LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRONG SẢN XUẤT YAOURT DÂU CÓ BỔ SUNG DHA

Tiến hành nghiên cứu chế biến sữa chua với trọng tâm giải quyết các vấn đề liên quan đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Trên cơ sở đó tôi tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây:Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu của sữa đến quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn đến quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua.Tối ưu hóa ba đại lượng nồng độ chất khô ban đầu của sữa, tỷ lệ giống vi khuẩn và thời gian lên men theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm.Xác định tỉ lệ phối trộn dâu và pectin thích hợp cho sản phẩm yaourt dạng sệt có bổ sung

khuẩn dùng kháng sinh liều cao và dài ngày [9].

Do giá trị dinh dưỡng cao và tác dụng hổ trợ tiêu hóa mà sữa chua ngày càng trở nênthông dụng với người Việt Nam Để đáp ứng nhu cầu tốt hơn, làm phong phú thêm về mặthàng sữa chua, tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu quá trình lên men trong sản xuất sữa chua dâu có

bổ sung DHA”

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Tiến hành nghiên cứu chế biến sữa chua với trọng tâm giải quyết các vấn đề liên quanđến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm Trên cơ sở đó tôi tiến hành nghiên cứu các vấn

TỔNG QUAN

Chương

2.1 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA

Sữa lên men là kết quả của quá trình hoạt động của vi sinh vật, làm thay đổi các thànhphần bình thường có trong sữa mà đặc trưng là quá trình hình thành acid lactic từ đườnglactose và trong một số sản phẩm đặc biệt có cả sự tạo thành ethanol Thành phần protit cótrong sữa bị pepton hóa nên làm tăng khả năng tiêu hóa

Sản phẩm sữa lên men được ưu chuộng từ lâu đặc biệt đối với người dân vùng TrungĐông Ở các nước Tây Âu, sản phẩm sữa lên men được tiêu thụ khá phổ biến, từ đầu thế kỷ

XX Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men ngày một thêm đa dạng, phong phú dướinhiều tên gọi và cách trang trí bao bì khác nhau có tác dụng quyết định đến sự lựa chọn loạisản phẩm ở người tiêu dùng Tuy nhiên trong các sản phẩm lên men, sữa chua vẫn chiếm vị trí

hàng đầu bởi chất lượng và sở thích cùng với tính giải khát của sản phẩm [15].

Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi

vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng

của khánh hàng tại các nước khác nhau Sản phẩm yaourt có thể được phân loại như sau [5]:

- Yaourt truyền thống ( sét stype): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Quá trình lên men diễn ratrong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

- Yaourt dạng khuấy ( stirred type) : Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lênmen bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Yaourt dạng khuấy không có cấu trúc gelmịn và đồng nhất như yaourt truyền thống

- Yaourt uống (drinking type) : Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bịphá hủy hoàn toàn Người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa đểphá hủy cấu trúc của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

- Yaourt lạnh ( frozen type) : Sản phẩm có dạng tương tự như kem Quá trình lên men sữađược thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp lên men sẽ được xử lý và lạnhđông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm, rồi bao gói

- Yaourt cô đặc ( concentrated yaourt) : Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn quan trọngnhư lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm Trong quá trình cô đặc, người ta sẽtách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm

2.2 GIỚI THIỆU VỀ SỮA NGUYÊN LIỆU

Hiện nay ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới sản xuất các sản phẩm sữa chuatrên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu Tuy nhiên sản phẩm từ sữa dê,sữa cừu trên thị trường không đáng kể Ở nước ta sữa bò là nguồn nguyên liệu duy nhất chongành công nghiệp sữa (trong đó có sữa chua), công nghiệp bánh, kẹo… Trong phần trình bàycủa luận văn này chúng tôi chỉ đề cập đến nguồn nguyên liệu là sữa bò và để đơn giản, gọi tắt

là sữa.[5]

2.2.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SỮA [4, 5, 9, 22]

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm: nước, lactose, protein và chấtbéo Ngoài ra, sữa còn chứa một số thành phần khác với hàm lượng nhỏ như các chất nitơ phiprotein, vitamin, hormone, các chất màu và một số nguyên tố khoáng

Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộcvào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, điều kiện tự nhiên và điều kiện chăn nuôi Sữa củacác loại động vật khác nhau là rất khác nhau Sữa cừu có hàm lượng protein và chất béo caonhất, tiếp đến là sữa trâu Hàm lượng lactose trong sữa mẹ cao hơn nhiều so với sữa của cácđộng vật khác (bảng 2.1)

Hình 2.1 Thành phần hóa học của sữa

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của một số loại sữa [9]

Loại sữa Protein % Casein % Whey

Dạng kết hợp: galactoza, galactosamin, axit sialic ở

trạng thái keo, được liên kết với protein < 1 g/l

Ở dạng các hợp chất hòa tan trong chất béo: các

sắc tố ( caroten), sterol (cholesterol), các vitamin

39 3,78

Hợp chất nitơ

(25 -40g/l)

Ở dạng mixen 18g: ở dạng huyền phù, là phức của

canxi phosphat liên kết với một liên hợp của các

Chất khoáng

(25 -40 g/l)

Ở trạng thái keo và hòa tan:

-Ở dạng phân tử và ion: axitxitric, K, ca, P, Na, Cl,

Mg-Ở dạng các nguyên tố trung lượng (oligo-element):

Zn, Al, Fe, Cu, I…

=NH,… Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0oC, không hòa tan muối, đường Dạngđặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactose dưới dạng C22H12O11.H2O

2.2.1.2 Lactose [5, 22]

Trong sữa bò và trong tất cả các loại sữa phục vụ con người, loại carbohydrate chiếm

đa số chính là lactose Đây là một disaccharide, 4-O-β-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose,

là một thành phần đặc biệt chỉ tiết ra ở tuyến vú Nó được tìm thấy trong sữa của hầu hết tất

cả các loài được phân tích và ngày nay người ta đã phát hiện nó tồn tại với một lượng nhỏtrong một vài loại trái cây thuộc họ Sapotaceae

Lactose khi bị thủy phân cho ra 1 phân tử đường glucose và một phân tử đườnggalactose bởi enzyme lactasa theo phương trình tổng quát:

C12H22O11 + H2O C6H12OH + C6H12O6

Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng:

0 Dạng  - lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử  - lactose ngậm một phân tửnước)

1 Dạng  - lactose anhydrous C12H22O11 ( phân tử - lactose khan)

2 Tỷ lệ hàm lượng giữa  - lactose monohydrate và - lactose anhydrous trong sữaphụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa

Hình 2.2 Công thức cấu tạo hóa học của lactose

Hình 2.3 Cấu trúc phân tử, công thức cấu tạo của ,  lactose

Lactose chiếm vị trí hàng đầu trong glucid của sữa Trong sữa lactose tồn tại ở haidạng tự do và liên kết với các protein và các glucid khác

0 Lactose có thể lên men dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩmkhác nhau Một trong những biến đổi thường gặp nhất và quan trọng nhất là sự tạo thành acidlactic gây nên bởi vi khuẩn lactic.Vi khuẩn này có chứa enzyme lactase Lactase tấn công vàolactose và tách phân tử này thành glucose và galactose Các enzyme khác từ vi khuẩn lactic sẽphân hủy glucose và galactose thành acid lactic làm tăng độ chua của sữa

1 Lactose ở trong sữa có ý nghĩa to lớn đối với cơ thể trẻ em vì nó có khả năng làm tăngnhanh quá trình trao đổi chất, đồng thời cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể Đặc biệt dolactose thấm qua màng ruột già rất chậm cho nên ở trong ruột già nó sẽ bị lên men tạo thànhacid lactic làm hạn chế quá trình thối rữa ở trong ruột

