GIÁO TRÌNH: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MÌ CHÍNH VÀ SẢN PHẨM LÊN MEN CỔ TRUYỀN
Tác giả: GS.TS. Nguyễn Thị Hiền, PGS.TS. Nguyễn Đức Lượng
Phần 2: Công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men cổ truyền
Tổng quan về giáo trình
Giáo trình Công nghệ sản xuất mì chính và sản phẩm lên men cổ truyền do GS.TS. Nguyễn Thị Hiền và PGS.TS. Nguyễn Đức Lượng biên soạn là tài liệu học tập chuyên ngành phục vụ chương trình đào tạo kỹ sư và cử nhân ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Kỹ thuật Hóa học tại các trường đại học kỹ thuật. Trong cấu trúc chương trình, tài liệu đóng vai trò trang bị kiến thức chuyên sâu thuộc khối kỹ thuật ngành, kết nối giữa các môn khoa học cơ sở như Vi sinh vật học thực phẩm, Hóa sinh thực phẩm và các môn công nghệ chế biến chuyên sâu.
Mục tiêu học tập của phần tài liệu tập trung vào việc cung cấp cho người học cơ sở khoa học, cơ chế chuyển hóa sinh hóa và các công đoạn kỹ thuật trong quy trình sản xuất các sản phẩm lên men cổ truyền. Người học nắm vững nguyên lý hoạt động của hệ enzyme nội tại và enzyme vi sinh vật, tính toán được các thông số công nghệ (độ ẩm, nhiệt độ, nồng độ muối, pH) và giải thích được nguyên nhân gây biến đổi chất lượng sản phẩm trong quá trình ủ, chượp và lên men.
Cách tiếp cận của giáo trình đi từ việc khảo sát đặc điểm sinh hóa của nguồn nguyên liệu (động vật giàu protein, thực vật giàu protein, hạt ngũ cốc giàu tinh bột), phân tích hệ vi sinh vật tham gia, sau đó mô tả chi tiết sơ đồ công nghệ sản xuất từ quy mô thủ công truyền thống đến quy mô công nghiệp hóa. Điểm đặc thù của tài liệu là việc kết hợp giữa việc chuẩn hóa các làng nghề truyền thống của Việt Nam (nước mắm Cát Hải, nước mắm Phú Quốc, tương Bần, chao, nem chua) với việc so sánh, đối chiếu quy trình công nghệ của hơn 20 sản phẩm lên men đặc trưng tại các nước khu vực Đông Nam Á và châu Á.
Nội dung kiến thức cốt lõi
CƠ CẤU NỘI DUNG GIÁO TRÌNH (PHẦN 2)
[CHƯƠNG 5: THỦY SẢN] [CHƯƠNG 6: THỊT & SỮA] [CHƯƠNG 7: ĐẬU NÀNH & HẠT]
• Nước mắm dài ngày • Sản phẩm thịt lên men • Đậu phụ (xay ướt / xay khô)
(Cát Hải, Miền Trung, Phú Quốc) (Nem chua, Longanisa, Nham, • Công nghệ chao
• Nước mắm ngắn ngày Salami, Tapa, Tocino) (Chao nước, chao bánh, mốc giống)
(Bổ sung enzyme protease) • Sản phẩm sữa lên men • Nước chấm lên men từ khô đậu
• 20+ Sản phẩm thủy sản (Phomat Camembert, Cheddar, (Công thức tính cân bằng & hiệu suất)
quốc tế (Balao Balao, Budu, Gouda, Kesong Puti; Sữa chua • Tương cổ truyền & công nghiệp
Patis, Shotsuru, Bagoong...) Yoghurt, Curd, Dadhi...) (Mốc ủ mật, tương đặc, mốc A. oryzae)
Các chương và chủ đề chính
-
Chương 5: Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ thủy sản
Chương này trình bày lịch sử nghiên cứu nước mắm (từ công trình của bác sĩ Rode năm 1914, các tác giả người Pháp như Matxna, Krem, Bots, Ghibec, đến các nhà khoa học Việt Nam như Đinh Minh Kha, Nguyễn Xuân Thọ). Phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu cá nước ngọt (Bảng 5.1: diếc, chép, trắm đen, mè hoa...) và cá biển (Bảng 5.2: nục sồ, mối thường, trích, cơm, mòi...). Nội dung phân tích sâu hai quá trình chuyển hóa cốt lõi: thủy phân protein thành polypeptide và axit amin nhờ protease tụy tạng và vi sinh vật (Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus, Pseudomonas sp, Clostridium sp); cùng quá trình tích lũy hương thơm. Chương phân loại và thuyết minh các nhóm công nghệ:
- Nước mắm dài ngày: Phương pháp bổ sung nước và phơi nắng định kỳ của Cát Hải (Hải Phòng); phương pháp gài nén rút nước bổi của miền Trung; phương pháp ủ chượp thùng gỗ kết hợp dứa/mít và thính gạo của Phú Quốc.
