Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình muối chua dưa cải

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN QUÁ TRÌNH MUỐI CHUA DƯA CẢI. Mục tiêu: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, độ pH đến quá trình lên men. 1.Mở đầu: - Các sản phẩm thực phẩm lên men truyền thống là một trong các sản phẩm lên men phổ biến của các dân tộc trên thế giới. Đó là một loại thực phẩm thủ công, mang sắc thái kinh nghiệm và bản sắc riêng của từng dân dộc. Công nghệ sản xuất các sản phẩm thực phẩm lên men truyền thống là kết quả cùa cả một quá trình lịch sử và được truyền đạt từ đời này sang đời khác. Theo thời gian các sản phẩm lên men truyền thống ngày càng được mở rộng cả về chủng loại và phương pháp chế biến. Do tính chất đặc biệt của nó mà sản phẩm lên men truyền thống có một vị trí riêng cho từng vùng văn hóa. Hầu như mỗi dân tộc điều có những sản phẩm thực phẩm lên men truyền thống mang đậm dấu ấn quê hương. - Dưa cải muối là sản phẩm lên men truyền thống Việt Nam (lên men lactic). Việc muối dưa cải vừa nhằm mục đích bảo quản vừa làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm. Dưa cải muối có hương vị đặc trưng có thể sử dụng ăn ngay hoặc làm nguyên liệu chế biến của các món ăn. - Ngày nay, dưa cải muối không chỉ được chế biến bằng phương pháp thủ công, mà dần chuyển sang sản xuất với quy mô công nghiệp (vừa và nhỏ) với yêu cầu cao về năng xuất và chất lượng. Một trong những giải pháp là rút ngắn quá trình lên men và kéo dài thời gian bảo quan; trong đó nhiệt độ và pH là hai yếu tố quyết định. 2.Tổng quan: 2.1. Tác nhân vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men lactic: - Dựa vào sản phẩm sinh ra trong quá trình lên men, người ta chia vi khuẩn lactic làm 2 nhóm: nhóm vi khuẩn len men lactic điển hình (đồng hình) và nhóm vi khuẩn lên men lactic không điển hình (dị hình). - Vi khuẩn lên men lactic đồng hình sản sinh 85-95% acid lactic. Do thiếu porphyrin và cytocrom, không có chuỗi vận chuyển electron nên chúng thu thiếu năng lượng bằng con đường lên men bắt buộc. nhóm vi sinh vật này gồm có các cầu khuẩn Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris và các trực khuẩn Lactobacterium acidophilum, Lactobacterium helveticum, Lactobacilus bulgaricus… - Vi khuẩn len men lactic dị hình sản sinh 50% acid lactic, 25% cồn và 25% acid acetic. Nhóm vi khuân này gồm có các vi khuẩn sinh hương Streptococcus votrovorus, Streptococcus paracotrovorus, Stretococcus diacetylactis, trực khuẩn betabacteri… - Do tạo nhiều acid lactic trong quá trình lên men nên chỉ có nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình là có ý nghĩa về mặt công nghiệp. 2.2. Bản chất sinh hóa, cơ chế của quá trình lên men lactic: 2.2.1. Bản chất của quá trình lên men lactic: - Lên men lactic là quá trình phân giải hydratcacbon trong điều kiện yếm khí với sự tích lũy acid lactic trong môi trường lên men. Đậy là quá trình oxy hóa khử không hoàn toàn. - Tùy thuộc sp lên men mà người ta chia quá trình lên nem lactic thành 2 kiểu:  Lên nem lactic đồng hình: Là quá trình lên men mà lượng lactic hình thành chiếm 90% -98% trong sp. Các vi khuẩn lactic đồng hình phân giải đường glucoza theo quá trình IMB thành pyruvat. Chủ yếu pyruvat thành lactat và chỉ 1 phần nhỏ chuyển thành ethanol, CO2 … Quá trình lên nem lactic đồng hình gồm 2 giai đoạn:  Giai đoạn 1: Thời kì sinh trưởng lũy thừa của vi khuẩn, từ hexose tạo ra acid phosphoglycerinic nhờ sự oxi hóa phosphoglceraldehyde kem2theo việc khử NAD  Giai đoạn 2: Do NADH+H+ tăng, nên thế oxi hóa của môi trường giảm xuống, dẫn tới sự nhường hydro tứ NADH+H+ cho acid phosphoglycerinic để khử thành acid lactic, chi có một phần acid pyruvic tiếp tục khử cacboxyl thành acid acetic, ethanol, CO2 và aceton. Số lượng sản phẩm tùy thuộc vào lượng oxi trong môi trường. vi khuẩn lên men lactic thường sử dụng những đường đơn khác như: glucose, galactose, levulose, và đường kép như lactosesaccharose va maltose  Lên men lactic dị hình: là quá trình lên men màng ngoài acid lactic tạo thành còn có hàng loạt sản phẩm khác nhau chiếm tỉ lệ khá cao như acid aceticglycerin, ethanol, CO2… Sở dĩ như vậy là vì vi khuẩn lactic dị hình kong6 có ezyme cơ bản của sơ đồ EMP là aldolaza và triozaphosphat isomelaza mà chủ yếu theo con đường HMP. Dưới tác dụng của epymelase ribulose-5-phosphat biến thành xybulose-5-phosphat. Dưới tác dụng của pentophosphatcetolase xylulose-5-phosphat biến thành phosphoglyceradehyde và acetylphosphat. Acetylphosphat được khử thành ethanol thông qua acetatdehyde hoặc chuyển một phần hay toàn phần acetylphosphat thành acid acetic, giải phóng ATP. Phosphoglyceraldehyde thông qua acid pyruvic biến thành acid lactic 2.2.2. Cơ chế của quá trình lên men: - Rau quả muối chua là sản phẩm thuộc nhóm sản phẩm len men lactic. Trong quá trình lên men này, chất đường có sẵn trong nguyên liệu được chuyển hóa thành acid lactic nhờ các vi sinh vật lactic( một số vi khuẩn và nấm men). Acid lactic và các sản phẩm khác tạo thành trong quá trình lên men làm cho hương có hương vị đặc trưng. Ngoài ra acid lactic còn có tác dụng làm giảm pH của sản phẩm, ức chế hoạt động của nhiều loại vi sinh vật gây hư hỏng. Sản phẩm đã lên men lactic đầy đủ có thể sử ăn ngay, không cần nấu nướng. ở nước ngoài, rau muối chua đkượ sản xuất nhiều từ dưa chuột, bắp cải, cà chua và một số rau quả khác. ở nước ta, các loại muối chua nhiều là cải bẹ, bắp cải , cà pháo , hành củ..... Quá trình muối chua rau quả gồm 3 giai đoạn:  Giai đoạn 1: Muối ăn tạo áp suất thẩm thấu lên đường và các chất dinh dưỡng khác có trong nguyên liệu khuếch tán vào nước tạo môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật lactic và một số vi sinh vật khác hoạt động. Trên bề mặt nước xuất hiện những bọt khí, đó là do hoạt động của vi khuẩn của coli và một số vi sinh vật có khả năng sinh khí khác. Chủng vi sinh vật lactic phát triển chủ yêú trong thời kỳ này là Leuconstoc mesenteroides. Đó là loại câù khuẩn có khả năng sinh khí và acid lactic. pH môi trường sẽ nhanh chóng giam xuống, các vi sinh vật có hại sẽ bị ức chế. Khí CO2 sinh ra làm tăng điều kiện yếm khí, góp phần ức chế vi sinh vật lạ, đồng thời ngăn cản sự oxi hóa vitamine C và giữa được màu sắc tự nhiên của rau quả . ngoài ra , sự phát triển của chủng này sẽ làm môi trường biến đổi, tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật lên men ở giai đoạn sau phát triển. Khi nồng độ acid( chủ yếu là acid lactic) đạt 0.25-0.3%, nó sẽ phát triển chậm dần và chết đi và trong khi đó các enzyme mà nó tiết ra vẫn tiếp tục chuyển hóa đường thành acid lactic.  Giai đoạn 2: các vi khuẩn lactic phát triển mạnh mẽ và acid lactic tích tụ được nhiều. pH của môi trường giảm tới 3-3.5 và ức hoạt động của các vi khuẩn gây thối. Chủng vi sinh vật lactic phát triển chủ yếu trong thời kỳ này là Lactobaccillus cucumeris, B.brassicae fermentati và một chủng khác. Đây là thời kỳ quan trọng của quá trình len men. Trong giai đoạn này sản phẩm sẽ tích tụ được lượng acid lactic cao và có được hương vị đặc trưng. Khi nôngf độ đạt 1.5-2%, cùng với nồng độ muối cao và nhiệt độ thấp, các chủng naỳ sẽ bị giảm hoạt tính,  Giai đoạn 3: Một số chungr vi sinh vật lactic khác sẽ tiếp tục quá trình lên men và đưa nồng độ acid lên 2-2.5% . Lượng acid lactic tích luỹ cao quay lại ức chế hoạt động của chính các vi sinh vật này. Một số nấm men và nấm mốc có khả năng phân hủy acid lactic sẽ phát triển, làm giảm chất lượng sản phẩm. Do vậy, trong thời kỳ naỳ, để ngăn chặn hiện tượng trên, ta có thể bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thấp(2 -40C) hoặc bảo quản trong điều kiện yếm khí hay bảo quản bằng acid sorbic, natri benzoat.... 