PHÁT TRIỂN sản PHẨM THẠCH từ TRÁI cây THẠCH dừa hạt CHIA (salvia hispanica)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM THẠCH TỪ TRÁI CÂY THẠCH DỪA HẠT CHIA (Salvia hispanica) BÀI TIỂU LUẬN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA H.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM THẠCH TỪ TRÁI CÂY THẠCH DỪA HẠT CHIA (Salvia hispanica) BÀI TIỂU LUẬN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM THẠCH TỪ TRÁI CÂY SẢN XUẤT THẠCH DỪA HẠT CHIA (Salvia hispanica) Ngành: Công nghệ sinh học Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Ngô Đại Nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hạt Chia (Salvia hispanica) Hình 2: Vi khuẩn Acetobacter xylinum Hình 3: Quy trình sinh tổng hợp cellulose sinh học (Chawla P.R., 2009) Hình 4: Quy trình sản xuất thạch dừa Hình 5: Các biến đổi quan trọng trình lên men vi khuẩn Acetobacter xylinum DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học nước dừa già nước dừa non Bảng Các vitamin có nước dừa Bảng 3: Các acid amin có nước dừa Bảng 4: Các vitamin nhóm B nước dừa Bảng 5: Đặc điểm sinh hóa Acetobacter xylinum Bảng 6: Giá trị dinh dưỡng hạt chia Bảng 7: Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa già môi trường lên men đến sản phẩm tạo thành Bảng 8: Ảnh hưởng nồng độ (NH4)2HPO4 đến hình thành thạch dừa Bảng 9: Ảnh hưởng pH đến trình lên men Bảng 10: Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến trạng thái thạch dừa Bảng 11: Thành phần dinh dưỡng thạch dừa CHƯƠNG MỞ ĐẦU Dừa mười loại hữu ích giới, cung cấp thực phẩm cho hàng triệu người, đặc biệt vùng nhiệt đới Ở điểm phát triển, bó màu trắng vàng, giống bắp cải bó chặt, bị hại làm chết toàn cây, sống tim tạo nên ăn ngon Hoa chưa nở bảo vệ bẹ, thường sử dụng để đóng giày thời trang, mũ lưỡi trai, chí loại mũ bảo hiểm ép cho binh lính Hiện giới nước trồng dừa sản xuất sản phẩm từ dừa nhiều như: Philippin, Indonesia, Malaysia, Ấn Độ, Việt Nam…vấn đề quan tâm lượng nước dừa năm thải từ nhà máy cơm dừa nạo sấy lớn nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng Việc tận dụng nước dừa già vào sản xuất nhu cầu cấp thiết để giải vấn đề môi trường làm tăng giá trị sử dụng dừa Trong số thành tựu đạt được, vấn đề sử dụng nước dừa già để sản xuất thạch dừa hướng giải hiệu có nhiều triển vọng Thạch dừa (Nata de coco) tạo thành lên men vi khuẩn Acetobacter xylinum môi trường nước dừa già Thạch dừa sản phẩm trắng thạch agar, dai, có chất hố học polysaccharide nên khơng có giá trị dinh dưỡng cao, có đặc tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hoà tiết tốt Chế phẩm từ dừa cịn có tác dụng phịng ngừa ung thư giữ cho da mịn màng Những năm gần đây, số lượng người mắc bệnh béo phì nước phát triển gia tăng nhanh Thạch dừa hạt Chia loại thực phẩm chứa nhiều dinh dưỡng, lượng có giá trị cảm quan cao giúp giảm nguy mắc bệnh béo phì Từ phát triển sản phẩm có sẵn Thạch dừa hạt Chia CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Định nghĩa Thạch dừa (Nata de coco) sản phẩm trình lên men vi khuẩn Acetobacter xylinum môi trường nước dừa làm giàu cacbon nitơ thông qua quy trình kiểm sốt Trong điều kiện đó, vi khuẩn tạo enzyme tổng hợp thành hàng nghìn chuỗi đường sợi xenlulo Trong số hàng triệu sinh khối trồng nước dừa, tạo hàng triệu sợi xenlulo mà cuối có màu trắng từ rắn đến suốt, gọi nata Việc sản xuất nata de coco thực cách cấy trực tiếp Acetobacter xylinum vào môi trường nuôi cấy nước dừa Cách ln cịn lại để dùng làm chất ni cấy khởi đầu cho lần lên men Phương pháp có ưu điểm dễ rẻ Tuy nhiên, phương pháp có rủi ro mơi trường nuôi cấy sử dụng làm môi trường ban đầu dễ bị nhiễm bẩn chết, đặc