- Nước mắm ngắn ngày: Ứng dụng chế phẩm protease nấm mốc (3–5%), điều khiển nhiệt độ 50–55°C để rút ngắn thời gian.
- Thành phần hóa học thành phẩm: Định lượng 17 axit amin (Bảng 5.5: lysine, alanine, glutamic acid...), các vitamin (B1, B2, B12, PP), muối vô cơ (P, Ca, Mg, S, Br, I2) và phân loại hệ đạm (nitơ toàn phần, nitơ hữu cơ, nitơ formol, nitơ amoniac, nitơ amin theo Bảng 5.6).
- Sản phẩm lên men thủy sản khu vực: Quy trình sản xuất Balao Balao, Burong bangus, Burong isda, Bagoong, Patis (Philippines); Itoi malangpu dong, Kung chom, Pla chao, Pla chom, Pla Ra, Plasom, Som Fug, Tai Pla, Budu, Nam Pla (Thái Lan); Ika Shiokara, Kusaya, Shottsuru (Nhật Bản); Saeoojeot (Triều Tiên); Belacan (Malaysia); Mắm nêm và Mắm cá thu (Việt Nam).
-
Chương 6: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ thịt và sữa
- Sản phẩm từ thịt: Phân tích cơ chế lên men lactic chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ Lactobacillus, Pediococcus, Micrococcus nhằm hạ pH, ức chế vi khuẩn gây thối và làm đông tụ protein trong quy trình sản xuất Nem chua Việt Nam (Sơ đồ 6.1, 6.3). Thuyết minh các sản phẩm tương đồng: Longanisa, Tapa, Tocino (Philippines); Nham (Thái Lan); Salami (Úc - cấy giống thuần chủng, hun khói, lên men dài ngày).
- Sản phẩm từ sữa: Công nghệ sản xuất Phomat Camembert, Cheddar, Cottage, Gouda, Mozzarella, Romano, Thụy Sỹ (Emmenthaler) và Kesong Puti (Philippines từ sữa trâu Carabao). Khảo sát chủng vi sinh (Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Penicillium camemberti, Propionibacterium freudenreichii/shermanii) và chất đông tụ. Công nghệ sữa chua: Yoghurt (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus), Curd (Sri Lanka), Dadhi (Bangladesh).
-
Chương 7: Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ đậu nành và hạt ngũ cốc
- Nguyên liệu: Thành phần hóa học hạt đậu nành Glycine max Merril (Bảng 7.1–7.5: protein 40%, lipid 21%, carbohydrate, khoáng Ca, P, Fe, các vitamin nhóm B), gạo nếp, gạo tẻ, bột mì, bắp.
- Sản xuất đậu phụ: Quy trình xay ướt và xay khô, cơ chế kết tủa protein bằng $CaSO_4$ hoặc nước chua.
- Sản xuất chao (Soya cheese): Ba công đoạn chính gồm làm bánh đậu, nuôi mốc giống (Mucor sp., Rhizopus sp.) và lên men chao (chao nước, chao bánh). Thuyết minh kỹ thuật sản xuất mốc giống qua 3 cấp (ống thạch nghiêng, bình tam giác/hộp nhôm, bột mầm bào tử) và phân tích các dạng hư hỏng (chao bị đắng do peptit đắng, chao có mùi hôi mắm tôm do nhiễm tạp khuẩn).
- Sản xuất nước chấm: Quy trình chế biến khô đậu nành bằng nấm mốc Aspergillus oryzae; thiết lập hệ thống phương pháp tính toán: lượng nước thủy phân, lượng nước chấm trích ly, hiệu suất thủy phân protein ($Y$), hiệu suất sử dụng protein và hiệu suất tạo axit amin.
- Sản xuất tương: Công nghệ sản xuất tương truyền thống (tương Bần, Cự Đà, Nam Đàn) và tương công nghiệp. Quy trình làm mốc ủ mật, mốc tương đặc, ngả tương, điều khiển hoạt lực protease và amylase của chủng nấm mốc A. oryzae.
CƠ CHẾ THỦY PHÂN PROTEIN TRONG CHƯỢP CÁ
[SẢN PHẨM MONG MUỐN] [SẢN PHẨM PHÂN HỦY SÂU (HƯ HỎNG)]
Hỗn hợp 17 axit amin tự do Khí bay hơi: NH3, H2S, Mercaptan
+ Hương este & đạm hữu cơ cao (Cần khống chế bằng nồng độ muối thích hợp)
Kiến thức nền tảng được xây dựng
- Hóa sinh và Động học quá trình phân giải sinh học: Bản chất biến đổi protein thành polypeptide và axit amin; quá trình đường hóa tinh bột nhờ amylase; quá trình lên men lactic đồng hình/dị hình và quá trình oxy hóa tạo este tạo hương thơm đặc trưng.
- Vi sinh vật học ứng dụng: Cơ chế tác động, điều kiện sinh trưởng và kiểm soát các chủng nấm sợi (Aspergillus oryzae, Mucor mucedo, Rhizopus nigricans), vi khuẩn lactic (Lactobacillus plantarum, Streptococcus thermophilus, Leuconostoc), vi khuẩn ưa mặn (Halobacterium sp.) và nấm mốc làm chín phomat (Penicillium camemberti).
- Kỹ thuật quá trình thực phẩm: Các thông số cân bằng vật chất trong thủy phân, nhiệt động học trong nuôi cấy vi sinh vật bề mặt/bán rắn, cơ chế trích ly khuếch tán và kỹ thuật thanh trùng bảo quản.
Kỹ năng phát triển
- Kỹ năng kỹ thuật và quy trình: Vận hành các bước công nghệ từ xử lý nguyên liệu, điều chỉnh ẩm, kiểm soát nhiệt độ phòng nuôi mốc, tỷ lệ phối trộn muối theo chu kỳ đến công đoạn trích ly và pha đấu sản phẩm.
- Kỹ năng tính toán và thiết kế công nghệ: Ứng dụng các công thức định lượng để tính toán lượng nước bổ sung trong thủy phân $W = (A \times B) - C$, tính thể tích dịch trích ly theo nồng độ $NaCl$ và đo đạc các chỉ số hiệu suất phân giải protein.
- Kỹ năng phân tích, đánh giá chất lượng: Đọc hiểu và phân tích các chỉ tiêu hóa lý thực phẩm: tỷ lệ nitơ formol/nitơ toàn phần (đạt $\approx 75%$ thể hiện chượp chín hoàn toàn), tỷ lệ nitơ amoniac ($<30%$ so với nitơ formol đảm bảo không hư thối), xác định nguyên nhân và biện pháp khắc phục các khuyết tật sản phẩm như vị đắng hoặc màng nhầy ở chao.
Phương pháp giảng dạy và học tập
Giáo trình được cấu trúc nhằm hỗ trợ các phương pháp giảng dạy tích cực trong đào tạo kỹ thuật thực phẩm:
MÔ HÌNH TIẾP CẬN SƯ PHẠM
(Thành phần cá, sữa, (Protease tụy tạng, (Sơ đồ khối, thông số muối,
thịt, hạt đậu nành...) A. oryzae, L. plantarum...) công thức hiệu suất W, Y...)
- Phương pháp sư phạm tích hợp: Giảng viên triển khai bài giảng theo phương thức đối chiếu: đi từ bản chất lý thuyết hóa sinh của nguyên liệu (thành phần protit, lipit, ẩm) đến việc phân tích sơ đồ công nghệ khối và giải thích ý nghĩa công nghệ của từng bước can thiệp kỹ thuật (ví dụ: việc đảo chượp kết hợp phơi nắng trong sản xuất nước mắm Cát Hải giúp phân bố nhiệt và tăng tiếp xúc enzyme).
- Hệ thống Case Studies và Bài tập công nghệ: Giáo trình cung cấp dữ liệu thực nghiệm để tổ chức các bài học nghiên cứu tình huống:
- Case study 1: Phân tích sự khác biệt về chất lượng cảm quan và thành phần đạm giữa phương pháp ủ chượp dài ngày truyền thống và phương pháp ngắn ngày có bổ sung chế phẩm enzyme protease (dựa trên số liệu Bảng 5.4).
- Case study 2: Nhận diện hiện tượng hư hỏng trong sản xuất chao (chao bị đắng do enzyme protease tích lũy không đủ dẫn đến tồn dư peptide phân tử thấp, hoặc do dư thừa $CaSO_4$).
- Bài tập tính toán kỹ thuật: Học viên thực hiện các bài toán cân bằng vật liệu: tính lượng muối nạp vào từng giai đoạn theo độ Baumé ($24 - 25^\circ\text{Bé}$), tính lượng nước bổ sung trong quá trình thủy phân khô đậu nành, và xác định hiệu suất thu hồi đạm thành phẩm ($Y$).
- Hướng dẫn tự học và nghiên cứu: Sinh viên sử dụng tài liệu để hệ thống hóa kiến thức thông qua việc lập bảng so sánh các hệ vi sinh vật lên men thực phẩm truyền thống, đối chiếu điều kiện công nghệ sản xuất các loại phomat mềm, phomat bán rắn và phomat cứng.
Điểm nổi bật và cập nhật
- Dữ liệu phân tích định lượng chi tiết: Giáo trình cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm đầy đủ về thành phần hóa sinh của các đối tượng thực phẩm: bảng phân tích 17 loại axit amin trong nước mắm, bảng thành phần dinh dưỡng của hạt đậu nành theo từng bộ phận (vỏ, phôi, tử diệp), và bảng chỉ tiêu đạm chuẩn của các mẫu nước mắm đối chứng.
- Khoa học hóa các quy trình dân gian: Tài liệu phân tích rõ bản chất khoa học của các thao tác cổ truyền (kinh nghiệm gài nén, ủ mật, đánh đảo phơi nắng, dùng lá vông/lá chuối gói nem chua), chỉ ra vai trò của từng thông số vi khí hậu tác động đến động học enzyme và hệ vi sinh tự nhiên.
- Chuyển giao công nghệ sang quy mô công nghiệp: Giáo trình giải quyết bài toán hiện đại hóa công nghệ thông qua các giải pháp kỹ thuật cụ thể: kỹ thuật phân lập và nhân giống thuần chủng Aspergillus oryzae trên môi trường thạch nghiêng, bình tam giác và khay mành; ứng dụng enzyme ngoại sinh rút ngắn chu kỳ sản xuất nước mắm; công nghệ cơ giới hóa sản xuất phomat và tương công nghiệp.
- Hệ thống hóa kiến thức công nghệ khu vực: Tài liệu tổng hợp toàn diện quy trình công nghệ của hơn 20 sản phẩm lên men truyền thống từ các nước Đông Nam Á, châu Á và thế giới, mở rộng hiểu biết của người học về sự đa dạng trong kỹ thuật chế biến thực phẩm bản địa.
Đối tượng sử dụng giáo trình
- Sinh viên đại học và cao đẳng: Tài liệu học tập bắt buộc hoặc tham khảo cho sinh viên năm thứ 3 và thứ 4 ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học, Kỹ thuật Chế biến Thủy sản.
- Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở: Hóa sinh học đại cương, Vi sinh vật học đại cương, Quá trình và Thiết bị công nghệ thực phẩm.
- Giảng viên và cán bộ nghiên cứu: Tài liệu tham khảo để biên soạn bài giảng chuyên đề, xây dựng đề cương môn học Công nghệ các sản phẩm lên men truyền thống, thiết kế nội dung thí nghiệm công nghệ thực phẩm.
- Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật tại doanh nghiệp: Nguồn dữ liệu tra cứu về thông số công nghệ, công thức phối liệu, phương pháp tính định mức và quy trình kiểm soát vi sinh trong các nhà máy sản xuất nước mắm, nước tương, chao, đậu phụ và sản phẩm chế biến từ sữa.
Câu hỏi thường gặp
1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?
Tài liệu được thiết kế cho sinh viên đại học, học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và các kỹ sư, kỹ thuật viên hoạt động trong lĩnh vực chế biến thực phẩm lên men.
2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận tài liệu?
Học viên cần nắm vững kiến thức về Hóa sinh học thực phẩm (cấu trúc protein, lipid, glucid, động học enzyme) và Vi sinh vật học (phân loại nấm mốc, nấm men, vi khuẩn và các con đường lên men).
3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu công nghệ sinh học thông thường là gì?
Giáo trình không chỉ trình bày lý thuyết lên men thuần túy mà tập trung sâu vào công nghệ ứng dụng cụ thể: cung cấp sơ đồ khối chi tiết, các thông số vận hành thực tế (nhiệt độ, pH, độ ẩm, nồng độ muối), các bảng số liệu phân tích hóa lý và hệ thống công thức tính toán cân bằng vật liệu.
4. Phương pháp tự học giáo trình này như thế nào để đạt hiệu quả cao?
Người học nên hệ thống hóa bài học theo ba bước: (1) Nắm chắc thành phần hóa học của nguyên liệu; (2) Vẽ lại và giải thích ý nghĩa các công đoạn trong sơ đồ công nghệ; (3) Tự giải các bài tập tính toán hiệu suất và phân tích cơ chế tạo hương/hư hỏng của sản phẩm.
5. Giáo trình có đề cập đến các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng không?
Tài liệu cung cấp các chỉ số hóa lý tiêu chuẩn để đánh giá sản phẩm chín và an toàn, ví dụ như tỷ lệ nitơ formol/nitơ toàn phần, tỷ lệ nitơ amoniac trong nước mắm, tỷ lệ đạm amoniac trong chao, pH tiêu chuẩn của nem chua và các dòng phomat.
Kết luận
Giáo trình Công nghệ sản xuất mì chính và sản phẩm lên men cổ truyền (Phần 2) của GS.TS. Nguyễn Thị Hiền và PGS.TS. Nguyễn Đức Lượng là tài liệu học thuật có giá trị khoa học và thực tiễn cao trong đào tạo kỹ thuật thực phẩm. Bằng việc hệ thống hóa các nguyên lý hóa sinh, vi sinh vật học kết hợp với mô tả quy trình công nghệ và công thức định lượng chi tiết, tài liệu cung cấp cơ sở vững chắc cho việc tiếp thu, vận hành và cải tiến các công nghệ lên men thực phẩm truyền thống theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa.