tích tụ khá cao thì chính các vi khuẩn lactic cũng bị ức chế.Khi đó môt số nấm men,nấm mốc có khả năng phân huỷ axid lactic cũng phát triển mạnh như nấm mốc Oidium lactic và nấm men Mycodema.Các loại này thường sinh ra lớp váng trắng trên bề mặt chế phẩm.Chúng chịu được nồng độ cao của muối(có thể phát triển được nồng độ muối 20%),chúng phân huỷ axit lactic để cung cấp năng lượng cho chúng.Nếu lượng axit lactic giảm thì tạo điều kiện cho vi sinh vật gây thối phát triển. Quá Trình Thuỷ Phân Prôtein: Đây là quá trình quan trọng chuyển protein (khó tiêu hoá) thành axit amin(dễ tiêu hoá) nhờ đó tạo sản phẩm có vị ngọt,các chất thơm,màu đặc trưng làm cho cơ thể con người dễ tiêu hoá và hấp thụ khi sử dụng. .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 17 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c Quá trình lên men mắm cá thính vừa có quá trình thuỷ phân protein nhờ có enzym proteaza của bản thân nguyên liệu và vi sinh vật vừa có tham gia của các axit lactic làm mềm protein, hoạt hoá protein thúc đẩy quá trình thuỷ phân. Quá Trình Sinh Hoá Học Khác Tạo Màu, Mùi, Vị Cho Sản Phẩm. Trong quá trình sản xuất mắm cá thính ngoài hai quá trình trên còn có quá trình lên men sinh tổng hợp các chất khác tham gia tạo mùi đặc trưng cho sản phẩm như có sự tạo thành các amin bay hơi, axit hữu cơ bay hơi, các este, rượu… Ngoài ra các phản ứng sinh hoá học Melanoidin, Quinonamin, Fucfurol.. cũng xảy ra tạo nên mùi vị, màu sắc đặc trưng cho sản phẩm. 1.2.4.4. Ý Nghĩa Của Lên Men Thuỷ Sản. Việc ứng dụng ý nghĩa thưc tế của lên men lactic để lên men sản phẩm thuỷ sản có ý nghĩa lớn trong thực tiễn.Lên men thuỷ sản góp phần tạo ra những sản phẩm thuỷ sản đa dạng phong phú và có giá trị dinh dưỡng cao giúp người tiêu dùng có nhiều lựa chọn.Các sản phẩm này tạo ra các axit amin dễ tiêu hoá rất tốt cho người sử dụng. Việc lên men sản phẩm là một phương pháp chế biến các nguồn nguyên liệu thuỷ sản phong phú đặc biệt là sản phẩm từ biển có ý nghĩa trong việc góp phần tạo nên giá trị kinh tế. Đặc biệt là chúng ta có thể tận dụng nguồn nguyên liệu tối đa trong những lúc khai thác quá lớn chưa kịp chế biến hay bảo quản mà không bị lãnh phí. 1.3. Giới Thiệu Một Số Quy Trình Chế Biến sản Phẩm Lên Men Trong Và Ngoài Nước 1.3.1. Sản Phẩm Lên Men Trong Nước 1.3.1.1. Giới Thiệu Về Mắm Cá Thính Mắm cá thính là một món ăn rất phổ biến trong dân gian. Việt Nam là một nước có bờ biển dài trải từ bắc vào nam, nguồn sông suối nhiều nên nguyên liệu thuỷ sản rất phong phú tạo điều kiện để người dân sống gần đó khai thác và chế biến các món ăn thật đa dạng. Mắm cá thính là sản phẩm của quá trình lên men lactic với cơ chất có thể thính gạo hoặc thính nếp. Cá được đánh bắt còn tươi ta đem rửa sạch sau đó ướp muối và thính được nhã nhuyễn và các gia vị khác như riềng, tỏi, ớt… .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 18 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c F- w y bu y to k lic c Sau đây là một số món mắm cá thính phổ biến các vùng trong nước ta: - Cá Thính làng Đạo Nội huyện Lập Thành tỉnh Vĩnh Phúc: Cá được đánh bắt tại các vùng sông, các khe núi đem về một phần chế biến các món ăn, phần còn lại đem làm mắm cá thính để dành sang năm ăn. Cách làm như sau: Những loại cá nhỏ như trê, rô, chày, trôi,diếc…làm sạch để cả con những loại cá lớn như chép, trắm, cá măng, cá kìm thì thái bằng bàn tay và lạng mỏng làm 2 hoặc 3, sau đem rửa sạch để ráo nước rồi đem muối cá: Xếp cá vào vại cứ một lớp cá rắc thêm một lớp muối sao cho không quá mặn cũng không quá nhạt 10 ngày sau lấy cá ra đem đổ nước đi chỉ lấy cá, lúc này cá có màu hồng đẹp vì các chất tanh đã đi theo nước ra khỏi cơ thịt cá. Thính ướp cá được rang bằng đỗ tương và gạo nếp cái, đỗ tương rang thật đều đến cháy vàng, gạo nếp cái cũng rang riêng như vây.Cả hai đem nhã nhuyễn trộn đều vào nhau sau đó đem ướp cá.Cứ một lớp cá lại phủ một lớp thính và lớp trên cùng rải thính dày hơn.Sau một tuần thính cá có thể sử dụng được. Cá thính ở vùng này thường ăn nướng hoặc ăn ráng. Người dân vùng này chủ yếu là ăn nướng.Cá thính có hương vị đặc biệt không khô cũng không nhão. Khi ăn thịt không quá dai hay quá cứng. - Mắm thính Cố Đô Ở Huế, mắm là đặc sản, là nghệ thuật ẩm thực độc đáo có từ lâu đời, mỗi loại mắm có một thứ hương vị hấp dẫn riêng.Có lẽ do từ kinh nghiệm dân gian “cá không ăn muối cá ươn” nên người nội trợ Huế đã khéo léo vận dụng, chế biến để giữ gìn thức ăn lâu ngày. Mắm chính là loại thức ăn lên men có mùi thơm, vị đậm đà đầy ấn tượng và “ngon đến nhức cả răng”, là món ăn mà mọi người Việt đều ưa thích ... Mắm Huế rất phong phú, mỗi mùa đều có mỗi loại tuyệt ngon, vào tiết Đông Xuân có mắm cá nục, mắm cá ngừ, mắm cá chuồn, mắm cá thu, tép chua, tiết Thu Đông có mắm cá cơm, mắm thính, Xuân Hạ thì có mắm dưa, mắm cà, mằm rò...và các loại mằm tứ thời mà mùa nào cũng có là mắm nêm, ruốc, tôm chua... Món mắm thính được làm bằng cá nục.Cá phải tươi to bằng hai ba ngón tay, mang cá phải đỏ hồng, da cá phải tươi bóng.Cá mua về làm sạch, bỏ ruột, chặt .d o m C m w o c u -tr . ack o bu C lic k to 19 w w .d o w w w w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k .c