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình muối chua rau quả và các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình muối chua rau quả:  Thứ tự lên men tự nhiên cuả các vi sinh vật trong quá trình lên men Ở giai đoạn đầu, dù lượng acid lactic tạo ra rất ít nhưng ta không thể bỏ qua giai đoạn này. Nếu ta cố tình bổ sung các củng vi khuẩn có khả năng tổng hợp acid lactic manh Ở 2 giai đoạn sau vào quá trình đâù thì sản phẩm thu được sẽ có chất luợng kém. Ví dụ : trong sản xuất cải chua, nếu ta cho L.cucumeris( trực khuẩn hình que, không sinh khí) vào giai đoạn đầu thì cải sẽ có vị đắng, dễ bị nấm men tấn công, gây hư hỏng và thời gian lê men sẽ kéo dài, nếu cho L.pentoacetius( trực khuẩn phát triển ở giai đoạn cuối của quá trình lên men cải chua) vào giai đoạn đầu thì ảnh hưởng đến sự cân bằng giữa acid acetic và acid lactic: acid acetic sẽ nhiều hơn bình thường còn acid lactuic sẽ ít hơn bình thường- điều đó sẽ kéo dài thời gian lên men lên men có ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.  Hàm lượng đường có trong nguyên liệu đầu: Đường có trong nguyên liệu sẽ được vi sinh vật chuyển hóa thành acid lactic trong quá trình lên men. Nếu hàm lượng đường trong nguyên liệu đầu thấp thì lượng acid lactic tích tụ trong sản phẩm sẽ không đạt yêu cầu. Khi ấy sản phẩm sẽ có hương vị kém và dễ bị hư hỏng trong quá trình tồn trữ. Vì vậy khi muối chua cần chọn loại nguyên liệu có hàm lượng đường dạt mức yêu cầu và khi cần thì phải bổ sung thêm lượng đường ở ngoài vào.  Nhiệt độ: Nhiệt độ tối ưa để các vi khuẩn lactic là 36-420c, nhưng ở nhiệt độ này các vi sinh vật bất lợi cũng phát triển. Do người ta thường giữ nhiệt độ lên men không quá 200C, tùy thuộc dạng nguyên liệu sử dụng. Nhưng chú ý cũng không nên đưa nhiệt độ xuống quá thấp. ở nhiệt độ 0-40C, quá trình lên men không bị đình chỉ nhưng diễn ra rất chậm.  Độ pH: Độ pH tối thích hợp cho hoạt động của vi khuẩn là 5,5-6, bị ức chế ở pH < 5 và có thể bị tiêu diệt ở pH<4  Hàm lượng oxi: Quá trình lên men lactic là sự lên men yếm khí. Nếu có O2 trong quá trình lên men thì vi khuẩn sẽ ưa tiên phát triển sinh khối mà không sinh tổng hợp acid lactic. Đồng thời điều kiện yếm khí cũng góp phần ức chế các vi sinh vật gây hại. 3.Vật liệu và phương pháp nghiên cứu: 3.1.Nguyên liệu: Cải bẹ:  Thành phần hóa học (% khối lượng):  Nước: 82  Protid: 1,6  Cellulose: 1,4  Tro: 1,1  Khối lượng trung bình mỗi cây: 2-3 kg  Hàm lượng đường trung bình: 3-3,5 %  Nước cất  Muối ăn  Chất chỉ thị: phenol  Chất chuẩn độ: NaOH 0.01M Thiết bị:  pH kế  Bureff 3.2.Phương pháp nghiên cứu: Dưa cải nghiền lọc lấy dịch chiết, ủ trong điều kiện yếm khí với các nhiệt độ khác nhau, trong cùng một khoảng thời gian (10 ngày), sẽ thu được các nồng độ acid lactic, độ pH và cảm quan khác nhau. Phương pháp phân tích: Đo pH: bằng pH kế Mettler Toledo Chuẩn độ: dùng NaOH 0,01M chuẩn độ lượng acid lactic tạo ra ở các mức nhiệt độ khác nhau. Phép toán phân tích: xác định nồng độ acid lactic. 3.Dự kiến kết quả: Nhiệt độ (oC) NaOH 0,01M (ml) Acid lactic (ml) pH Cảm quan 0 0 Xanh, trong <15 1 Xanh nhạt, trong 20-25 0.8-1.2 Vàng, trong >25 1.5-2.5 Sẫm màu, váng trắng, cặn Dự kiến: pH đạt trong khoảng pH=3-3.5 (pH yêu cầu trong giai đoạn 2 của quá trình muối dưa) sẽ trong khoảng nhiệt độ 20-25oC. Lượng acid lactic tạo ra tỉ lệ thuận với nhiệt độ (nhiệt độ càng cao, lượng acid càng cao. Kết luận: Qua thí nghiệm, nhận thấy rằng trong cùng một khoảng thời gian, hàm lượng đường như nhau: Ở mỗi mức nhiệt độ khác nhau thì lượng acid lactic tạo ra cũng khác nhau. Nhiệt độ càng cao thì khả năng phân hủy glucose thành acid lactic càng tăng. Trong quá trình lên men, sự biến đổi pH phản ánh quá trình tạo thành acid lactic, pH thích hợp nhất là 3-3,5 và nhiệt độ tối ưu cho quá trình muối dưa là 20-25oC. Thảo luận: Từ các kết luận trên nhận thấy rằng, bằng thay đổi một số yếu tố có thể rút ngắn quá trình lên men, tăng thời gian bảo quản. Rút ngắn quá trình lên men: Khi nồng độ acid lactic đạt đến 0,25-0,3 % (kết thúc giai đoạn 1 của quá trình muối dưa) Len men : Nhiệt độ thích hợp: 20-250C, sản phẩm có hương vị tốt, trạng thái giòn. Nếu để ở nhiệt độ 30-350C: dưa có màu xỉn, mềm, có mùi vị lạ. Thời gian: 15-16 ngày Hàm lượng acid lactic đạt được: 2.5-3 g/l. Để quá trình lên men lactic ổn định có thể pha nước dưa cũ vào nước dưa mới. 1.1. Bảo quan: 2. Bảo quản trong kho lạnh với nhiệt độ: 0-20C. 3. Bảo quản bằng acid sorbic (0,07-1%); chống được sự phá hoại của nấm men, nấm mốc đồng thời giữ được màu sắc tự nhiên và hương vị đặc trưng của sản phẩm. Thời gian bảo quản: 90 ngày ở nhiệt độ phòng. 4. Tạo điệu kiện yếm khí cao sản phẩm bằng cách phủ lên dưa một màng polietylen rồi đổ nước muối lên, vừa tao điều kiện yếm khí vừa làm vât nén sản phẩm. Thời gian bảo quản: 5-6 tháng ở nhiệt độ phòng. 5. Có thể dùng kết hợp 2 phương pháp cuối cùng với nhau, hiệu quả sẽ cao hơn. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm: Để đánh giá chất lượng sản phẩm người ta căn cứ vào một số chỉ tiêu sau: Chỉ tiêu cảm quan: Vẻ ngoài đẹp, hấp dẫn, lôi cuốn (như thịt rau chắc giòn, không ngả màu lạ, hương vị hài hòa, nu ớc rau trong, không co váng…) Chỉ tiêu hóa lý: hàm lượng acid lactic (0.6-1%), nồng độ muối… Chỉ tiêu vi sinh: kiểm tra các loài nấm men, nấm mốc có khả năng phân giải acid lactic. Độ an toàn của sản phẩm. Dùng dưa trong các vại sành, thùng gỗ hoặc trong bể xi măng. Dùng muối ăn trắng sạch để muối dưa. Tỷ lệ muối : 6-9% so với khối lượng dưa pha với nước, tỷ lệ nước sử dụng là 20% khối lượng dưa. Trước khi muối có thể cho thêm 5% hành tươi để tạo hương vị cho sản phẩm. Đồng thời hành cũng có tác dụng hạn chế 1 số vi sinh vật có hại và bổ sung thêm đường cho dưa. Len men : Nhiệt độ thích hợp: 20-250C, sản phẩm có hương vị tốt, trạng thái giòn. Nếu để ở nhiệt độ 30-350C: dưa có màu xỉn, mềm, có mùi vị lạ. Thời gian: 15-16 ngày Hàm lượng acid lactic đạt được :2.5-3 g/l. Để quá trình lên men lactic ổn định có thể pha nước dưa cũ vào nước dưa mới. Bảo quan: Bảo quản trong kho lạnh với nhiệt độ: 0-20C. Bảo quản bằng acid sorbic (0,07-1%); chống được sự phá hoại của nấm men, nấm mốc đồng thời giữ được màu sắc tự nhiên và hương vị đặc trưng của sản phẩm. Thời gian bảo quản: 90 ngày ở nhiệt độ MỤC LỤC 1.Mở dầu 2.Tổng quan 2.1.Tác nhân vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men 2.2.Bản chất sinh hóa, cơ chế của quá trình len men lactic 2.2.1.Bản chất sinh hóa của quá trình lên men lactic 2.2.2Cơ chế của quá trình muối chua rau quả 2.3các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình muối chua rau quả 3.vật liệu và phương pháp nghiên cứu 3.1. vật liệu 3.2. phương pháp nghiên cứu 4.Dự kiến kết quả Tài liệu tham khảo Phụ lục Xác nhận thông qua đề cương