2.2.1.3 Lipids [22]

Các Lipid có trong sữa thường đơn giản được gọi là chất béo Chất béo bao gồm 2loại: lipid đơn giản và lipid phức tạp Chất béo trong sữa chứa khoảng 96% triglycerides,phần còn lại là acid béo tự do, các mono-acid diglyceride, các phospholipid, sterols, vàhydrocarbon

Hình 2.4 Con đường tổng hợp lactose

Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu (một số ít có dạng hình oval, tùy theogiống Bò sản sinh ra sữa) đường kính nằm trong khoảng 0,1 ÷ 20µm Vì vậy có thể xem sữa

là một hệ nhũ tương dầu trong nước Kích thước của các hạt cầu béo mang đặc tính di truyền,thay đổi tùy thuộc vào sự khác nhau giữa các giống và giữa các loài gia súc Chất béo trongsữa Bò chứa nhiều dạng hạt cầu rất nhỏ nhưng chúng chỉ chiếm một lượng rất nhỏ trong tổng

số chất béo Trong 1ml sữa có khoảng 10 ÷ 15 tỷ hạt cầu béo chiếm 75% và nhỏ hơn 1µmđường kính Sự toàn diện về cấu trúc của các tiểu cầu là điều kiện quyết định sự ổn định củachất béo có trong sữa Đặc biệt sự biến chất của màng tiểu cầu béo sẽ làm tăng cường hoạtđộng trực tiếp của một số vi sinh vật làm tăng chỉ số acid, hoặc thay đổi các tính chất hóa lýmột cách sâu sắc, gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau, dẫn đến quá trìnhtách béo, làm mất tính đồng nhất của sữa

Hình 2.5 Cấu tạo sự liên kết của các hạt cầu béo

Nếu không đồng hóa sữa tươi trong quá trình chế biến thì trong thời gian tồn trữ sẽxuất hiện hiện tượng nổi váng sữa Đó là do các hạt béo có xu hướng kết hợp lại với nhauthành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là euglobulin Vì tỷ trọng của chất béo nhỏ hơnnước nên chúng sẽ nổi lên trên mặt nước và tạo thành váng sữa Khi đó sữa tồn tại dưới haipha tách biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid, pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm

nước và một số chất hòa tan trong sữa như lactose, khoáng, vitamin, protein…

Bảng 2.3: Thành phần chất béo trong sữa [5].

Thành phần Hàm lượng(% so với tổng khối lượng

chất béo)Lipit đơn giản:

Glyceride: triglycerideDiglyceridMonoglyceride

98,5

95 – 96

2 – 30,1

0,030,02

Các hợp chất tan trong chất béo:

CholesterolAcid béo tự doHydrocacbonVitamin A, D, K, ERượu: phytol, palmitic, stearic, oleic …

0,50,30,10,1vếtvết

Bảng 2.4: Thành phần các acid béo trong sữa [5]

Tên acid béo Số

nguyên

tử C

% so với tổng số lượng acid béo trong

sữa

Nhiệt độ nóng chảy ( o C)

Trạng thái vật lý ở nhiệt

độ thường Acid bão hòa:

butyriccaproic

A caprylic

capriclauric

3,0  4,51,3  2,20,8  2,51,8  3,82,0  5,07,0  11,025,0  29,03,0  7,00,2

-7,9-1,5+16,5+31,4+43,6+53,8+62,6+69,3+75,0

LỏngLỏngLỏngLỏng/rắnRắnRắnRắnRắnRắn

Acid không bão hòa:

A oleic

181818

30  402,0  3,0Không lớn hơn 1,0

+14,0-5,0-5,0

LỏngLỏngLỏng

A arachidonic 20 Không lớn hơn 1,0 -49,5 Lỏng

Từ bảng 2.4 ta nhận thấy :

Bốn acid béo có tỷ trọng cao nhất là miristic, palmitic, stearic và oleic

Nhiệt độ nóng chảy của các acid béo tăng khi khối lượng phân tử tăng, Còn số lượng nối đôi

lại làm giảm nhiệt độ nóng chảy [9].

Phosphatit và glycolipit [9].

Các phosphatit và glycolipit đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng các cầubéo Trong thành phần của chúng có cả acid béo hòa tan trong chất béo và acid béo hòa tantrong nước

2.2.1.4 Các hợp chất có chứa nitơ

Các hợp chất có chứa nitơ trong sữa bao gồm: protein (95%) và các hợp chất chứa nitơphi protein (5%) Protein là thành phần quan trọng nhất trong sữa so với các thành phần kháctồn tại song song

Vai trò của protein trong sữa bao gồm:

- Về dinh dưỡng: tất cả các sản phẩm từ sữa đều chứa protein

- Về mặt sinh lý: globulin miễn dịch, vitamin liên kết

- Chức năng:

+ Sự đông đặc: đóng vai trò như 1 enzyme, acid hoặc gây ra sự đông tụ bởi nhiệt trongsản xuất fomat, các sản phẩm lên men từ sữa, đông đặc và tách whey protein

+ Tính bền nhiệt: tất cả các sản sản phẩm từ sữa đều được xử lý nhiệt

+ Hoạt động bề mặt: casein, đông đặc và tách whey protein

+ Tính lưu biến: tất cả các sản phẩm từ sữa đều chứa protein

+ Tính hút nước: tất cả các sản phẩm chế biến từ sữa và các sản phẩm thực phẩm đều

có những protein chức năng

Trong sữa, các hợp chất chứa Nitơ chiếm khoảng 3,4%, trong đó 3,3% là protein, cònlại 0,1% là phi protein

Hình 2.6 Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa

Loại casein Tỉ lệ so với tổng số

protein

Loại whey protein(protein hòa tan)

Tỉ lệ so với tổng sốproteinCasein s

Acid pyruvic Aldehyde acetic

: Đầu ưa nước của - casein : Calcium phosphate : - casein

: Tương tác kỵ nước.

Phần kỵ nước

Hình 2.7: A - Sơ đồ tổ chức của micelle B – Sơ đồ tổ chức của tiểu micelle

magie, phosphate và citrate) Sự tổ chức của micelle: Sự tổ chức của micelle được mô tả qua

hình 2.9 như sau: các tiểu micelle được hợp thành từ các casein s,  và  có đường kínhkhoảng 15 – 20nm và được sắp xếp sao cho các đầu kỵ nước được quay vào phía trong, còncác nhóm háo nước thì phủ ở bề mặt

Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành nhờ calci phosphate dạng keorất mịn liên kết các casein s,  với nhau thông qua các nhóm phosphate của chúng Các tiểumicelle nghèo -casein sẽ nằm ở phía trong micelle và micelle sẽ ngừng lớn khi toàn bộ bềmặt ngoài được bao phủ bằng -casein

-casein có vai trò bảo vệ micelle Nhờ có hàm lượng P bé và giàu glucid, -casein rấtháo nước và đảm bảo độ bền của micelle Micelle càng chứa nhiều -casein thì kích thướccàng bé và càng bền

Nếu tách -casein ra khỏi micelle hoặc lấy đi phần ưa nước của nó, cấu trúc micelletrở nên không ổn định Trong trường hợp này nếu như có mặt của ion Ca2+ trong sữa, cácmicelle sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượng đông tụ casein (khi vỏ háo nước bị pháhủy thì ion Ca2+ sẽ dễ dàng tiếp cận với s-casein, -casein và para casesin  và sẽ dính kếtchúng lại với nhau)

Hình 2.8 Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ môi trường đến cấu trúc casein micelle

Khả năng đông tụ của casein: casein có thể bị đông tụ do nhiều yếu tố Trong đó có 2 yếu tố

chính là đông tụ bởi acid và enzyme

0 Đông tụ bởi acid sữa tươi tự nhiên có độ pH khoảng 6,6 – 6,7 và các micelle casein mang

điện tích âm Vì tất cả các micelle mang điện tích âm nên chúng đẩy nhau và điều đó khiếncho các micelle casein tồn tại dưới dạng keo phân tán Các phân tử nước cũng liên kết với cácđiện tích của casein và góp phần duy trì các micelle trong dung dịch

Khi pH giảm (do kết quả của quá trình lên men tạo acid lactic hoặc acid được chủ độngđưa vào), các ion H+ của acid sẽ liên kết với micelle casein mang điện tích âm và làm giảmđiện tích của micelle casein Khi tới giới hạn, các micelle casein sẽ đông tụ (tạo thành gel)

Theo lý thuyết, điểm đẳng điện pI của casein là 5,1 – 5,3 Trong dung dịch hổn hợpnhiều thành phần của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4,5 – 4,7 Khi cho dư acid (hoặc khiquá trình lên men quá dài, sữa có độ chua cao) pH của sữa nhỏ hơn pH đẳng điện của casein(pI), một phần casein sẽ bị tái hòa tan vào dung dịch sữa

1 Đông tụ bởi enzyme casein bị đông tụ bởi enzyme rennin (rennin là một protease được

chiết xuất từ ngăn thứ 4 của dạ dày bê)

Quá trình đông tụ casein dưới tác dụng của rennin thực chất là quá trình thủy phân hạnchế, phá vở cấu trúc của micelle casein, vỏ háo nước bị phá hủy do đó các ion Ca2+ dễ dàngtiếp cận với s-casein, -casein, para--casesin và sẽ dính kết chúng lại với nhau tạo gel.

Tác động của rennin đối với casein gồm 2 bước [14]

0 Bước 1: Phân cắt liên kết giữa Phe (ở vị trí 105) và Met (ở vị trí thứ 106) trong phân

tử -casesin bọc ngoài micelle casein

1 Bước 2: Các micelle casein bị phá vở và các mạch polypeptid đông tụ lại với nhau tạothành gel

Tốc độ của 2 bước này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và pH Riêng đối với bước thứ

2 thì còn chịu ảnh hưởng của nồng độ Ca2+

 Protein hòa tan (whey protein)

Phần protein nổi trên mặt sữa sau khi kết tủa ở pH 4.6 được gọi là whey protein

Whey protein gồm: β-lactoglobulin (β-Lg), α-lactalbumin (α-La), serum-albumin, immunoglobulin, proteose-pepton Trong whey protein có 2 loại globulin và albumin được

phát hiện có cả ở trong máu nhưng β-lactoglobulin (β-Lg) và α-lactalbumin (α-La), thì chỉ có

ở trong sữa

Bảng 2.6: Thành phần các protein hòa tan có trong sữa Bò [14]

Protein

Hàm lượng (% tổng protein

có trong sữa)

Kiểu gen

Phân tử lượng (KDa)

IgAIgM

162 – 152400950

gốc acid aminCác phân tử protein hình cầu này hòa tan nhiều trong nước hơn Casein và dễ bị biếntính nhiệt Mức độ biến tính tăng theo hàm lượng nước chứa trong whey protein.

+ ß-Lactoglobulins: có dạng hình cầu, có cấu trúc bậc 2 gồm 10 ÷ 50% xoắn α, 20 ÷

30% lá xếp, 50 ÷ 60% vòng cung β và phần còn lại là cấu trúc không trật tự Các gốc phâncực, không phân cực và các gốc ion hóa được phân bố đều trong phân tử, riêng các gốc ưa béotập trung chủ yếu ở phần bên trong của cấu trúc hình cầu nên ß-Lactoglobulin ít tương táchoặc kết hợp với các phân tử khác Trong nhóm này có 8 loại gen khác nhau, chiếm hơn ½tổng số trong whey protein

+ α-Lactalbumins: α-Lactalbumins là protein hình cầu và là một metalloprotein,

trong mỗi phân tử có chứa 1 nguyên tử Ca Đây là một protein có giá trị dinh dưỡng cao.Thành phần các acid amin trong phân tử của nó rất cân đối Protein này chứa 8 nhóm cystein,tất cả đều bao gồm liên kết nội disulfua và 4 gốc tryptophan Sự biến tính nhiệt và pH <4.0xảy ra do sự phóng thích canxi liên kết

+ Peptone-protose: bao gồm những phân đoạn protein khác nhau Chúng là sản phẩm

thủy phân từ β-casein bởi plasmine Cùng với γ-casein, đến nay người ta đã tìm thấy được 3phân đoạn khác nhau Peptone-protose từ quá trình thủy phân trên

+ Immoglobulin: trong số các immoglobulin, IgG được tìm thấy với hàm lượng cao

nhất Trong sữa non, hàm lượng IgG1 có thể chiếm đến 80% tổng lượng protein hòa tan trongsữa IgA có thể tìm thấy trong nước mắt và các dịch tiêu hóa Nó có chức năng chống nhiễmtrùng đường ruột IgM là glyco-protein cả IgM và IgG đều hoạt động như những kháng thểtheo cùng một cơ chế là liên kết với kháng nguyên và tạo một mạng lưới không gian ba chiềukhông tan

Bê con mới sinh ra không có 3 loại IgG, IgM, IgA Tuy nhiên sữa non từ Bò mẹ rấtgiàu 3 loại kháng thể trên

+ Serum-albumin: là một protein phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu và không

đặc trưng cho sữa Thành phần của nó gồm 542 gốc acid amin với 136 acid amin có tính acid

và 52 acid có tính kiềm Serum-albumin rất mẫn cảm với nhiệt độ

Ngoài ra trong sữa còn có các protein màng (membrane protein) với hàm lượng rấtthấp Chúng tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, góp phần làm ổn định

2.2.1.5 Enzyme

Trong sữa có chứa hầu hết các enzyme có trong tự nhiên Các enzyme này vào sữatheo tuyến sữa và từ vi sinh vật trong không khí hay dụng cụ chứa sữa Đa số các enzyme mấthoạt tính ngay cả khi thanh trùng ở nhiệt độ thấp (60-650C) Enzyme là một nhóm các protein

có khả xúc tác các phản ứng hóa học và tác động đến tốc độ các phản ứng Trong sữa chứa cảenzyme nội bào và ngoại bào Các enzyme ngoại bào chiếm phần lớn trong số các enzymechịu nhiệt: lipaza và proteaza Có khá nhiều enzyme nội bào đã được chiết tách từ sữa, trong

đó có 3 nhóm quan trọng nhất là các enzyme thủy phân:

Bảng 2.7: Một số enzyme đã tìm thấy trong sữa bò

Nhóm 1: Oxydo-reductase Alcohol dehtrdogenase, Lactate dehtrdogenase, Matale

dehtrdogenase, Glucose-6-phosphate dehtrdogenase, Xanthine oxydase, Dihydro-lipo-amide reductase diaphorase, NADH dehtrdogenase, Catalase, Lactoperoxydase, Peroxydase-dismutaseNhóm 2: Transferase ADN polymerase, FMN adenylyl-transferase, Galactosyl

transferase, Sialy-transferase, Riboflavin kinase, Aspartate-amino transferase, Alanine-amino transferase, Phosphoglucomutase, Thiosulfate cyanua sulfure transferase, Lactose synthetase, Γ-glutamyltraspeptidase

Nhóm 3: Hydrolase Carboxylesterase, Arylesterase, Lipase, Acetyl-cholinesterase,

Cholinesterase, Phosphatase alcaline5-Nucleotidase, Phosphodiesterase, Aryl-sulfatase, Ribonuclease, α-amylase, β-amylase, Lysozyme, Neuraminidase, β-glucosidase, β-

galactosidase, α-mannosidase, N-acetyl β-D glucosamidase, β-glucoronidase, Leucine aminopeptidase, Plasmine (alcaline protease), Inorganic pyrophosphatase, Adenosine triphosphatase, Nucleotide

pyrophosphatase, cystinyl di β naphthylamide hydrolase, leucyl- β- naphthylamide hydrolase