biệt việc bảo quản trước sử dụng cho lần lên men xử lý không thích hợp (Nugroho et al., 2015) Thạch dừa có nguồn gốc từ Philippine Hiện nay, không người dân Philippine mà người dân nước khác giới thích ăn đặc biệt người Nhật Bản Năm 1992, thạch dừa bắt đầu giới thiệu Nhật sản phẩm thực phẩm ăn kiệng cho cô gái trẻ Năm 1993, thạch dừa từ Philippine xuất sang Nhật Bản Hơn nữa, người Nhật cho thạch dừa giúp thể người chống lại bệnh ung thư ruột kết Trong thạch dừa có hàm lượng chất xơ cao tốt cho hệ thống tiêu hoá Thạch dừa cung cấp lượng khơng chứa cholesterol Hạt Chia (Salvia hispanica), loại thân thảo hàng năm thuộc họ Lamiaceae Loại cao tới m Các có cưa nó, xếp đối diện, có chiều dài - cm chiều rộng - cm Hoa màu trắng xanh lam hoa lưỡng tính, kích thước - mm, mọc thành chùm đầu chồi Sau nấu chín, hạt Chia tạo thành tròn, chứa nhiều hạt nhỏ hình bầu dục, có chiều dài mm chiều rộng mm Bề mặt hạt nhẵn, bóng, có màu từ trắng xám đến nâu, có đốm đen xếp không Ban đầu, hạt chia trồng vùng khí hậu nhiệt đới cận nhiệt đới Hiện nay, trồng tồn giới, đặc biệt Argentina, Peru, Paraguay, Ecuador, Mexico, Nicaragua, Bolivia, Guatemala Australia Ở Châu Âu, trồng nhà kính Chia khơng có khả chống sương giá Trong tự nhiên, mọc chủ yếu vùng núi Salvia hispanica tự phát triển thích hợp đất thịt pha cát đất thịt pha sét có điều kiện thoát nước tốt Năng suất hạt giống báo cáo từ cánh đồng thương mại chọn Argentina Colombia từ 450 đến 1250 kg/ha; nhiên, điều kiện thí nghiệm thuận lợi, suất cao 2000 kg/ha (Kulczyński et al., 2019) 2.2 Phân loại Thạch dừa phân thành loại dựa đặc điểm bao gồm: - Dựa tính chất sản phẩm bao gồm thạch dừa thô thạch dừa thành phẩm - Dựa bao bì sản phẩm: thạch dừa đựng bao bì nilon và, thạch dừa đựng hũ nhựa - Dựa màu sắc mùi vị Hiện thị trường có nhiều loại thạch dừa với nhiều mùi vị khác 2.3 Lợi ích thạch dừa Nata de coco có lợi giàu chất xơ, calo, không chứa cholesterol tốt cho hệ tiêu hóa Để giảm mức đường từ nata de coco, ngâm nước trước tiêu thụ Trong thạch dừa có hàm lượng chất xơ cao tốt cho hệ thống tiêu hố giúp thể chống lại bệnh ung thư ruột kết Sản phẩm cuối làm từ nata de coco tráng miệng, đồ uống, bánh kẹo, kem mứt & thạch Nó sử dụng chủ yếu đồ uống làm tăng hương vị sản phẩm với hương vị độc đáo Thạch dừa sử dụng toppings tráng miệng kem Cơng dụng khác nhau, Đơng Nam Á: sử dụng loại trà đá; Nhật Bản: sử dụng để làm thạch trái Indonesia, Philippines Ấn Độ quốc gia hàng đầu sản xuất dừa sản phẩm Nata de coco tiếng sử dụng rộng rãi hỗn hợp nata nhiều loại đồ uống lạnh khác chủ yếu nước thuộc vùng nhiệt đới 2.4 Lợi ích hạt Chia Hạt Chia nguồn nguyên liệu tốt để bổ sung loại ngũ cốc, rễ củ tiêu thụ Thực phẩm bổ sung hạt Chia giúp cải thiện sức khỏe người, đặc biệt phụ nữ mang thai trẻ em, phòng chống ung thư giảm nguy mắc bệnh tim, đường huyết, giảm cân Một số thiếu hụt dẫn đến tác động khơng thể phục hồi còi cọc trẻ em, khuyết tật bẩm sinh tử vong Tuy nhiên, phải tiến hành nhiều nghiên cứu sản phẩm thực phẩm khác phát triển để sản xuất thực phẩm chức để xác nhận đặc tính chất lượng thực phẩm tăng cường CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên liệu sản xuất thạch dừa 3.1.1 Nước dừa - Nước dừa thu mua chủ yếu từ sở sản xuất cơm dừa nạo sấy (nước dừa phế liệu sở chế biến cơm dừa nạo sấy) - Ở vùng có nhiều dừa sản xuất thạch dừa từ nguồn nguyên liệu nước dừa già có hiệu kinh tế cao tốt cho trình lên men vừa giải vấn đề mơi trường - Trung bình trái dừa có chứa 300ml nước, chiếm 25% trọng lượng trái dừa - Nước dừa loại nước giải khát phổ biến chứa nhiều chất dinh dưỡng như: đường, protein, lipid, vitamin khống với nồng độ lỗng Nước dừa dùng để sản xuất thạch dừa Thạch dừa sản phẩm phổ biến ưa chuộng Ở vùng có nhiều dừa sản xuất thạch dừa từ nguồn nguyên liệu nước dừa già có hiệu kinh tế cao vừa tốt cho trình lên men lại vừa giải vấn đề môi trường (nước dừa già phế thải từ nhà máy sản xuất cơm dừa nạo sấy) Tuy nhiên, số vùng khơng có dừa vấn đề nguyên liệu lại điểm hạn chế dẫn đến khó ứng dụng sản xuất quy mơ cơng nghiệp Vì vậy, vấn đề đặt cần phải giải môi trường lên men phải xuất phát từ nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền, có số lượng lớn, dễ vận chuyển mang quy mơ cơng nghiệp, khơng mang tính cục bộ, địa phương, tận dụng phế phụ liệu từ trình thực phẩm khác 3.1.2 Hạt Chia (Salvia hispanica) - Hạt Chia (Salvia hispanica) nhập từ Úc, thương hiệu: Chia Seeds Hãng sản xuất: Công ty ECO – Farms – Úc, xuất xứ: Úc, khối lượng: 1kg Chứa hàm lượng dinh dưỡng Omega 3, Omega cao, nhiều chất xơ, chất đạm, vitamin khoáng chất khác 10 - Trong môi trường lỏng, sau 24h nuôi cấy xuất lớp đục bề mặt, phía có sợi tơ nhỏ hướng lên Sau 36 – 48h, hình thành lớp ngày dày Hình 2: Vi khuẩn Acetobacter xylinum 3.2.9 Sinh lý, sinh hóa Acetobacter xylinum vi sinh vật hiếu khí bắt buộc, cho phản ứng catalase dương tính; có khả oxy hoá tiếp tục ethanol thành acid acetic CH 3COOH, CO2 H2O; chuyển hoá glucose thành acid, glycerol thành dihydroxyaceton,tổnghợp cellulose khơng có khả sinh trưởng môi trường Hoyer không tạo sắc tố nâu Theo Hestrin (1947), pH tối ưu để Acetobacter xylinum phát triển 4,5 khơng phát triển 370C môi trường dinh dưỡng tối ưu Theo Bergey, nhiệt độ tối ưu để Acetobacter xylinum phát triển 25 – 30oC Còn theo Marcormide (1996) Acetobacter xylinum phát triển pH từ – 8, nhiệt độ 12 – 35 oC nồng độ ethanol lên đến 10% Nguồn carbohydrate mà Acetobacter xylinum sử dụng cho khả tạo sinh khối cao glucose, fructose, mannitol, sorbitol; hiệu suất thấp sử dụng glycerol, lactose, sucrose, maltose; hiệu suất sử dụng sorbose, mannose, cellobiose, erythritol, ethanol acetat Một số đặc điểm khác: Bảng 5: Đặc điểm sinh hóa Acetobacter xylinum ST T Đặc điểm sinh hóa Hiện tượng Acetobacter xylinum Oxy hóa ethanol thành acid Acid acetic tạo kết hợp với acetic CaCO3 làm vòng sáng rộng tạo lớp cặn đục rõ Catalasa Sủi bọt khí Sinh trưởng mơi trường Sinh khối khơng phát triển Hoyer 18 Kết + + - Chuyển hóa glucose thành acid Chuyển hóa glycerol thành dihydroxyaceton Kiểm tra khả sinh sắc tố nâu Kiểm tra tổng hợp cellulose Vòng sáng xung quanh khuẩn lạc Vòng CuO xuất xung quanh khuẩn lạc Không thấy sắc tố nâu Váng vi khuẩn xuất mà lam + + + 3.2.10 Cơ chế tổng hợp - Acetobacter xylinum hấp thụ đường glucose từ môi trường nuôi cấy Trong tế bào vi khuẩn, glucose kết hợp với acid béo tạo thành tiền chất nằm màng tế bào Kế tế bào với enzyme Enzyme polyme hố glucose thành cellulose - Acetobacter xylinum tạo nên lớp cellulose dày môi trường nuôi cấy nước dừa có bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết Cellulose polisaccharide không tan nước mà tan mơi trường kiềm Đó thành phần màng tế bào thực vật - Cơ chế trình sinh tổng hợp diễn theo tổng hợp loại polysaccharide phân nhánh chưa rõ Người ta cho thứ tự gốc đường tính đặc trưng tham gia chúng vào chuỗi polysaccharide phụ thuộc vào enzyme transferase - Acetobacter xylinum sống thích hợp nhiệt độ 28 - 32 oC Ở nhiệt độ trình hình thành sản phẩm có thạch dừa tốt Hình 3: Quy trình sinh tổng hợp cellulose sinh học (Chawla P.R., 2009) 3.2.11 Một số biến đổi trình lên men - Sự thay đổi pH trình lên men: điều kiện quan trọng để có hoạt động sống vi sinh vật độ aicd môi trường 19 - Acetobacter xylinum lồi chịu aicd nên mơi trường điều chỉnh pH 3.5 - acid acetic 40% Nhận thấy ngày đầu pH tăng dần từ 3.78 tới 3.91 sau giảm dần đến ngày thứ 10 đạt giá trị - Các trình đồng hóa, dị hóa vi sinh vật có liên quan đến việc tạo thành aicd hữu sản phẩm trung gian sản phẩm cuối trao đổi chất Nếu nguồn C không vi khuẩn sử dụng hết có tích lũy acid hữu phụ thuộc vào chủng lồi vi khuẩn, vào thành phần mơi trường, vào thơng khí thành phần khác Đối với Acetobacter xylinum việc lên men liền với hình thành acid dicaboxylic không bay (acid malic, fumaric ) acid oxaloacetic, pyruvic sản phẩm trung gian acid mono cacboxylic bay sản phẩm cuối 3.2.12 Các nguyên liệu phụ khác: Các nguyên liệu phụ khác sử dụng sản xuất thạch dừa như: đường, SA, acid acetic… 3.3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THẠCH DỪA 3.3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ  Quy trình sản xuất thạch dừa 20 Hạt Chia Hình 4: Quy trình sản xuất thạch dừa 3.3.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình cơng nghệ  Nguyên liệu - Nguyên liệu sử dụng chủ yếu nước dừa già thu nhận từ nhà máy cơm dừa nạo sấy Do nước dừa môi trường lý tưởng với thành phần dinh dưỡng tốt cho phát triển vi sinh vật nên tồn trữ nước dừa điều kiện bình thường, nhiều ngày mà tiếp nhận ngày với số lượng vừa đủ để sản xuẩt Tuy nhiên, để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho sản xuất lâu dài cần có chiến lược ngun liệu dự trữ 21 - Ngồi ra, sản xuất thạch từ nguồn nguyên liệu khác từ rau nước dứa (Sản phẩm gọi Nata de pina), hỗn hợp nước dứa – nước dừa  Lọc - Mục đích: tách phần lớn tạp chất thơ cịn nằm nước dừa sau chuyển tới nơi sản xuất thạch dừa Q trình nhằm mục đích chuẩn bị cho trình Nước dừa sau thu hoạch không thật tinh khiết mà vướng phài nhiều tạp chất thô xơ dừa, cơm dừa Quá trình lên men Acetobacter xylinum chủ yếu biến đổi từ đường glucose thành cellulose nên việc xuất thành phần khác gây khó khăn cho trình lên men, nguy nhiễm khuẩn cao Quy trình lọc tách tạp chất thơ chuẩn bị cho quy trình lên men sau - Biến đổi: trình lọc xảy biến đổi vật lý: thay đổi tỷ trọng có tách pha rắn khỏi pha lỏng dịch lọc - Nguyên tắc: dùng áp suất để đẩy dung dịch qua màng lọc, phần cặn bị màng lọc ngăn lại, phần nước dừa qua màng lọc gọi dịch lọc Phần dịch lọc sau dẫn đến thiết bị trùng - Thiết bị: Nước dừa thu nhận lẫn tạp chất phần lớn xơ dừa mạc dừa, việc lọc thành phần không phức tạp nên không cần đầu tư thiết bị đại, cần thiết bị thùng chứa lớn, có lớp lưới lọc chắn lỗ lọc đủ nhỏ để ngăn tạp chất - Phương pháp: Bơm nước dừa vào bồn lọc cửa đỉnh tháo dịch lọc cửa đáy Q trình thực liên tục gián đoạn tùy thuộc vào quy mô sản xuất  DAP, SA - DAP (Diamoni Photphat) 342 (ii): Được sử dụng chất dưỡng men (100mg/kg thạch sản xuất theo Thông tư Việc quản lý phụ gia thực phẩm Bộ y tế) - SA (Amonium Sunfat) E517: chất truyền dẫn dung môi truyền dẫn phép sử dụng (Theo thị số 95/2/EC nghị viện hội đồng Châu Âu) - Về phụ gia thực phẩm phẩm màu chất tạo (OJL61, 18.3.1995), sử dụng chất điều chỉnh độ axit bột bánh mì Tuy nhiên SA (E517) khơng có mặt danh mục phụ gia cho sử dụng vào thực phẩm Việt Nam  Bổ sung dưỡng chất - Mục đích: bổ sung nguồn nitơ, cacbon, cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển sinh tổng hợp sản phẩm 22 - Thiết bị: bình chứa thiết bị rót thơng thường - Phương pháp: bổ sung chất dinh dưỡng gồm (NH 4)2SO4, (NH4)2HPO4 Saccharose với tỷ lệ thành phần môi trường MT5 vào phối trộn với dịch lọc thiết bị tiệt trùng  Thanh trùng làm nguội - Mục đích: Tiệt trùng để tiêu diệt hệ vi sinh vật gây bệnh thực phẩm, vi sinh vật khác vơ hoạt enzyme có dung dịch, chuẩn bị cho q trình lên men Tạo điều kiện hịa tan tốt chất dinh dưỡng vào dịch lọc Làm nguội: đưa dung dịch nước dừa nhiệt độ thích hợp cho Acetobacter xylinum phát triển (28 - 32°C) - Biến đổi: • Hóa học: q trình tiệt trùng làm biến đổi số thành phần hóa học nước dừa, ví dụ số vitamin • Sinh học: vô hoạt enzyme tiêu diệt vi sinh vật - Thiết bị: thiết bị gia nhiệt (vỏ áo, )  Chỉnh pH - Mục đích: Đưa pH mơi trường pH thích hợp cho Acetobacter xylinum phát triển Acetobacter xylinum phát triển pH acid (pH = 3.5 - 4.5) Sát trùng mơi trường khoảng pH này, số vi sinh vật hoại sinh không phát triển - Thiết bị: thiết bị rót thơng thường - Phương pháp: ứng với lượng môi trường, lượng acid cần cho tính tốn sẵn Sau cho acid, kiểm tra điều chỉnh pH phương pháp lấy mẫu đem thử sử dụng đầu dị pH  Q trình lên men - Mục đích: thu nhận sản phNm trao đổi chất bậc mà sản phẩm cần thu nhận cellulose Acetobacter xylinum - mục đích quy trình công nghệ lên men thạch dừa - Biến đổi: • Sinh học: gia tăng số lượng tế bào vi khuẩn giai đoạn đầu trình trao đổi chất nhằm tạo sản phẩm ngoại bào vi khuẩn • Hóa lý: có tạo thành gel - bao nhầy vi sinh vật bên chứa sợi cellulose • Vật lý: có q trình tỏa nhiệt làm tăng nhiệt độ trình lên men • Hóa sinh: biến đổi quan trọng trình lên men, Acetobacter xylinum sử dụng chất đường glucose có sẵn mơi trường để tạo thành cellulose theo sơ đồ sau: 23 Glucose Glucokinase Glucose - - phosphate Phosphoglucomutase Glucose - - phosphate UDP glucose pyrophosphorylase UDP - glucose Cellulose synthase Cellulose Hình 5: Các biến đổi quan trọng trình lên men vi khuẩn Acetobacter xylinum Trong thực tế, môi trường nước dừa già không chứa hàm lượng glucose cao mà lại chứa hàm lượng lớn saccharose Khi đó, Acetobacter xylinum chuyển hóa chúng glucose tiếp tục biến đổi theo sơ đồ  Cắt nhỏ - Mục đích: chuẩn bị • Cắt miếng thạch thơ thành miếng nhỏ hơn, kích thước x 1.5 x 2.5 cm • Tạo thành hình dạng thật cho sản phẩm - Biến đổi: có biến đổi vật lý, hình dạng sản phẩm bị thu nhỏ lại cho phù hơp với sản xuất Chú ý rằng, q trình cần thực vơ trùng để tránh nhiễm phải vi sinh vật trở lại cho sản phẩm - Nguyên tắc: dùng hệ thống dao cắt liên tục, cho sản phẩm thạch dừa thô vào, hệ thống tự động cắt nhỏ nguyên liệu - Thiết bị: hệ thống dao cắt liên hợp sử dụng để cắt nguyên liệu thạch dừa thô Tuy nhiên, sản xuất người ta dùng hệ thống liên hợp nhau, đồng thời dùng với mục đích khác  Ngâm Na2CO3 (3 - 5%, 15ph) - Mục đích: Trung hịa acid acetic dư Khi tách miếng thạch dừa khỏi mơi trường lên men, lẫn nhiều acid acetic cho vào lúc đầu để chỉnh pH, tồn acid sản phẩm bất lợi tạo mùi vị khơng thích hợp Chính cần dùng Na2CO3 để trung hịa - Biến đổi: Q trình xảy biến đổi hóa học CH3COOH + Na2CO3 → CH3COONa + CO2 + H2O 24 - Thiết bị thông số: dùng khay lớn chứa đựng sản phẩm thạch dừa thơ sau cho dung dịch ngâm vòng 10 phút Na2CO3 dùng - % thích hợp - Phương pháp: ngâm phải tốn thời gian nên để thực trình ta dùng phương pháp ngâm rửa gián đoạn Cũng dùng khay lớn sau xếp thạch dừa thơ vào, cho dung dịch Na 2CO3 vào qua hệ thống ống dẫn Sau thời gian ngâm ta đem miếng thạch rửa lại với nước lạnh  Xả nước lạnh - Mục đích: q trình nhằm mục đích chuẩn bị, sau rửa lại Na 2CO3, xả lại khối nước lạnh nhằm loại hết hóa chất cịn dính nguyên liệu - Biến đổi: rửa lại nước, khơng có biến đổi đáng kể liên quan tới nguyên liệu - Thiết bị thơng số: sản xuất, người ta rửa nguyên liệu hệ thống ống phun liên tục cho nguyên liệu thạch dừa chạy băng chuyền  Đun sôi - Chế biến: dùng nhiệt độ cao tác động lên khối nguyên liệu, làm khối nguyên liệu hơn, đẹp Đã sử dụng thạch dừa làm thực phẩm chất lượng khơng cao khơng có mùi vị - Biến đổi: nhiệt độ tăng cao Trong thực tế, người ta bổ sung chất tạo dai cơng đoạn (ví dụ CMC ), chất liên kết sợi cellulose vào làm cho cấu trúc chặt chẽ - Thiết bị: Dùng bình lớn cho nguyên liệu vào, nâng nhiệt độ lên cao Có thể dùng nồi gia nhiệt trực tiếp hay dùng hệ thống trao đổi nhiệt trực tiếp hay gián tiếp - Bảo quản: trình gia nhiệt, ta tiêu diệt phần vi sinh vật có thạch dừa  Ngâm đường - Mục đích: hồn thiện sản phẩm Thạch dừa thô khối trong, không mùi, không vị nên dù thành sản phẩm ta khơng thể đem bán ngồi thị trường Mục đích ngâm đường làm tăng độ sản phẩm, tăng mức độ cảm quan sản phẩm thạch - Biến đổi: trình biến đổi chủ yếu biến đổi vật lý, chênh lệch Gradiant nồng độ phía phía ngồi khối thạch dừa làm cho phân tử đường khếch tán từ môi trường vào sản phẩm - Thiết bị: thực q trình bồn ngâm, có gia nhiệt Mục đích gia nhiệt làm cho phân tử đường có động lực mạnh hơn, khuếch tán mạnh tốt vào 25 thạch dừa Mặt khác, bồn cần có hệ thống trao đổi nhiệt nhằm làm nguội nhanh sản phẩm - Thông số công nghệ: dùng dung dịch nước đường hàm lượng từ 70 - 80% thích hợp cho q trình thẩm thấu khuếch tán vào khối nguyên liệu, nhiệt độ gia nhiệt lên tới khoảng 60 - 70oC, nhiệt độ cao giúp gia tăng trình khuếch tán cao phân tử đường bị phá huỷ  Bổ sung syrup, hạt chia - Mục đích: hồn thiện sản phẩm, bổ sung đường để tăng thêm mức độ hấp dẫn, giá trị cảm quan cho sản phẩm người ta bổ sung thêm hạt chia syrup - Biến đổi: chủ yếu biến đổi mặt vật lý thẩm thấu cấu tử mùi màu  Đóng gói - Mục đích: bảo quản sản phẩm - Thiết bị: thạch dừa thành phẩm đóng túi nhựa hay hộp nhựa - Thông số: tùy vào suất nhà máy mà nhà sản xuất chọn thiết bị có cơng suất tương đương 3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men  Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa môi trường lên men - Hàm lượng nước dừa (v/v) môi trường lên men ảnh hưởng đến suất lên men, hàm lượng chất khô độ dày sản phẩm tạo thành Sau kết nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố (thể tích moi trường lên men 500ml) Ta thấy hàm lượng nước dừa già tăng khối lượng độ dày sản phẩm tăng Bảng 7: Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa già môi trường lên men đến sản phẩm tạo thành Hàm lượng pH cuối Khối lượng nước dừa trình thạch tổng già (%) lên men (g) 2.08 24.52 10 2.83 31.20 30 3.18 44.46 50 3.37 60.61 70 3.46 63.12 90 3.48 69.87 100 3.50 72.02  Ảnh hưởng nguồn Nitơ Khối lượng khô thạch (g) 0.68 0.90 1.26 2.33 2.50 2.98 3.18 Tỷ lệ chất Độ dày khô (%) thạch (cm) 2.77 2.88 2.83 3.84 3.96 4.27 4.30 0.744 0.954 1.34 1.86 1.96 2.02 2.15 - Nguồn Nitơ sử dụng cho q trình lên men (NH4)2HPO4 , (NH4)2SO4 26 - Nồng độ (NH4)2HPO4 (NH4)2SO4, ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển Acetobacter xylinum khả tổng hợp cellulose độ dày mảng cellulose tạo thành - Nồng độ muối amoni cao: vi khuẩn không sử dụng hết, lượng muối dư ức chế ngược trở lại phát triển tế bào vi khuẩn Do ảnh hưởng đến hoạt tinh vi khuẩn, lượng cellulose sinh tổng hợp thấp - Nồng độ muối amoni thấp: lượng nitơ cung cấp cho trình sinh trưởng phát triển Acetobacter xylinum không đủ, hiệu suất sinh tổng hợp cellulose khơng cao - Mặt khác Nitơ cịn có mặt nhiều thành phần như: acid nucleic, phospholipid, số coenzyme quan trọng ATP, ADP, NADP, FAD số vitamin tham gia vào trình tạo cellulose Nếu hàm lượng chất thấp hay q cao ảnh hưởng tới tính chất hóa lý mơi trường Vì vậy, ảnh hưởng tới q trình tạo thành màng cellulose Acetobacter xylinum - Tóm lại: Phải bổ sung lượng muối cân đối vừa đủ vào dịch lên men, tạo điều kiện tối ưu cho Acetobacter xylinum sinh trưởng phát triển, có cellulose thu nhiều dày - (NH4)2HPO4 nguồn cung cấp Phospho cho Acetobacter xylinum Bảng 8: Ảnh hưởng nồng độ (NH4)2HPO4 đến hình thành thạch dừa Nồng độ (NH4)2HPO4 (%) Khối lượng trung bình thạch dừa thơ từ 400ml canh trường sau 15 ngày (g) 0.0 110.0 0.1 128.70 0.2 135.50 0.3 148.65 0.4 168.20 0.5 210.35 0.6 178.90 0.7 174.85 0.8 170.45 0.9 163.90 1.0 150.40  Ảnh hưởng nguồn Cacbon - Do hàm lượng đường môi trường nước dừa giả không cao nên ta phải bổ sung thêm đường để đảm bảo nhu cầu sinh trưởng, phát triển sinh tổng hợp sản Phẩm Acetobacter xylinum - Acetobacter xylinum có khả lên men nhiều loại đường khác như: lactose, maltose, dextrin, galactose, saccharose, lên men đường glucose tốt Ứng 27 với loại đường, khả lên men A xylimum khác nên tổng hợp cellulose không giống - Khi sử dụng glucose cho trình: men cho khối lượng thạch dừa cao trạng thái thạch dừa thu tốt Tuy nhiên người ta làm nghiệm sử dụng saccharose nồng độ khác cho trình lên men người ta thấy saccharose nồng độ 10% cho khối lượng thạch dừa cao Trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng saccharose giá thành rẻ cho suất khả cao  Ảnh hưởng nồng độ chất khô - Nồng độ chất khơ thích hợp cho q trình hình thành cellulose 12 – 13oBal - Nồng độ cao vi khuẩn không sử dụng chất hết gây lãng phí mặt khác ức chế hoạt động sống vi khuẩn Cịn nồng độ chất khó q thấp khơng đủ cung cấp dinh dưỡng cho vi khuẩn trao đổi chất trì hoạt động sống sinh tổng hợp  Ảnh hưởng pH - pH môi trường lên men ảnh hưởng đến phát triển hiệu sinh tổng hợp cellulose Acetobacter xylinum - Độ pH ảnh hưởng nhiều đến suất hình thành sản phẩm Bảng 9: Ảnh hưởng pH đến trình lên men pH 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 Khả phát triển (ngày) + ++ +++ + ++ +++ ++++ + + ++ +++ + + ++ ++ + + + + + + + - Thạch tạo thành (sau 13 ngày) Khối lượng (g) Độ dày (cm) / / 63.83 1.99 71.85 2.06 59.09 1.75 55.94 1.69 43.40 1.39 / / / / / /  Ảnh hưởng nhiệt độ - Ngoài yếu tố nhiệt độ lên men ảnh hưởng đáng kể đến hình thành sản phẩm - Nhiệt độ tối ưu cho trình lên men thạch dừa 28 – 32 oC Ở nhiệt độ thạch dừa tạo thành có khối lượng cao dày Ở nhiệt độ 20 – 25 oC thạch mỏng mềm Bảng 10: Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến trạng thái thạch dừa Nhiệt độ (oC) Trạng thái thạch dừa 15 Khơng phát triển Khối lượng trung bình (g) sau 15 ngày 28 20 25 28 – 32 35 40 Màng – mềm Trung bình - Dày – Không tạo thành thạch Không tạo thành thạch 87.5 128.82 195.02 0 29 CHƯƠNG SẢN PHẨM THẠCH DỪA HẠT CHIA 4.1 Đánh giá chất lượng sản phẩm 4.1.1 Mơ tả sản phẩm: Sản phẩm thạch dừa có màu trắng trong, đục, dai, mềm có mùi thơm thành phần bổ sung vào thạch dừa thô chế biến Hạt Chia nỡ 4.1.2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm  Chỉ tiêu vật lý: Thạch dừa chất khối gel, có cấu trúc mạng polysaccharide đan xen vào chằng chịt, không theo trật tự hay quy luật Do tạo nên cấu túc dai chắc, có khả giữ nước tốt khơng tan nước Thạch dừa có hình dạng khối vng, kích thước x x 2.5 cm  Chỉ tiêu hóa học: Dinh dưỡng thạch dừa có chứa loại vitamin khoáng chất E, B1, B6, B12, FORLIC, kẽm, sắt… Bảng 11: Thành phần dinh dưỡng thạch dừa Thành phần Nồng độ (g/100g) Độ Nm (% w/w 5.73 Nm) Protein (% w/w Nm) 18.23 Chất béo 1.55 (% w/wNm) Đường (% w/w Nm) 80.22 Tro (% w/w Nm) 2.68 Vitamin A (µg) Khơng có Vitamin C (mg) Khơng có Vitamin E (mg) 0.50 Vitamin B1 (mg) 0.16 Vitamin B2 (mg) 0.02 Vitamin B6 (mg) 029 Vitamin B12 (mg) 0.30 Thành phần Canxi (mg) Nồng độ (g/100g) 40.00 Natri (mg) Kali (mg) 68.00 757.00 Sắt (mg) Đồng (mg) Clo (mg) Kẽm (mg) Photpho (mg) Biotin (µg) Folic acid (µg) Niacin (mg) Pantothetic acid (mg) 3.00 0.40 44.00 2.30 305.00 12.00 176.00 1.10 0.60 - Độc tố: nước dừa ban đầu không chứa độc tố nên yêu cầu sản phẩm không chứa độc tố, quy trình sản xuất khơng nhiễm phải độc tố từ mơi trường chế biến - Phụ gia: q trình chế biến, có bổ sung them đường, acid chất phụ gia nên yêu cầu sản phẩm không chứa dư lượng chất phụ gia bảo quản vượt giới hạn cho phép  Chỉ tiêu vi sinh: Mơi trường chứa thạch dừa có chứa đường loại vitamin, khống chất thích hợp cho phát triển nấm mốc vi sinh vật mà cần ý vấn đề đảm bảo an toàn vi sinh cho thực phẩm thạch dừa - Bacillus (vi sinh vật gây đục): khơng có - E.coli (định tính): khơng có 30 - Staphylococcus: khơng có - Nấm men, nấm mốc: khơng có Nếu q trình lên men, thiếu acid acetic, pH môi trường không đủ để ức chế mốc làm cho vi khuẩn phát triển  Chỉ tiêu bao bì: Bao bì dù túi nhựa, hộp nhựa thủy tinh yêu cầu phải đảm bảo sẽ, không độc hại cho người sử dụng, khơng gây nhiễm mơi trường Bao bì phải thẩm mỹ, tiện dụng đầy đủ thông tin cho người tiêu dùng 4.2 Đánh giá sản phẩm thông qua người tiêu dùng - Kết hợp tăng kèm sản phẩm với loại sản phẩm có trước (như nước dừa đóng hộp, nước cốt dừa đóng hộp,…) - Nhận thơng tin từ người tiếp thị siêu thị chợ - Bày sạp tiếp thị quảng bá cho sản phẩm Sau thu thập thơng tin đánh giá lại xem sản phẩm có đạt số lượng tiêu thụ hay không? Rồi kiểm tra cải tiến sản phẩm để đạt hiểu tốt 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Đức Lượng, Cơ sở vi sinh vật công nghiệp Tập 3, Thực phẩm lên men truyền thống, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2003 Phan Tiến Mỹ Quang, Đống Thị Anh Đào, Nguyễn Ánh Tuyết, Khảo sát cấu trúc thạch dừa, Kỉ yếu hội nghị khoa học công nghệ lần thứ - phân ban công nghệ thực phẩm, Tháng năm 2002 Nguyễn Xuân Viên (2010), Sản xuất thạch dừa từ vi khuẩn Acetobacter xylinum, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh Trung tâm Thơng tin Thống kê Khoa học Công nghệ với cộng tác TS Phan Mỹ Hạnh (2019) Xu hướng phát triển sản phẩm cellulose sinh học Việt Nam Báo cáo phân tích xu hướng cơng nghệ Trung tâm Thơng tin Thống kê Khoa học Công nghệ, sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh TCVN5166-1990, Phương pháp xác định tổng số bào tử nấm men, nấm mốc TCVN4884-1:2015, Phương pháp định lượng vi sinh vật, Vi sinh vật chuỗi thực phẩm Tài liệu tiếng Anh Chawla, Prashant & Bajaj, Ishwar & Survase, Shrikant & Singhal, Rekha (2009) Microbial Cellulose: Fermentative Production and Applications Food Technology and Biotechnology 47 107-124 Hestrin, S., Aschner, M & Mager, J Synthesis of Cellulose by Resting Cells of Acetobacter xylinum Nature 159, 64–65 (1947) Kulczyński, B., Kobus-Cisowska, J., Taczanowski, M., Kmiecik, D., & GramzaMichałowska, A (2019) The Chemical Composition and Nutritional Value of Chia Seeds —Current State of Knowledge Nutrients, 11(6), 1242 Nugroho, D A., & Aji, P (2015) Characterization of Nata de Coco Produced by Fermentation of Immobilized Acetobacter xylinum Agriculture and Agricultural Science Procedia, 3, 278–282 32 ... chất sản phẩm bao gồm thạch dừa thô thạch dừa thành phẩm - Dựa bao bì sản phẩm: thạch dừa đựng bao bì nilon và, thạch dừa đựng hũ nhựa - Dựa màu sắc mùi vị Hiện thị trường có nhiều loại thạch dừa. .. béo phì Từ phát triển sản phẩm có sẵn Thạch dừa hạt Chia CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Định nghĩa Thạch dừa (Nata de coco) sản phẩm trình lên men vi khuẩn Acetobacter xylinum môi trường nước dừa làm giàu... khống với nồng độ lỗng Nước dừa dùng để sản xuất thạch dừa Thạch dừa sản phẩm phổ biến ưa chuộng Ở vùng có nhiều dừa sản xuất thạch dừa từ nguồn nguyên liệu nước dừa già có hiệu kinh tế cao vừa