MÃU TRANG PHỤ BÌA LUẬN VĂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------LÊ VĂN BẮC
ĐỀ TÀI: Nghiên cứu sự biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men tôm chua, đề
xuất các giải pháp lên men nâng cao chất lượng sản phẩm tôm chua.

Chuyên ngành :

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành :CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN THỊ VIỆT ANH

Hà Nội – Năm 2010


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực, có trích dẫn đầy đủ khi sử dụng các số liệu, kết
quả của tác giả khác.
Tác giả luận văn
Lê Văn Bắc

i


VSVTS: Tổng số vi sinh vật

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật của các mẫu tôm chua
thương mại.
Bảng 3.2 Sự thay đổi các thành phần hóa sinh theo thời gian
Bảng 3.3 Thành phần các cấu tử tạo hương theo thời gian lên men (0, 3, 5
ngày)
Bảng 3.4. Thành phần các cấu tử tạo hương theo thời gian lên men (10, 15, 20
ngày
Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nguồn hydratcarbon
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ xôi
Bảng 3.8 Kết quả kiểm tra đặc tính chủng giống khởi động
Bảng 3.9 Kết quả phân tích các mẫu khi kết thúc lên men
Bảng 3.10 Sự thay đổi của các nhóm vi sinh vật trong mẫu bổ sung chủng khởi
Bảng 3.11 Sự thay đổi các thành phần hóa sinh theo thời gian
Bảng 3.12 So sánh 15 cấu tử hương của 2 mẫu tôm chua
Bảng 3.13 Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật của các mẫu tôm chua
thương mại
Bảng 3.14 Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa học của các mẫu tôm chua
thương mại
Bảng 3.15 Điểm và xếp hạng mức độ ưa thích sản phẩm các mẫu
Bảng 3.16 Điểm đánh giá trong phép thử cảm quan mô tả tôm chua
thí nghiệm và tôm chua Bạch Đằng

iii


tôm chua Huế
3.2.3 Nghiên cứu sự biến đổi hương của sản phẩm tôm chua Huế truyền thống
3.3.Xây dựng quy trình lên men tôm chua bổ sung chủ động giống vi khuẩn
lactic
3.3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới lên men tôm chua
3.3.1.1Khảo sát ảnh hưởng của nguồn hydratcarbon
3.3.1.2 Ảnh hưởng tỷ lệ xôi tới khả năng lên men
3.3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ muối tới khả năng lên men
3.3.2 Nghiên cứu bổ sung giống khởi động vào quá trình lên men tôm chua
3.3.2.1 Nghiên cứu đặc tính chủng khởi động
3.3.2.2 Xác định tỷ lệ bổ sung chế phẩm vi khuẩn lactic thích hợp cho lên men
tôm chua
3.3.3 Nghiên cứu sự biến đổi hóa sinh và vi sinh vật khi bổ sung chủng
Lactobacillus plantarum
3.3.3.1 Sự biến đổi hệ vi sinh vật
3.4 So sánh sản phẩm tôm chua có bổ sung chế phẩm vi khuẩn lactic với các
sản phẩm tôm chua thương mại

v


MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan

i

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt


1.2.2 Quy trình muối tôm chua Huế

5

1.2.3 Quá trình lên men tôm chua

6

1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

8

1.3 Những nghiên cứu về sản phẩm tôm chua

10

1.4 Mục tiêu nghiên cứu

13

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

14

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

14

2.1.1Mẫu tôm chua
2.2 Phương pháp nghiên cứu:

21

Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

23

3.1 Phân tích chất lượng dinh dưỡng và an toàn vệ sinh thực phẩm của một số sản
phẩm tôm chua Huế
3.2 Nghiên cứu sự biến đổi các nhóm vi sinh vật, thành phần sinh hóa và hương
trong sản phẩm tôm chua Huế truyền thống
3.2.1 Sự biến đổi các nhóm vi sinh vật theo thời gian
3.2.2 Sự thay đổi các thành phần hóa sinh theo thời gian của sản phẩm tôm
chua Huế
3.2.3 Nghiên cứu sự biến đổi hương của sản phẩm tôm chua Huế truyền thống
3.3 Xây dựng quy trình lên men tôm chua bổ sung chủ động giống vi khuẩn
lactic
3.3.1 Nghiên cứu bổ sung giống khởi động vào quá trình lên men tôm chua
3.3.1.1 Nghiên cứu đặc tính chủng khởi động
3.3.1.2 Xác định tỷ lệ bổ sung chế phẩm vi khuẩn lactic thích hợp cho lên
men tôm chua
3.3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới lên men tôm chua

23
24
24
27
30
34
34
34


3.4 So sánh sản phẩm tôm chua lên men theo quy trình cải tiến với các sản phẩm
tôm chua thương mại
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

48
53


TÀI LIỆU THAM KHẢO

56

PHỤ LỤC

58


MỞ ĐẦU
Tôm chua là một trong những sản phẩm lên men lactic có truyền thống lâu
đời ở nước ta. Thành phần nguyên liệu lên men tôm chua bao gồm tôm tươi, cơm
nếp, riềng, tỏi, ớt, muối. Quá trình lên men lactic xảy ra do vi khuẩn lactic có sẵn
trong nguyên liệu hoặc từ môi trường nhiễm tạp thực hiện. Khi kết thúc quá trình
lên men, sản phẩm tôm chua có tính chất cảm quan đặc trưng của sản phẩm lên men
lactic: vị chua của acid lactic, vị ngọt của đường và acid amin thủy phân từ tinh bột
và protein, vị mặn của muối, vị cay của gia vị, hương của gia vị và các sản phẩm
trao đổi chất trong quá trình lên men. Hiện nay, sản phẩm tôm chua Huế chủ yếu
sản xuất từ các hộ gia đình ở quy mô nhỏ, dụng cụ thiết bị thô sơ, quá trình lên men
lactic tự nhiên, kỹ thuật sản xuất thủ công dựa trên những kinh nghiệm của từng cơ
sở sản xuất. Do chưa hiểu rõ bản chất quá trình lên men nên không kiểm soát chủ

lactic được cho là quá trình hiệu quả về năng lượng, không cần hoặc ít đòi hỏi năng
lượng, rẻ tiền
Vi khuẩn lactic thông thường yêu cầu cao đối với môi trường dinh dưỡng
nhưng chúng có thể sinh trưởng trên hầu hết các nguyên liệu thực phẩm và làm
giảm pH tới giá trị ở đó các nhóm vi sinh vật cạnh tranh khác không có khả năng
phát triển. Leuconostocs và nhóm vi khuẩn lactic streptococci tạo pH thấp tới 4,0 và
4,5. Một vài chủng Lactobacilli và pediococci hạ pH đến 3.5 trước khi ức chế sự
sinh trưởng của bản thân chúng. Lactobacilli không những tạo ra acid lactic mà
chúng còn tạo ra H2O2. Nhóm flavoprotein như nhóm glucose oxidase cũng tạo ra
H2O2 và các tác động kháng sinh lên các nhóm vi sinh vật khác gây hư hỏng thực
phẩm[13],[18],[20]. Bản thân nhóm lactobacilli thể hiện khả năng chịu H2O2.
Streptococcus lactis sinh tổng hợp nisin - một loại polypeptide - chống lại vi khuẩn
Gr+ bao gồm cả S.cremoris- chủng này tạo ra kháng sinh diplococcin - kháng sinh
này cũng ức chế các vi khuẩn Gr+ như là S.lactis. CO2 cũng được tạo ra do sự lên
men dị hình của loài lactobacilli, CO2 cũng tham gia chức năng bảo quản sản phẩm
do tạo điều kiện yếm khí[5],[10].
Muối chua là một trong những phương pháp tốt cho bảo quản và chế biến rau
quả do giá thành hạ, tiêu tốn ít năng lượng, tạo ra hương vị phù hợp[14],[19]. Tùy

2


theo nồng độ muối trong môi trường lên men sẽ hạn chế sự thủy phân protein và
pectin vì vậy kiểm soát sự mềm và thối rữa. Lên men lactic còn có nhiều ưu điểm
khác như giúp thực phẩm ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây độc hại cho
thực phẩm. Acid do quá trình lên men tạo ra cũng làm thay đổi hương của các
nguyên liệu ban đầu và cải thiện giá trị dinh dưỡng[2],[12],[20] .
1.2 SẢN PHẨM TÔM CHUA[2],[6],[4]
Tôm chua là một sản phẩm truyền thống có từ lâu đời mang đậm đà bản sắc
dân tộc, vùng miền của Việt Nam. Ở Huế, tôm chua là một đặc sản được nhiều

thính bắp. Quy trình Phan Thiết thực hiện lên men trong hai giai đoạn trong khi quy
trình Huế thực hiện lên men một giai đoạn.
Quy trình làm tôm chua Nha Trang:
Quy trình làm Tôm chua Nha Trang cơ bản giống quy trình Huế nhưng cơ chất lên
men chính là đường, màu sắc tôm không đỏ.
Quy trình làm tôm chua Nam Bộ:
Quy trình làm tôm chua Nam Bộ sử dụng cơ chất lên men chính là mật ong,
sản phẩm tôm chua Nam Bộ có mùi thơm dịu và màu sắc đậm hơn so với tôm
chua Huế.

4


1.2.2 Quy trình muối tôm chua Huế[4]

Gia vị
(riềng, tỏi, ớt..)
Tôm tươi

Làm sạch (căt bỏ đầu)

Làm sạch, cắt bỏ cuống, vỏ

Phun rượu
Xắt, thái
Để ráo
Xôi

Muối


Quá trình này xảy ra trong điều kiện yếm khí. Có hai quá trình chính diễn ra trong
quá trình lên men tôm chua: quá trình lên men tạo thành axit Lactic do nhóm vi
khuẩn lactic thực hiện từ các nguồn cơ chất khác nhau và quá trình thuỷ phân
protein, tinh bột thành các axit amin, peptides đường tương ứng
Quá trình lên men tạo thành axit Lactic: cơ chế của qúa trình này như sau: vi
khuẩn Lactic sử dụng cơ chất của quá trình lên men được bổ sung vào ( tinh bột,
thính, đường, mật ong…) để thực hiện qúa trình lên men, tạo thành axit lactic và các
sản phẩm phụ khác nhau. Có hai kiểu lên men axit lactic: lên men lactic đồng hình
và lên men lactic dị hình[4],[12]. Trong lên men lactic đồng hình thì sản phẩm tạo
thành chỉ có axit lactic. Phương trình tổng quát lên men acid lactic đồng hình:
C6H12O6

––––> 2CH3CHOHCOOH

Còn đối với lên men lactic dị hình, thì ngoài sản phẩm chính là axit lactic,
còn có các sản phẩm phụ: acetaldehyt, rượu etylic, CO2, axit succinic, axit acetic,
axit formic, các sản phẩm phụ này đã góp phần làm cho sản phẩm có mùi, vị thơm
ngon hơn. Ngoài ra, điều này còn giúp cho vi khuẩn lactic tiếp tục hoạt động. Đồng

6


thời tạo môi trường có pH ngày càng giảm từ pH ban đầu trung tính đến pH axit có
tác dụng ức chế hoạt động của hệ vi sinh vật gây thối rữa, giúp sản phẩm không bị
hỏng. Hơn thế nữa, môi trường axit này còn giúp cho một số enzyme protease trong
nội tại nguyên liệu hoạt động tốt, làm tăng nhanh quá trình tự chín của Tôm chua.
Kết quả của quá trình lên men này làm tăng lên về nồng độ acid lactic trong quá
trình muối tôm chua, lượng acid lactic tăng lên. Hàm lượng acid lactic lớn hơn 2%
có khả năng ức chế không những vi sinh vật có hại mà còn ức chế cả vi
khuẩn lactic. Tuy nhiên, tôm chua với lượng acid lactic lớn hơn 2% có khả năng

hệ enzyme protease nội tại trong nguyên liệu và hệ enzyme protease của sinh vật, sẽ
tiến hành thuỷ phân cơ thịt tôm thành các peptides, axit amin thành làm cho cơ thịt
tôm trở lên mềm, dễ tiêu hoá. Đồng thời, cũng nhờ quá trình này mà sản phẩm có vị
ngọt của đạm, mùi thơm, màu sắc cũng dần đựơc hình thành góp phần làm cho sản
phẩm có mùi, vị, màu sắc đặc trưng.
Ngoài hai quá trình lên men lactic và thuỷ phân protein, còn có các quá trình
lên men phụ khác để hình thành lên mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm như: sinh
tổng hợp các hoạt chất bay hơi, các axit amin,….
1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [6],[4]
Quy trình lên men lactic trong muối tôm chua có nhiều yếu tố ảnh hưởng
đến. Những yếu tố công nghệ đó là: lượng muối ăn, lượng cơm nếp hay lượng
đường thay cơm nếp, lượng gia vị và nhiệt độ lên men.
Nguyên liệu: đây là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm, yêu cầu tôm
nguyên liệu còn sống, chọn nhhững loại tôm có vỏ mỏng như: tôm đất, tôm thẻ
chân trắng, tôm gạo. Các loại gia vị ảnh hưởng ít tới sự tích lũy acid chung, gia vị
ức chế sự hoạt động của nhóm vi khuẩn gây thối tạo điều kiện cho sự phát triển của
vi khuẩn lactic.
Nhiệt độ: ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme và sự trao đổi chất của sinh
vật. Do vậy, nó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men, quyết định tốc độ lên men.
Vì vậy, trong quá trình lên men cần chăm sóc sản phẩm để có thể điều chỉnh kịp
thời. Lên men lactic có thể diễn ra ở nhiệt độ thường, tuy nhiên, nhiệt độ tối thích là
30- 40oC. Đó cũng là một trong những lí do của việc đem sản phẩm đi phơi nắng
theo quy trình truyền thống.

8


pH môi trường: có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của vi sinh vật.
Quá trình lên men lactic diễn ra thuận lợi trong môi trường axit. Tuy nhiên, nếu môi
trường có tính axit mạnh quá sẽ ảnh hưởng đến đặc tính sinh lý của vi khuẩn lactic,

Trong dân gian khi muôi tôm chua, hàm lượng muối ăn sử dụng thường rất
cao, từ 10 -15%. Hàm lượng muối ăn cao ức chế sự họat động của các vi khuẩn
lactic làm tốc độ lên men chậm, kết quả tôm chua lâu chín. Thông thường, nếu muối
tôm chua với lượng Muối ăn như trên thì đến ngày thứ 21 mới bắt đầu ăn được.
1.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ SẢN PHẨM TÔM CHUA
Sản phẩm muối chua của thủy sản nói chung, cá, tôm nói riêng khá phổ biến
trên thế giới, đặc biệt các quốc gia phương đông. Sản phẩm Sikhae là sản phẩm lên
men từ cá biển, cháo kê và muối nổi tiếng của Hàn Quốc.[11],[21]
Bảng một số sản phẩm lên men lactic từ hỗn hợp, thủy sản, thịt, ngũ cốc
và muối[11]
Sản phẩm

Quốc gia

Thành phần chính

Vi khuẩn lên men

Sikhae

Hàn Quốc

Cá nước ngọt, kê, muối

L. mesenteroides,
L. plantarum

Nhật Bản

Cá biển, gạo, muối


Thái Lan

Tôm, gạo, đường, muối

P. cerevisiae

Sikhae là sản phẩm lên men từ cá. Quy trình lên men như sau: Cá nguyên
con bỏ ruột, bỏ vảy, trộn mười phần cá và một phần muối ủ qua đêm sau đó vớt ra
để ráo tiếp theo trộn với cháo kê (chiếm 7-8%) tỏi thái lát (3-4%), bột hạt tiêu 9%,
hỗn hợp trên chuyển vào hũ sành đất nung lên men ở 200C trong một tuần, khi kết
thúc lên men sản phẩm được bảo quản trong điều kiện lạnh tạo cảm quan tốt nhất
trong 3-6 tuần trước khi sản phẩm trở lên chua nhiều. Ở nồng độ muối khoảng 8%
giá trị pH giảm nhanh trong thời gian 3-5 ngày từ pH ban đầu 6.5 xuống đến pH =

10


5,0 ( Lee, 1989) sự mềm hóa xảy ra trong 3-4 ngày, nồng độ nitơ amin tăng trong
14 ngày, nhóm vi sinh vật thủy phân lipid giảm mạnh trong những ngày đầu của quá
trình lên men nhóm vi sinh vật thủy phân protein giảm sau 12 ngày lên men. Nhóm
vi khuẩn tạo acid tăng nhanh và chiếm ưu thế sau một tuần và đạt giá trị lớn nhất
sau 16 ngày. Sự hư hỏng xảy ra khi có sự sinh trưởng của nấm men. Chủng
Leuconostoc mesenteroides và Lactohacillus plantarum (Souane et al., 1990) là hai
chủng quan trọng nhất cho lên men. Các chủng này có thể lên men ở nồng độ muối
6,5% và chịu được các ảnh hưởng của các thành phần nguyên liệu như tỏi có khả
năng kháng sinh. Sự sinh trưởng của Aspergillus sp. Cũng bị ức chế bởi dịch tỏi
5%, sự phát triển của Bacillus, Micrococcus và Pseudomonas cũng bị ức chế.
Sikhae có pH thấp giúp sản phẩm không bị nhiễm tạp bởi các vi sinh vật gây bệnh,
sản phẩm được ăn trực tiếp không cần trải qua quá trình nấu chín. Tuy nhiên, nếu

Trong nước có rất ít công trình nghiên cứu liên quan đến công nghệ sản xuất
tôm chua. Theo tác giả Nguyễn Xuân Thâm[6] quá trình muối tôm chua với thành
phần lượng muối ăn là 10%; lượng cơm nếp 20%; lượng gia vị 10% so với tôm, là
quá trình thủy phân protein dưới tác dụng của proteaza thành acid amin và quá trình
lên men lactic không điển hình tạo ra acid lactic và các acid hữu cơ khác trong điều
kiện yếm khí, đã xác định được hoạt độ proteaza ở nội tạng của tôm là 85105đvhđ/g chất khô, hoạt độ proteaza ở thịt tôm là 22-28 đvhđ/g chất khô. Quá trình
thủy phân tạo acid amin chủ yếu là izolơxin ( 655,6µmol/ml), analin
(509,0µmol/ml), axit glutamic ( 134µmol/ml) Lượng acid lactic tạo ra trong quá
trình muối tôm chua chiếm 70% lượng acid chung và lượng acid lactic đạt 2,64%2,65% trong quá trình lên men tôm chua Huế truyền thống. Tác giả đã tối ưu hóa
quá trình muối tôm chua với thay thế cơm nếp bằng đường cho kết quả nồng độ
muối : 7%, đường: 20% so với khối lượng tôm, thời gian lên men tôm chua: 8 ngày
ở nhiệt độ 300C. Bổ sung chủng đông khô của Hungary Strep.lactis; Strep.cramoris
có tác dụng đẩy nhanh tốc độ lên men và góp phần ổn định sản phẩm.Trong nghiên
cứu này tập trung nghiên cứu về quá trình công nghệ. Tuy nhiên, những biến đổi
hóa sinh, vi sinh vật chưa được đề cập đến, những giải pháp ứng dụng chủng vi
khuẩn lactic thuần chủng chưa được đưa ra, những hợp chất tạo hương của sản
phẩm chưa được đánh giá, xem xét.

12


1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Trong nghiên cứu này nhằm mục đích:
- Khảo sát những biến đổi hóa sinh, vi sinh vật và các hợp chất tạo hương
trong quá trình muối tôm chua Huế,
- Xây dựng quy trình công nghệ lên men tôm chua tạo sản phẩm chất lượng
tốt, đạt yêu cầu về chỉ tiêu vi sinh vật, giữ được chất lượng cảm quan đặc trưng, chủ
động kiểm soát quá trình lên men và có thể ứng dụng sản xuất ở quy mô lớn.

13

Tôm chua thành phẩm
Hình 2.2. Quy trình sản xuất tôm chua Huế

14


Tôm tươi được muối chua với cơm nếp, muối ăn và gia vị như: ớt, tỏi, riềng,
rượu (tỷ lệ 3-4% ( Hình 2.1 ).
Thành phần nguyên liệu: Tôm tươi đã sơ chế (2.9 kg); gạo nếp (1.2
kg); tỏi (0.25 kg); ớt (0.5 kg); riềng (0.25 kg); muối (0.45 kg).
Lên men: Các thành phần nguyên liệu đã được sơ chế, trộn đều, chuyển
vào lọ, cài vỉ nén, có nắp đậy kín. Lên men ở nhiệt độ 300C. Theo thời gian lên men
lấy mẫu kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh vật, hóa học và hương
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1 Phân tích chất lượng dinh dưỡng và an toàn vệ sinh thực phẩm của
một số sản phẩm tôm chua Huế.
Đánh giá thực trạng về quy trình lên men tôm chua tại tỉnh Thừa Thiên Huế, thu
thập mẫu kiểm tra các thành phần như protein, axit tổng số, pH, Nitơ amin, NH3,
muối. Kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh vật: tổng vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn lactic,
Coliform, tổng nấm men, mốc.
2.2.2 Phương pháp nghiên cứu sự biến đổi các thành phần sinh
hoá[4],[21],[7]
Mẫu tôm chua Huế được lấy theo thời gian kiểm tra các thành phần như protein,
axit tổng số, pH, Nitơ amin, NH3, muối[8],[16]
Xử lý mẫu phân tích các thành phần hóa sinh: lấy 50 gr mẫu gồm cả phần dịch
và đặc, nghiền mẫu, ly tâm thu dịch, phân tích các chỉ tiêu hóa học
2.2.2.1 Phương pháp xác định khả năng axit hóa môi trường
Nuôi cấy các chủng vi khuẩn lactic trong môi trường lỏng. Đo giá trị pH dịch
nuôi cấy tại các thời điểm lên men khác nhau để theo dõi sự giảm pH của môi
trường.