L-Nhóm 4: Lyase Fructose-biophosphate aldolase, ATP citrate lyase, Carbonic

anhydraseNhóm 5: Isomerase Glucose phosphate isomarase

Enzyme là những chất xúc tác phản ứng có bản chất là protein Hàm lượng vi sinh vật

trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa đa dạng và hoạt tính enzyme sẽ càngcao

Trong kỹ thuật chế biến sữa người ta quan tâm đến các enzyme sau: lipase, catalase,peroxidase, phosphatase và tìm cách hạn chế sự tác động của chúng

2.2.1.6 Vitamin [8]

Số lượng và hàm lượng vitamin trong sữa phụ thuộc nhiều yếu tố như thức ăn, điềukiện chăn nuôi, loại giống, tuổi tác của các gia súc.Trong sữa bò có nhiều loại vitamin, nhưnhóm vitamin hòa tan trong chất béo (vitamin A, B, E, K…), nhóm vitamin tan trong nước(B1, B2, B12, C, PP…)

2.2.1.7 Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong sữa chính là hàm lượng tro của sữa Hàm lượng khoángdao động trong khoảng từ 8 – 10g/l

Trong sữa chứa rất nhiều loại khoáng, gồm 25 nguyên tố nhóm đa lượng và 10 nguyên

tố nhóm vi lượng Trong đó chiếm hàm lượng cao nhất là calci, phospho, magie Một phầnchúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa

Bảng 2.8 Thành phần acid citric và chất khoáng trong sữa [17]

mg/100 ml sữa nguyên kem 123 12 95 58 141 110 30 160

2.2.1.8 Các muối

Do trong sữa có mặt các cation K+, Na+, Ca2+, Mg2+… và các anion của các acidphosphoric, limonic, clohydric… nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau, bao gồm cácmuối clorua (KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2, …), các muối phosphate (KH2PO4, NaH2PO4,

Na2HPO4), các muối citrate (K2(C6H6O7), Na2(C6H6O7), …)

Muối calci có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ chế biến sữa Khi sữa có hàm lượngcalci thấp, sữa đó sẽ không bị đông tụ hoặc bị đông tụ rất chậm Ngược lại nếu sữa có hàmlượng calci cao thì sẽ bị đông tụ bởi enzyme rennin nhanh hơn nhưng quện sữa lại không mịn

Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa với sự tạo thành các chất thơm trongcác sản phẩm sữa lên men

2.2.1.9 Các hợp chất khác

Sắc tố trong sữa: Sữa có màu ngà vàng là do sự có mặt của nhóm carotenoid mà đại

diện là caroten Sữa có màu xanh là do có chứa chlorophylle Màu xanh vàng của nước sữa(whey) là do sắc tố riboflavin (vitamin B12) Màu trắng của sữa là do sự khếch tán ánh sángbởi các micelle protein

Các chất khí: Trong sữa có chứa các chất khí chủ yếu là CO2, O2, N2 Tổng hàmlượng của chúng chiếm khoảng từ 5 – 6% thể tích sữa

Các hợp chất hóa học: Thỉnh thoảng người ta phát hiện ra trong sữa còn có chứa các

hợp chất hóa học khác như: chất kháng sinh (penicilline, chloramphenicol…), chất tẩy rửa(nước javen, kiềm…), kim loại nặng, độc tố vi sinh vật…Những hợp chất này có mặt là dongười ta trộn vào thức ăn, trị bệnh cho gia súc (thuốc kháng sinh); làm vệ sinh chuồng trại(javen…); nhiễm vào sữa qua tay người vắt sữa, dụng cụ chứa sữa…gây độc cho người sửdụng Hàm lượng chúng trong sữa có thể ở dạng vết hoặc đáng kể tuỳ trường hợp

Các chất miễn dịch [4]

Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau Các chất miễn dịch này có tác dụng bảo

vệ sữa khỏi bị hư hỏng Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng chúng đóng vaitrò quan trọng đối với cơ thể Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủy ở nhiệt độ 6570oC Các chấtmiễn dịch trong sữa bao gồm antioxin, opsonin, bacterilyzin, precipitin, aglutimin Ngoài rasữa còn chứa một lượng nhỏ bạch cầu

2.2.2 HỆ VI SINH VẬT CÓ TRONG SỮA [9]

Hệ vi sinh vật tìm thấy trong sữa bao gồm: vi khuẩn, nấm men và nấm mốc Các visinh vật này nhiễm vào sữa qua tay người vắt sữa, các dụng cụ chứa sữa, môi trường chuồngtrại nơi diễn ra quá trình vắt sữa…

0 2.2.2.1 Vi khuẩn lactic

Là loại hoại sinh thường thấy trong sữa Chúng có khả năng lên men đường lactose cótrong sữa thành acid lactic Vi khuẩn lactic được chia làm hai nhóm: + Nhóm vi khuẩn lactic lên men điển hình (lên men đường thành acid lactic với tỉ lệ 85–95%)

+ Nhóm vi khuẩn lactic lên men không điển hình (sinh ra acid lactic 50%, khí CO2 20–25%, ethanol và acid acetic 20 – 25%)

Vi khuẩn lactic trong sữa có những đặc điểm chủ yếu sau: là dạng cầu hay trực khuẩn,gram dương, hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu dao độngtrong khoảng 25 – 47oC

Bảng 2.9: Một số vi khuẩn lactic quan trọng sử dụng trong công nghiệp sữa [29].

Str: Streptococus; Lb: Lactobacillus

acid citricAcid lactic (%) Những chất khác

-2.2.2.2 Trực khuẩn đường ruột coliform

Coliform thuộc nhóm vi khuẩn gram âm, kị khí tùy tiện, nhiệt độ sinh trưởng tối ưukhoảng 30 –37oC

Trong sữa, coliform sẽ chuyển hóa đường lactose tạo ra các sản phẩm acid lactic vàcác acid hữu cơ khác (acid butyric, acid acetic …), khí CO2, H2 …, chúng phá hủy proteincủa sữa, dẫn đến làm giảm hương vị của sữa.

Quá trình trao đổi chất của coliform dừng lại ở pH dưới 6 Ở nhiệt độ 72 – 75oC trongkhoảng thời gian 15 – 20 giây coliform sẽ bị tiêu diệt

1 2.2.2.3 Vi khuẩn butyric (clostridium)

Là vi khuẩn gram dương, thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc, clostridium có khả năng sinhbào tử, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu khoảng 37oC

Các bào tử clostridium khá bền với nhiệt độ nên quá trình thanh trùng sữa không tiêudiệt được hoàn toàn các bào tử clostridium chịu nhiệt Khi đó ta phải dùng các giải pháp kỹthuật khác như vi lọc, ly tâm hoặc sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chếclostridium

Trong sữa vi khuẩn butyric lên men đường lactose thành nhiều sản phẩm khác nhaunhư acid butyric, butanol, ethanol, aceton, khí CO2, H2… làm thay đổi thành phần hóa học vàgiá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản (làm cho sữa có mùi khó chịu, hôi)

2 2.2.2.4 Vi khuẩn propionic (giống propionibacterium)

Là vi khuẩn gram dương, không hình thành bào tử, không di động, phát triển trong môitrường yếm khí, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 30oC

Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75oC trong thời gian

20 giây

Vi khuẩn propionic chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, khí CO2, …làm hư hỏng chất lượng sữa

3 2.2.2.5 Vi khuẩn gây thối:

Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là Pseudomonas, Brevibacterium, Bacillus, Achromobacter, Micrococcus …chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm

hiếu khí lẫn kỵ khí

Các vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong môi trườngsữa Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩm polypeptyde, peptide

và acid amin Một số acid amin tiếp tục bị phân hủy tạo NH3, H2S…làm cho sữa có mùi khóchịu

Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào Enzyme nàyxúc tác quá trình thủy phân các chất béo trong sữa và tạo nhiều sản phẩm có mùi ôi

Ngoài hai quá trình thủy phân nói trên, một số vi khuẩn gây thối còn tạo khí CO2,

H2… sinh tổng hợp các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ protein Một số vi khuẩnkhác có thể sinh tổng hợp được protease có chức năng xúc tác tương tự như rennin làm xuấthiện sự đông tụ casein trong sữa

2.2.2.6 Nấm men:

Nấm men thuộc cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, hình elip, hình bầu dục, hình dài

Tế bào nấm men có kích thước lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn Nấm men có thể sinhsản bằng cách nảy chồi, phân đôi hay sinh sản bằng bào tử

Nấm men phát triển tốt ở pH 4,5 – 5, nhiệt độ 20 – 30oC Các tế bào nấm men thườngkhông phát triển ở nhiệt độ dưới 0oC hoặc trên 47oC Các tế bào sinh trưởng của nấm men sẽ

bị tiêu diệt ở nhiệt độ 52 – 58oC Các bào tử có thể còn sống nhưng chúng sẽ bị tiêu diệt khinâng nhiệt độ lên 60 – 62oC trong vài phút

Trong môi trường có oxy nấm men phân hủy đường thành CO2 và nước Trong môitrường không có oxy nấm men chuyển đường thành rượu ethylic, CO2

Các loài nấm men chính có trong sữa là: Saccharomyces, Mycorderma và Torula.

mạnh trong sữa chua [22]

Nấm mốc thường có mặt trong sữa là loài Mucor và Rhizopus với số lượng lớn Ngoài

ra còn có các loài Penicilium, Aspergilus, Oide và Monilia

Nấm mốc thích hợp phát triển trên môi trường acid, nhiệt độ tối thích là 20 – 30oC.Nấm mốc sẽ bị tiêu diệt bởi chế độ thanh trùng sữa ở 72 – 75oC trong 15 – 20 giây

Hình2.9 Streptococcus thermophilus Hình 2.10 Lactobacillus bulgaricus

2.2.3 VI KHUẨN LÊN MEN SỮA CHUA

 Vi khuẩn lactic [15]

Vi khuẩn lactic có vai trò rất quan trọng trong sản xuất sữa chua Nó lên men đườnglactose tạo acid lactic làm cho sữa đông tụ, đồng thời còn tạo ra những chất thơm đặc trưngcho sản phẩm

Trong sản xuất sữa chua thường sử dụng hai loại vi khuẩn lactic sau:

+ Streptococcus thermophilus (S thermophilus):

0 Là vi khuẩn có tế bào hình cầu hay hình trứng, đường kính 0,5-1,5  m, thường kếtthành từng đôi hay dạng chuỗi ngắn, chúng là những vi khuẩn gram dương

1 Phát triển tốt ở nhiệt độ 50oC và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37 – 40oC Đây cũng là vikhuẩn lactic lên men điển hình, có khả năng chịu nhiệt đến 65oC trong 30 phút Nhưng chỉ

phát triển được trong môi trường có độ axit thấp hơn L bulgaricus.

+ Lactobacillus bulgaricus (L bulgaricus):

Trực khuẩn có hình que dài 5-20m, thường kết thành chuỗi, gram dương, không cókhả năng di động, không tạo bào tử

Là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 – 50oC, trong môi trường có

độ acid cao L bulgaricus có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid lactic từ đường lactose

 Phối trộn hai giống trong sản xuất yaourt [23]

- Yaourt tốt nhất nên cấy xấp xỉ nhau về số lượng, nếu không yaourt sẽ thiếu độ đặc,thiếu hương và vị mong muốn Một trong các yếu tố ảnh hưởng đến tỉ lệ cho vào của cầukhuẩn và trực khuẩn trong yaourt là nhiệt độ lên men, một số nhà nghiên cứu cho rằng nếunhiệt độ 40oC thì tỉ lệ Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus là 4:1, còn

nhiệt độ 45oC thì tỷ lệ 1:2 Với tỉ lệ cho vào 1:1 và phần trăm giống vi khuẩn cho vào là 3% trong thời gian lên men 2,5 -3 giờ thì nhiệt độ nuôi cấy tối ưu là 43oC Tuy nhiên các giátrị này sẽ thay đổi theo từng chủng.

2,5 Khi hổn hợp cấy vào thì cầu khuẩn phát triển nhanh hơn trực khuẩn, thường tăng về

số lượng Vì vậy việc sản xuất acid ban đầu là nhờ nhiều vào hoạt tính của Streptococcusthermophillus Dần dần, trực khuẩn tăng lên cho đến cuối giai đoạn gieo cấy, chúng đạt đượcxấp xỉ cầu khuẩn về số lượng Theo Peette và Lolkema, Lactobacillus tạo ra hương vị và màucho yaourt, còn Streptococcus thermophillus tăng cường cấu trúc của yaourt bằng cách làmgiảm tính nhớt gây ra do Lactobacillus Hai ông còn cho rằng trực khuẩn kích thích sự pháttriển của cầu khuẩn bằng cách giải phóng những amono acid, đặc biệt valine, từ proteinsữa.Vai trò chính trong sản xuất acetaldehyt là do Lactobacillus bulgaricus, và sự phát triểnkết hợp của Lb bulgaricus và Str Thermophilus tạo ra acetaldehyt nhiều hơn khi chỉ có Lb.bulgaricus Yaourt có mùi vị ngon nhất khi hàm lượng acetaldehyt từ 23-41 ppm và pH từ 4-4,4

2.3 CÁC BIẾN ĐỔI SINH HÓA CHỦ YẾU TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA [12, 24]

2.3.1 CHUYỂN HÓA ĐƯỜNG SỮA TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Quá trình chủ yếu xảy ra trong lên men yaourt là đường lactoza chuyển hóa thànhglucoza và galactoza, sau đó các đường đơn này chuyển thành axit pyruvic, rồi chuyển thànhaxit lactic, làm giảm pH của dung dịch sữa và do đó casein của sữa bị đông tụ Cazein chứatrong sữa tươi dưới dạng canxi cazeinat Axit lactic tác dụng với canxi cazeinat tạo ra axitcazeinic và canxi lactat Axit cazeinic tự do không hòa tan do đó tạo thành cục đông

Bên cạnh quá trình chính là chuyển lactoza thành axit lactic còn một số quá trình lênmen phụ tạo các axit bay hơi, rượu, khí CO2, các vi khuẩn sinh hương tạo nên diaxetyl,axetol…

ATP ADP

Glucose -1-P Fructose-6-P

ATP ADP Fructose-1,6-P

Dihydroxyacetone-P Glyceraldehehyt-3-P

ATP ADP 1,3 -diphotphoglycerate ATP

ADP

3 -phosphoglycerate

2 -phosphoglycerate phosphoenolpyruvat ATP

ADP

Pyruvate NADH2

NAD

Tế bào vi khuẩn Môi trường sữa

Hình 2.11 Quá trình chuyển hóa đường lactose thành acid lactic của vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophillus [24].

2.3.2 SỰ THAY ĐỔI PROTEIN SỮA TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN [14]

Trong quá trình lên men, vi khuẩn lactic phát triển làm pH giảm sẽ làm thay đổi môitrường mixen casein theo hai cách Thứ nhất, calcium hydroxyphosphoate ở dạng keo cótrong mixen casein sẽ hòa tan tạo ion calcium Lượng calcium càng được tích lũy càng làmtăng nhanh quá trình tách calcium ra khỏi phức calcium phosphate - casein Acid caseinic tạothành không hòa tan tạo thành cục đông

NH2-R(COO)2Ca +2CH3CHOHCOOH NH2-R(COOH)2 + (CH3CHOHCOO)2Ca

Caseinate calcium Acid lactic Acid caseinic Calcium lactate

Thứ hai là pH của dung dịch lên men giảm dần và đi qua các điểm đẳng điện củacasein sữa và làm chúng bị ngưng tụ

2.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Các quá trình lên men trong sản xuất công nghiệp có thể được tóm tắt theo sơ đồ cân

bằng vật chất tổng quát như sau [5]

Môi trường trước khi lên men Môi trường sau khi lên men

Cơ chất + Giống vi sinh vật Cơ chất sót + Sinh khối vi sinhvật +

Các sản phẩm trao đổi ngoại bào

do vi sinh vật tổng hợp nên

Để sản xuất được thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, chúng ta cần phải:

- Chọn được giống vi sinh vật thích hợp

- Xác định được môi trường lên men với thành phần cơ chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu

- Xác định được các điều kiện lên men thích hợp như luợng giống cấy, nhiệt độ và thờigian lên men Ngoài ra ta còn phải quan tâm đến vấn đề khác như việc cung cấp oxy,

sự khuấy trộn…[5]

 Nhu cầu dinh dưỡng:

Môi trường vi sinh vật phát triển phải chứa

Nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu do quá trình oxy hóa glucose tạo ra

Nguồn những chất tạo thành nguyên sinh chất trong tế bào như: nitơ, những chất cónguồn gốc từ amoniac, phot pho, lưu huỳnh và những ion khác…

Chất khoáng và những chất hòa tan khác cần cho các hoạt động bình thường củaenzyme như duy trì trạng thái hóa lý của tế bào và các thành phần của nó

Một đặc điểm quan trọng của vi khuẩn lactic (lactobacteriacea) là nhu cầu về chất dinhdưỡng phức tạp Không có một đại diện nào thuộc nhóm này có thể phát triển trên môi trườngmuối khoáng thuần khiết chứa glucose và HN+ Đa số chúng cần hàng loạt vitamin

(riboflavin, thiamine, acid pantotenic, acid nicotinic, acid folic, biotin) và các acid amin [17].

 Giống:

Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, người ta thường sử dụng tổhợp VSV gồm nhiều loài khác nhau Khi đó mối tương tác sinh học giữa các loài sẽ ảnhhưởng đến động học quá trình lên men và chất lượng sản phẩm Những kiểu tương tác nhưcộng sinh (symbiose), cộng sinh tương hỗ (mutualism), hợp lực (synergism), hội sinh(commensalism) và trung tính (neutralism) thường mang lại các tác động có lợi cho quá trìnhsinh trưởng và trao đổi chất của tổ hợp giống Do đó, khi tiến hành chọn tổ hợp giống vi sinhvật, ta cần quan tâm đến các tương tác sinh học nói trên để việc điều khiển quá trình lên men

công nghiệp được dễ dàng [5].

 Nhiệt độ:

Hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ thông qua cácphản ứng hóa học Theo nhiệt độ vi khuẩn trong sữa gồm 4 loại: ưa lạnh, ưa ấm, ưa nhiệt vàchịu nhiệt Vi khuẩn trong yaourt thuộc loại vi khuẩn ưa nhiệt có nhiệt độ tối ưu 40-45oC

 pH:

Vừa ảnh hưởng đến sinh trưởng, hoạt động sinh lý của vi sinh vật, vừa ảnh hưởng đếnhoạt động của enzyme Mỗi loài vi sinh vật thích hợp với một giá trị pH nhất định của môitrường nuôi cấy Với vi khuẩn ưu nhiệt, điều kiện tối ưu cho tốc độ tăng trưởng và đạt sinhkhối cực đại thì tương tự nhau nhưng pH tối ưu cho việc sản xuất acid lactic thì cao hơn Ví

dụ đối với Lb bulgaricus, pH 5,8 thì tốc độ tăng trưởng và sinh khối đạt cao nhất còn pH5,94 thì tốc độ acid hóa đạt tối ưu Trong quá trình lên men lactic, acid lactic sinh ra đầu tiên

có tác dụng ức chế các loại vi sinh vật khác Sau đó khi lượng acid tích lũy đủ lớn thì chính vikhuẩn lactic cũng bị ức chế Do đó, việc chủ động điều chỉnh pH của môi trường là điều rấtcần thiết khi thực hiện quá trình lên men Trong sản xuất yaourt Lb.bulgaricus có khả năng

chịu pH acid tốt hơn so với Str.thermophilus [24].

khuẩn lactic, riêng đối với Str.thermophillus và Lb.bulgaricus là 2%.[26].

 Oxy:

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy trong công nghiệp sản xuất các sản phẩmlên men từ sữa như yaourt, kefir… việc sục khí vào thiết bị lên men là không cần thiết.Các vi khuẩn lactic và nấm men thuộc nhóm kị khí chịu dưỡng và kị khí không bắt buộc

Người ta chỉ thực hiện sự khuấy trộn môi trường ở những thời điểm cần thiết nhằm tạo ra

sự đồng nhất trong dung dịch lên men Theo một số tác giả sự khuấy trộn quá mạnh vàthường xuyên sẽ làm giảm hoạt tính của vi khuẩn lactic, từ đó quá trình lên men bị kéo dài

làm giảm hoạt tính và chất lượng sản phẩm có thể bị giảm [5].

2.5 NGUYÊN LIỆU DÂU

2.5.1 NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA DÂU TÂY [1, 25]

Cây dâu có tên khoa học là Fragaria, thuộc họ Rosaceae Cây dâu được phát hiện lầnđầu tiên vào năm 1400 ở Châu Âu, đến năm 1700 người ta cũng tìm thấy một loại dâu mọc ởChâu Mỹ Kể từ đó dâu xuất hiện rộng rãi và trở thành một loại trái cây phổ biến Ngày naycây dâu có mặt ở hầu hết các Châu Lục, trừ Châu Phi, nước Úc và New Zealand Cây dâu làloại cây thân thấp và mềm, quả trĩu xuống nằm sát mặt đất Phần mọng nước của dâu đượcxem là quả giả do cuống hoa tạo thành, còn quả thật chính là những hạt nằm rải rác xungquanh quả giả

2.5.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA DÂU TÂY.

Bảng 2.10 Thành phần hóa học của dâu Tây [26].

yaourt trái cây và bắt buộc đối với yaourt qua thanh trùng [31].

Chất ổn định thường được sử dụng với hàm lượng 0,1 – 0,5% Sau đây là các chấtthông dụng:

3 Gelatin, Pectin, Agar – Agar, Tinh bột

 Pectin [7]

Kí hiệu E440

- Mục đích: Dùng pectin làm chất ổn định cấu sữa chua, chống tách pha trong thời gianbảo quản và đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

- Bản chất: Polysaccharide trong rau, củ, quả hoặc thân cây

- Phân loại: Tùy theo mức độ methyl hóa

Low methoxyl pectin (LMP), tỷ lệ methyl hóa dưới 50%

High metoxyl pectin (HMP), tỷ lệ methyl hóa trên 50%

- Đặc tính: Có khả năng tạo gel khi có mặt acid và đường

Tạo độ nhớt cao khi không tạo gel

Giữ được mùi vị tự nhiên của sản phẩm

2.7 DHA [32]

2.7.1 TỔNG QUAN VỀ ACID DOCOSAHEXAENOIC

2.7.1.1 Cấu trúc hóa học

Acid docosahexaenoic (DHA) là một acid béo bất bão hòa đa thuộc nhóm Ω-3 DHAchứa 22 nguyên tử carbon và 6 nối đôi, có công thức tổng quát là :

CH3(CH2-CH=CH)6(CH2)2COOH

Trọng lượng phân tử của DHA là 328,6 và điểm nóng chảy là -440C DHA còn được

kí hiệu là 22:6 n-3 và trong tự nhiên có dạng acid cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic

1

Hình 2.12 Cấu trúc không gian của acid cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic

2.7.1.2 Tác dụng của DHA đối với cơ thể

Tác dụng đối với bào thai và trẻ sơ sinh

Trẻ sơ sinh không có khả năng chuyển tiền tố DHA từ dầu thực vật hay thức ăn thaythế sữa mẹ khác sang DHA nên người mẹ phải làm động tác trung chuyển đó, bằng cách sửdụng nhiều các sản phẩm có chứa DHA rồi cho con bú

Sự phụ thuộc vào DHA nhiều nhất là ở bào thai trong suốt 3 tháng cuối thai kỳ và trẻ

sơ sinh trong suốt ba tháng đầu sau khi sinh Trong sữa mẹ chứa: 12% acid linoleic, 0,5% acidalpha linolenic, 0,6% acid arachidonic, 0,3% DHA trong tổng

số trong lượng acid béo

Tác dụng đối với thị giác và màng tế bào

Sự cạn kiệt DHA ảnh hưởng đến các thụ thể nằm trên màng là rhodopsin và làm thayđổi chức năng của nó Sự thiếu DHA làm giảm hoạt động thần kinh của võng mạc, làm giảm

độ nhạy của thị giác, làm thay đổi những phản ứng hành vi và gây ra những cơn khát bấtthường, và cả những phản ứng bất thường về thính giác và khứu giác Những sự bất thườngnày có thể được gây ra do những receptor bề mặt bị ảnh hưởng do thiếu DHA.

Khi được ester hóa vào trong những phospholipid màng, DHA làm thay đổi một cáchđáng kể nhiều tính chất cơ bản của màng tế bào Sự tương tác của DHA với những lipid kháctrên màng, đặc biệt là cholesterol, có thể đóng một vai trò nổi bật trong việc điều hòa cấu trúc

và chức năng cục bộ của màng DHA giúp giảm 50% nguy cơ mắc bệnh cận thị khi lớn lên

Tác dụng đối với não

Não được tạo nên từ hàng tỷ tế bào thần kinh gọi là neuron Cấu tạo gồm vỏ myelinphủ lên đầu axon của tế bào giống như một dây điện được cách ly bằng việc phủ lên nó chấtcách điện Nó gia tăng sự dẫn truyền dòng điện một chiều dọc theo axon Thiếu chất dinhdưỡng để tạo nên myelin, như acid béo thiết yếu, sẽ làm trì hoãn việc dẫn truyền thần kinh

Chất dẫn truyền thần kinh như: serotonin, dopamin, và norepinephrine truyền thôngtin từ một tế bào đến các tế bào khác

Não chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể nhưng dùng hết 20% lượng ôxy và 40% lượnggluxid ta hấp thụ được Não được cấu tạo chủ yếu từ lipid Khoảng 2/3 não bộ được tạo nên từnhững acid béo Chúng là thành phần cơ bản của màng tế bào, qua màng này sẽ diễn ra sựgiao lưu, liên lạc với mọi tế bào thần kinh trong các vùng của não và cơ thể

Acid béo trong phosphatidylethanolamine của màng tế bào chất xám ở người khoảng25% DHA, 25% stearic, 14% arachidonic, 12% oleic

Tác dụng đối với huyết áp và hàm lượng lipid trong huyết tương

Trong máu, cholesterol được chất đạm protein chuyên chở và được gọi là lipoprotein.Tùy theo tỷ lệ protein nhiều ít, ta có lipoprotein tỷ lệ thấp LDL (Low density lipoprotein), hay

tỷ lệ cao HDL (high density lipoprotein) HDL đưa cholesterol vào tích trữ trong gan để rồiđược phế thải ra khỏi cơ thể, do đó làm bớt mỡ lưu thông trong máu, giảm nguy cơ đóng mỡ

ở thành động mạch, giảm nguy cơ bệnh vữa xơ động mạch

Ngược lại LDL chuyển cholesterol vào các tế bào của cơ thể Khi cholesterol trongmáu lên cao, tế bào không đủ chỗ nhận cholesterol, hóa chất này sẽ lởn vởn trong máu và tănggia sự đóng bựa ở thành động mạch DHA hạ thấp lượng triglyceride, làm tăng độ lỏng củamàng tế bào hồng cầu, từ đó làm tăng độ biến dạng, khả năng linh hoạt để chúng có thể di

chuyển dễ dàng qua các mao mạch, dẫn đến việc giảm độ nhớt của máu và giảm huyết áp.DHA làm giảm huyết áp bằng cách giảm hàm lượng cortisol trong máu.

Tác dụng đối với các bệnh tim mạch

Trong bệnh vữa xơ động mạch, thành động mạch có những bựa giống như cháo gồm

có cholesterol và tế bào máu đóng vào, khiến nó trở nên gồ ghề, thu hẹp gây trở ngại cho sựvận chuyển của máu Máu huyết tới tim giảm, tim kém được nuôi dưỡng, giảm hoạt động rồimột lúc nào đó đưa đến cơn kích tim Những miếng bựa có thể bứt rời thành mạch máu, ngao

du khắp cơ thể theo hệ tuần hoàn gây ra nghẽn mạch Lên đến não nó tạo ra tai biến mạchmáu não, tới tim nó gây ra nhồi máu cơ tim

DHA có tác dụng ngăn ngừa tiểu huyết cầu dính với nhau, và còn có tác dụng ngăn cácmảng vụn bám vào vách mạch máu do đó giúp mạch máu khỏi bị nghẽn, tránh được nguy cơnhồi máu cơ tim DHA tinh khiết còn làm giảm độ nhớt của máu DHA và EPA (acideicosapenraenoic) trong màng tế bào tim được phóng thích khi có sự thiếu hụt của dòng máu

đi đến một phần của tim Hai loại acid này bảo vệ những tế bào tim khỏi việc tham gia vàohoạt động nhanh của tim, liên quan đến sự gia tăng nguy cơ đột tử

Tác dụng đối với sự viêm

Dầu cá được sử dụng như là một chất chống viêm trong bệnh viêm khớp mãn tính.Mặc dù DHA dễ bị oxide hóa hơn acid arachidonic (AA), các sản phẩm phân hủy của AA(endoperoxide và eicosanoid) tạo ra nhiều gốc tự do hơn sản phẩm của DHA nhưng DHAcũng ức chế sự tổng hợp nitric oxide (làm giảm sự hình thành các gốc tự do peroxynitrite) và

ức chế sự phiên mã yếu tố NF-κB (giảm sự hình thành các cytokine tiền phản ứng viêm) B (giảm sự hình thành các cytokine tiền phản ứng viêm)

Các cytokine và các yếu tố điều hòa sự viêm khác như interleukin IL và yếu tố hoại tửkhối u TNF có một hoạt động tế bào tiền phản ứng viêm DHA cùng với acideicosapentaenoic ức chế sự hình thành các cytokine IL-1β và TNF-α qua một cơ chế hiện vẫnchưa được biết đến

Tác dụng đối với bệnh thấp khớp

DHA có khả năng ngăn chặn phản ứng của hệ miễn dịch gây ra chứng viêm khớp,khiến khớp bớt cứng và sưng, làm thuyên giảm các triệu chứng của bệnh này Một số côngtrình nghiên cứu khi cho bệnh nhân dùng những liều dầu cá từ 2-4g, thậm chí 5g/ngày, đã chomột số kết quả khá hứa hẹn: khớp bớt cứng và ít đau hơn

DHA và bệnh ung thư

Noding và các cộng sự đã quan sát được rằng sự nhạy cảm của các tế bào khối u in vitro đối với DHA và những sản phẩm oxid hóa của DHA phụ thuộc vào trạng thái chống

khối u Có bằng chứng đề nghị rằng các ω-3 LC PUFAS, đặc biệt là DHA, làm tăng sự nhạycảm của các tế bào ung thư đối với các tác nhân chống ung thư vú và các tiền chất oxid hóa

Đề nghị này được ủng hộ bởi các kết quả nghiên cứu có uy tín của Bougnoux và các cộng sự,người đã theo dõi phản ứng được cải thiện đối với việc hóa trị liệu (chemotherapy) ở nhữngbệnh nhân ung thư vú có hàm lượng DHA cao trong mô mỡ ở ngực

Ăn nhiều cá giúp bạn bớt cáu bẳn

Các nghiên cứu đang chứng minh cho thấy, thiếu acid béo trong chế độ ăn sẽ làm chochúng ta dữ dằn hơn và kém thông minh hơn Tiến sĩ Jackie Stordy, cựu trưởng khoa nghiêncứu dinh dưỡng đại học Surrey (Anh) cho biết sự hấp thu nhiều cá giàu acid béo có mối liên

hệ tới khả năng làm dịu đi sự hằn học, cáu bẳn Thực phẩm có tác động trực tiếp đến cảm xúc

và tâm trạng

2.7.2 NGUỒN THU NHẬN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DHA.

DHA được tìm thấy nhiều ở cá, đặc biệt là các loại cá béo, chứa nhiều mỡ và dầu như

cá trích, cá thu, cá mòi, cá hồi, cá ngừ, cá tuyết và các loại cá da trơn Vài loại thực vật nhấtđịnh bao gồm dầu đậu nành và dầu cải cũng chứa tiền chất của DHA là α-linolenic acid.Ngoài ra, DHA cũng là một trong những acid béo chính trong thành phần acid béo của một số

loài vi nấm sống ở biển như Tharaustochytrium roseum, T aureum và Schizochytrium aggeratum.

Hiện nay, dầu cá là nguồn thu nhận DHA chủ yếu, nhưng DHA cũng có thể được sảnxuất bằng cách sử dụng vi sinh vật Các vi sinh vật biển có thể chứa một lượng lớn DHA vàđược xem như là nguồn thu nhận hiệu quả của acid béo quan trọng này Vài loài trong đó cóthể tăng trưởng theo lối dị dưỡng trên những chất nền hữu cơ ở điều kiện không có ánh sáng

(như vi tảo crypthecodinium cohnii) Gần đây đã có nhiều tiến bộ trong việc sản xuất DHA

trong công nghệ sinh học từ các vi sinh vật biển

Như vậy, DHA có trong mỡ cá vùng biển sâu, vùng Green land Nhật Bản, hoặc đi theocon đường tổng hợp nhưng hiện nay đã xác định được trong thành phần mỡ cá basa Việt Nam

(Pangasius baucourti) cá nước ngọt, nuôi bè trên dòng sông Mêkông không những có đủ

thành phần acid béo không no – acid béo thiết yếu mà còn có thành phần DHA

Ở Việt Nam hiện nay phát hiện có 2 loại cá chứa DHA đó là cá tra và cá ba sa

Tên khoa học: Pangasius bocourti (Sauvage, 1880), ( Cá tra)

Tên khoa học: Pangasius hypophthalmus (Sauvage, 1878), (Cá basa)

Hình 2.13 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua[5]

Men cái

Hương liệu, đường, puree

Hiệu chỉnh hàm lượngchất khô

15-22oC

Rót sản phẩm, bảo quản

14 - 16%

2.8.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

 Chuẩn hóa:

-Mục đích: là hiệu chỉnh hàm lượng chất béo cho sản phẩm yaourt

Hàm lượng chất béo trong yaourt thành phẩm thường dao động trong khoảng 0,5

3,5%

 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô:

- Mục đích: điều chỉnh hàm lượng chất khô trong sữa cho thích hợp

Theo Bourgeois và Larpent (1989), tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình lênmen trong sản xuất yaourt là từ 1416%

 Bài khí:

- Hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt Khi đó, hiệuquả của quá trình đồng hóa và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trongsữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm yaourt sẽ tốt hơn

- Nếu như ta bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chính hàm lượng chất khô, sựkhuấy trộn hổn hợp sẽ làm gia tăng lượng khí hòa tan trong sữa Khi đó, trong quy trình sảnxuất bắt buộc phải có quá trình bài khí

 Đồng hóa:

- Mục đích: của quá trình đồng hóa là tránh hiện

tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men

sữa và làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm yaourt Ngoài ra

quá trình đồng hóa sữa nguyên liệu sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu

trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt

thành phẩm

- Thông thường đồng hóa được thực hiện ở áp suất 200

bar, nhiệt độ sữa đồng hóa từ 60 – 70oC, và làm nguội nhanh đến nhiệt độ thích hợp cho lênmen lactic (khoảng 43 – 45oC)

- Các biến đổi chính:

 Vật lý: có sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt năng (do các cầu béo bịphá vỡ) làm tăng nhiệt độ của khối sữa

Hình 2.14 Máy đồng hóa

 Hóa lý: kích thước hạt béo giảm, các hạt chất béo phân phối đồng đều trongkhối sữa làm cho trạng thái hệ nhũ tương trong sữa bền hơn.

Kích thước hạt béo càng lớn thì tốc độ kết hợp của nó càng cao dẫn đến sự tích tụ

và tách lớp chất béo theo thời gian

Ở kích thước nhỏ tốc độ kết hợp của những hạt béo giảm rất lớn do đó sản phẩmđược đồng hóa rất ổn định theo thời gian

- Các yếu tố ảnh hưởng:

 Hàm lượng béo cao, sự đông tụ béo nhiều

 Trạng thái vật lý và sự liên kết của chất béo càng lớn thì kích cỡ các hạt cầucàng lớn

 Nhiệt độ đồng hóa: 700C

Nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm, đồng hóa dễ hơnChất béo hóa rắn ở 30-450C Nếu nhiệt độ đồng hóa thấp hơn, đồng hóa sẽkhông hiệu quả và không phân tán hoàn toàn được các hạt cầu béo.Quá trình đồng hóa xảy rahiệu quả nhất khi các chất béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình thường với sữa

 Áp suất (200bar), áp suất cao, các hạt cầu béo tạo ra nhỏ và sự phân tán củacác phân tử lipid sẽ tăng lên cùng vớ sự gia tăng nhiệt độ đồng hóa

 Thanh trùng

- Mục đích của quá trình thanh trùng là tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinhvật tạp và các enzyme có trong sữa Ngoài ra quá trình này còn làm biến tính sơ bộ cácprotein có trong sữa, đặc biệt là các whey protein Nhờ đó trong quá trình lên men lactic, khốiđông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc geltrong quá trình bảo quản yaourt, do -lactoglobulin – thành phần chính trong whey protein –

đã tương tác với k-casein trong cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông của yaourt -Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảnmỏng

-Chế độ xử lý là: 90 – 95oC trong 3 – 5 phút Và được làm nguội nhanh đến nhiệt độthích hợp cho lên men lactic: 43 – 45oC

- Các biến đổi chính:

 Vật lý: nhiệt độ sữa tăng, tăng thể tích sữa, độ nhớt giảm

 Hóa lý: Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời gây

ra sự kết dính ở bề mặt tiểu cầu béo

 Hóa học: Xảy ra phản ứng melanoidin làm sữa sẫm màu, tuy nhiên do lượngnước trong sữa khá lớn nên khó quan sát đuợc

Phản ứng phân hủy các vitamin xảy ra trong điều kiện có khí oxy hay có mặt kimloại: đồng , sắt…

0 Sinh học : các tế bào VSV bị phá hủy hoàn toàn, ức chế hoạt động các bào tử

1 Hóa sinh : vô hoạt hoàn toàn các enzyme trong sữa

2 Cảm quan: sự thay đổi về màu, mùi, vị, trạng thái…

- Trong sản xuất yaourt, người ta thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic len men đồng

hình Hai loài phổ biến nhất là Streptococus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus.

- Vi khuẩn lactic được sử dụng ở dạng vi khuẩn lactic thương mại dạng đông khô,được nhân giống qua sinh khối trước khi cấy vào dịch sữa – môi trường lên men

- Khi tiến hành cấy giống, cho cánh khuấy của thiết bị hoạt động trong một khoảngthời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn lactic trong môi trường sữa Nhờ đóquá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn