Nội dung đề tài: - Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình lên men sữa chua đậu nành: pH dịch lên men, hàm lượng saccharose bổ sung, hàm lượng giống vi sinh vật bổ sung, nhiệt độ l
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Vật liệu nghiên cứu
Tất cả các thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm, cơ sở 3 Bình Dương của trường Đại Học Mở Thành Phố Hồ Chí Minh Đề tài được tiến hành từ tháng 01/2021 đến tháng 06/2021
- Men Probiotic Yogurt bao gồm chủng Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophilus…
- Acid citric (C6H8O7), Weifang, TTCA - TQ
- Hoá chất chuẩn acid citric: NaOH 0,1N, phenoltalein có sẵn trong phòng thí nghiệm thực phẩm
2.1.3 Dụng cụ và thiết bị
- Hủ nhựa có nắp, Erlen, một số dụng cụ thuỷ tinh khác trong phòng thí nghiệm
2.2 Quy trình công nghệ dự kiến chế biến sữa chua đậu nành giàu isoflavone
Hình 2 1 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất sữa chua từ đậu nành
Mục đích: chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo được diễn ra dễ dàng hơn Loại bỏ một phần vi sinh vật bám trên bề mặt hạt
Chọn đậu vỏ mỏng, da láng Loại bỏ hạt hư, kém chất lượng do những hạt này làm cho sản phẩm có chất lượng kém
Mục đích: chuẩn bị làm cho hạt đậu mềm, dễ tách vỏ hơn Tăng hiệu suất nghiền Cải thiện màu sắc, mùi, vị sản phẩm
Tỷ lệ đậu : nước là 1:3 (w/v) nhiệt độ ngâm khoảng 20-25 o C Thời gian ngâm từ 6 giờ đến 8 giờ Thời gian ngâm dài hay ngắn sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi protein Nhìn chung, sau khi ngâm, tách đôi hạt đậu ra kiểm tra thấy mặt đậu bằng phẳng, không có vết lõm là được
Các biến đổi của nguyên liệu:
- Vật lý: trong quá trình ngâm, hạt đậu nành sẽ hút nước, trương nở dẫn đến sự tăng về kích thước và khối lượng Hạt đậu trở nên mềm hơn
- Hoá lý: trong quá trình này, một phần các oligosaccharide như raffinose, stachyose (là nguyên nhân gây khó tiêu) được trích ly ra khỏi hạt đậu nành Trong quá trình ngâm cũng làm giảm bớt mùi hăng của đậu nành
Ngâm đậu nành trước khi xay có mục đích loại bỏ lớp vỏ cứng bên ngoài và một số thành phần không mong muốn Điều này hỗ trợ quá trình xay trở nên dễ dàng hơn, đồng thời hạn chế mùi hăng do vỏ đậu gây ra trong dịch sữa Hơn nữa, ngâm đậu cũng giúp dịch sữa đậu nành sau khi chế biến có màu trắng đẹp mắt hơn.
Cách thực hiện: sau khi ngâm gạn hết nước ngâm để loại bỏ hết bọt tạo ra trong quá trình ngâm sau đó cho vào ít nước và tiến hành bóp vỏ tách vỏ ra khỏi hạt bên trong
Mục đích: khai thác Quá trình xay làm phá vỡ hạt đậu nành, giải phóng protein, lipid, glucid và các chất hoà tan trong đậu nành vào trong nước
Cách tiến hành: Tỷ lệ đậu : nước là 1:5 (w/v) Mức độ nghiền không nên nghiền quá thô hoặc quá mịn nếu mức độ nghiền quá thô thì sẽ không đủ để phá vỡ tế bào và trích ly hiệu quả các chất tan vào dung dịch, ngược lại nếu xay quá mịn gây khó lọc để tách bã Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xay không thể bỏ qua là lượng nước cho vào, nếu lượng nước cho vào ít sẽ xảy ra hiện tượng hoà tan các chất kém Mặt khác nếu cho quá nhiều nước sẽ làm tăng lượng hoà tan các chất nhưng sẽ gây khó khăn trong quá trình chế biến sau
Mục đích: khai thác là loại bỏ bã lọc sau khi nghiền và hoàn thiện là cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm
Cách tiến hành: sử dụng phễu lọc Lọc qua khăn sữa và bông thấm
Các biến đổi nguyên liệu: sau khi xay, ta thu được hỗn hợp rắn – lỏng Pha lỏng có tính chất của hệ dung dịch keo và hệ nhũ tương, còn pha rắn là những cấu tử không tan trong nước Ta tiến hành lọc để tách riêng phần rắn và lỏng Trong quá trình lọc để tách các chất rắn sẽ xảy ra hiện trượng một số chất hoà tan sẽ bị giữ lại trong bã lọc Vì vậy phải dùng nước rửa lại để tách biệt các hợp chất hoà tan và lọc nước rửa lại lần nữa
Mục đích: nhằm tăng giá trị cảm quan, tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men
Cách tiến hành: sau khi tiến hành lọc ta thu được dịch sữa và trước quá trình đun sôi ta cho đường tan đều trong dịch sữa
Mục đích: hoàn thiện loại bỏ những chất mùi không mong muốn có trong sữa đậu nành và bảo quản vô hoạt các enzyme, tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật có trong dịch sữa, giúp chất lượng của sản phẩm được ổn định
Cách tiến hành: đun dịch sữa đậu nành trên bếp ở nhiệt độ 95-100 o C, thanh trùng nhanh khoảng 5 phút
Các biến đổi nguyên liệu:
Về biến đổi vật lý, lớp vỏ solvate bị phá vỡ Hoá học giúp phân huỷ các chất gây độc, khử mùi hăng của đậu nành Biến đổi khác là về hoá sinh và vi sinh làm biến tính hợp chất kháng trypsin và hệ vi sinh vật lẫn trong bán thành phẩm
Mục đích: chuẩn bị, tạo nhiệt độ ổn định cho vi khuẩn lactic, tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men Tiến hành làm nguội dịch sữa trong khoảng nhiệt độ 40-
Mục đích: chế biến trong quá trình lên men làm thay đổi thành phần hoá học và giá trị cảm quan của sữa đậu nành, chuyển hoá sữa thành sản phẩm yaourt Bảo quản trong quá trình lên men, acid lactic được sinh tổng hợp và làm giảm giá trị pH của sữa đậu nành Sản phẩm yaourt có giá trị pH không lớn hơn 4,6 Giá trị pH thấp có tác dụng ức chế vi sinh vật, góp phần kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm
Cách tiến hành: để rút ngắn thời gian lên men ta tiến hành hoạt hoá men khô vi khuẩn lactic đã được mua Hoạt hoá vi khuẩn lactic trên môi trường hoạt hoá khoảng 3-5% Trước khi hoạt hoá giống bằng dịch sữa đậu nành phải được thanh trùng ở nhiệt độ 90-95 o C trong thời gian khoảng 15-30 phút Nhiệt độ duy trì ở 41 o C (khuyến cáo của nhà sản xuất)
Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hoá, được cho vào becher chứa nguyên liệu với tỷ lệ khoảng 3-9% Sau quá trình nhân giống hoạt hoá, nếu chưa sử dụng ngay, ta cần làm lạnh ở 2-5 o C để bảo quản giống Khi tiến hành cấy giống, ta nên khuấy đều trong thời gian nhất định để phân bố đều vi khuẩn lactic trong môi trường sữa Nhờ đó quá trình lên men sẽ diễn ra đồng đều Sau khi cấy giống ta tiến hành chiết rót qua hủ nhựa có nắp đậy Để vào tủ ấm nhiệt độ lên men tối ưu 40 -
43 o C, thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn mà ta sử dụng thường là từ 6
Các biến đổi nguyên liệu:
Sinh học: có hai biến đổi quan trọng là sự trao đổi chất và sự sinh trưởng của vi khuẩn sự trao đổi chất nhằm mục đích duy trì sự tồn tại của vi khuẩn trong canh trường
Mô tả thí nghiệm
2.3.1 Khảo sát nguyên liệu đậu nành
Nhằm khảo sát nguyên liệu trước khi tiến hành lên men và tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định tỷ lệ phối trộn trước khi lên men
Nguyên liệu dịch đậu nành được xác định các chỉ tiêu
- pH: dùng máy đo pH kế để xác định
- Hàm lượng chất khô hoà tan: bằng Brix kế
- Độ ẩm: bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở 105 o C
2.3.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng pH của dịch đến quá trình lên men:
⮚ Mục đích: Điều chỉnh pH thích hợp cho quá trình lên men sữa, tạo điều kiện cho các vi sinh vật phát triển
Bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên một yếu tố
Yếu tố: Điểm đừng pH - ký hiệu (A)
Chọn được 4 điểm pH để khảo sát như sau:
Nghiệm thức pH dịch sữa trước lên men
Dịch sữa đậu nành với tỷ lệ đậu : nước là 1:5 (w/v) sau khi xay và lọc cho vào erlen, bổ sung 12% (w/v) đường saccharose, khuấy đều và thanh trùng dịch sau khi phối trộn ở 90 o C trong 5 phút, để nguội Dùng ống đong 100ml rót vào mỗi hủ nhựa 40ml sữa sau khi thanh trùng Dịch sữa được điều chỉnh pH bằng acid citric để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men Tỷ lệ giống bổ sung 10% (w/v) Mẫu sau khi được cấy giống được đặt vào tủ ấm ở nhiệt độ 41 o C (nhiệt độ được chọn theo
31 khuyến cáo của nhà sản xuất chủng), thời gian lên men 6 giờ Sau 2 giờ cứ mỗi lần/1 giờ kiểm tra sự thay đổi của pH, tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm cho từng mẫu pH để tìm ra được pH đẳng điện để sản phẩm đạt cấu trúc và mùi vị của sản phẩm
Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
⮚ Các chỉ tiêu đánh giá:
Để đạt kết cấu và hương vị mong muốn, pH tối ưu được xác định bằng cách đo pH định kỳ trong suốt quá trình lên men (mỗi 1 giờ) Cấu trúc và hương vị của sản phẩm sau đó được đánh giá thông qua phân tích cảm quan.
2.3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng saccharose đến quá trình lên men
⮚ Mục đích thí nghiệm: Đường có vai trò nhằm tăng vị ngọt và giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm Phần khác do thành phần nguyên liệu ban đầu không đáp ứng tốt cho quá trình lên men, do đó để sản phẩm đạt chất lượng cao Chúng ta sẽ phối chế nguyên liệu thích hợp để tăng lượng cơ chất cho vi khuẩn lên men và tạo vị ngọt cho sản phẩm cuối Ta cần xác định hàm lượng đường cho vào để được vị ngon ngọt nhất định
Khảo sát ảnh hưởng của nhân tố B là hàm lượng đường saccharose bổ sung vào dịch sữa đậu nành đến chất lượng sản phẩm
Nghiệm thức Hàm lượng saccharose (%)
Dịch sữa đậu nành thu được cho vào erlen, bổ sung đường saccharose với 3 tỷ lệ 7%, 12%, 17% (w/v), khuấy đều và thanh trùng dịch sau khi phối trộn ở 90 o C trong
5 phút, để nguội Dùng ống đong 100ml rót vào mỗi hủ nhựa 40ml sữa sau khi thanh trùng Điều chỉnh pH được chọn ở thí nhiệm 1 Tỷ lệ giống bổ sung 10% (w/v) Mẫu sau khi được cấy giống được đặt vào tủ ấm ở nhiệt độ 41 o C, thời gian lên men 6 giờ
32 để pH của sản phẩm đạt giá trị tối ưu Sau 2 giờ cứ mỗi lần/1 giờ lấy mẫu ra kiểm tra thông số sau: hàm lượng chất khô thay đổi và tiến hành đánh giá cảm quan
Thí nghiệm được lặp lại 3 lần
⮚ Các chỉ tiêu xác định: Đo hàm lượng chất khô hoà tan thay đổi sau 1 giờ, để tìm được hàm lượng bổ sung thích hợp Đánh giá cấu trúc, mùi vị qua đánh giá cảm quan sản phẩm
2.3.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng giống bổ sung đến chất lượng của sản phẩm trong quá trình lên men
Nhằm xác định tỷ lệ men thích hợp để sản phẩm sữa chua có mùi thơm và chất lượng tốt
Khảo sát ảnh hưởng nhân tố C là tỷ lệ giống vi khuẩn bổ sung vào dịch sữa đậu nành cho quá trình lên men được diễn ra
Nghiệm thức Hàm lượng giống bổ sung (%)
Dịch sữa đậu nành thu được cho vào erlen, bổ sung hàm lượng saccharose được chọn ở thí nghiệm 2 khuấy đều và thanh trùng dịch sau khi phối trộn ở 90 o C trong 5 phút, để nguội Dùng ống đong 100ml rót vào mỗi hủ nhựa 40ml sữa sau khi thanh trùng Điều chỉnh pH đã được chọn theo thí nghiệm 1 Tỷ lệ giống bổ sung lần lượt 3%, 5%, 7%, 9% (w/v) Mẫu sau khi được cấy giống được đặt vào tủ ấm ở nhiệt độ 41 o C, thời gian lên men 6 giờ để pH của sản phẩm đạt giá trị tối ưu Sau 2 giờ cứ mỗi lần/1 giờ lấy mẫu ra kiểm tra thông số về sự thay đổi của pH, hàm lượng chất khô hoà tan
⮚ Các chỉ tiêu xác định:
33 Đo pH và hàm lượng chất khô hoà tan sau các mốc thời gian đã chọn Đánh giá cấu trúc, mùi vị qua đánh giá cảm quan của sản phẩm bằng TCVN 3215-79 Xác định độ chua của sản phẩm được chọn nhiều nhất bằng phương pháp xác định độ chua
2.3.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ lên men
Chọn nhiệt độ lên men thích hợp, để sản phẩm đạt độ chua có chất lượng cảm quan tốt
Khảo sát nhân tố ảnh hưởng D, là nhiệt độ lên men của dịch sữa đậu nành với men
Sau khi khuấy đều dịch sữa đậu nành và bổ sung lượng saccharose đã chọn từ thử nghiệm 2, tiến hành thanh trùng ở 90 độ C trong 5 phút Sau đó, chia đều 40ml sữa đã thanh trùng vào các hũ nhựa Điều chỉnh độ pH, tỷ lệ men theo kết quả của thử nghiệm 1 và 3 Tiếp theo, ủ sản phẩm ở các nhiệt độ lần lượt là 36 độ C, 41 độ C, 46 độ C, 51 độ C và đặt vào tủ ấm.
⮚ Các chỉ tiêu xác định: Đánh giá cấu trúc, mùi vị bằng đánh giá cảm quan TCVN 3215 - 79
2.3.6 Thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng của sản phẩm
Chọn thời gian lên men thích hợp, để tìm được độ chua đạt chất lượng cảm quan tốt
Khảo sát nhân tố ảnh hưởng E, là thời gian lên men của dịch sữa đậu nành với men
Nghiệm thức Thời gian lên men
Dịch sữa đậu nành thu được cho vào erlen, bổ sung hàm lượng saccharose được chọn ở thí nghiệm 2 khuấy đều và thanh trùng dịch sau khi phối trộn ở 90 o C trong 5 phút, để nguội Dùng ống đong 100ml rót vào mỗi hủ nhựa 40ml sữa sau khi thanh trùng Điều chỉnh pH đã được chọn theo thí nghiệm 1 Hàm lượng chất khô hoà tan là 17% (w/v) được chọn ở thí nghiệm 2 Tỷ lệ men được chọn ở thí nghiệm 3, sau khi đã bổ sung men khuấy đều và để vào tủ ấm ủ ở nhiệt độ 41 o C như đã được chọn ở thí nghiệm 4 Cố định các thông số nêu trên và tiến hành khảo sát thời gian sau 2 giờ, 4 giờ, 6 giờ, 8 giờ để chọn ra thời gian tốt nhất để lên men sản phẩm để đạt giá trị cảm quan tốt
⮚ Các chỉ tiêu xác định: Đánh giá cấu trúc, mùi vị qua đánh giá cảm quan sản phẩm bằng TCVN 3215-
2.3.7 Thí nghiệm 6: Khảo sát hàm lượng cao isoflavone bổ sung ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm
Quá trình bổ sung isoflavone thu nhận từ phụ phẩm sau quá trình chế biến sữa đậu nành để tăng cường giá trị sử dụng phụ phẩm đông thời giúp tăng giá trị dinh dưỡng và làm giàu thêm hàm lượng isoflavone sẵn có trong sữa chua Tuy nhiên cần bổ sung hàm lượng phù hợp để không ảnh hưởng đến quá trình lên men và tạo giá trị cảm quan tốt cho sản phẩm
Khảo sát nhân tố ảnh hưởng F, là hàm lượng cao bổ sung để sản phẩm có được cảm quan tốt
Nghiệm thức Hàm lượng cao bổ sung (%)
Dịch sữa đậu nành thu được cho vào erlen, bổ sung hàm lượng saccharose được chọn ở thí nghiệm 2 khuấy đều và thanh trùng dịch sau khi phối trộn ở 90 o C trong 5 phút, để nguội Dùng ống đong 100ml rót vào mỗi hủ nhựa 40ml sữa sau khi thanh trùng Điều chỉnh pH đã được chọn theo thí nghiệm 1 Tỷ lệ men được chọn ở thí nghiệm 3 Thời gian tối ưu được chọn ở thí nghiệm 4 và nhiệt độ để khuẩn lên men tốt để có mùi vị ngon ở thí nghiệm 5 Bổ sung cao với các nghiệm thức lần lượt là 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% (w/v) Thực hiện quá trình lên men
⮚ Các chỉ tiêu xác định: Đánh giá cấu trúc, mùi vị bằng đánh giá cảm quan TCVN 3215 - 79
2.3.8 Thí nghiệm 7: Khảo sát khả năng kháng oxy hoá – phương pháp DPPH của cao isoflavone
Xác định được khả năng kháng oxy hoá của isoflavone trong đậu nành
Mẫu thớ nghiệm Nồng độ (àg/ml)
- Cân 0.0394 mg DPPH + định mức bằng cồn tuyệt đối thành 100 ml Để ổn định trong bóng tối 30 phút ở 40 0 C
Pha mẫu thí nghiệm bằng cồn tuyệt đối, lắc cho mẫu tan hoàn toàn, pha thành 5 dóng nồng độ từ 3,125 – 50 μg/ml Cho 4 ml mẫu thí nghiệm vào 1 ml DPPH +, lắc đều Để yên các mẫu trong tối trong 30 phút ở nhiệt độ phòng, đo độ hấp thụ ở bước sóng 517 nm.
- Cân 1 mg pha trong ethanol tuyệt đối
- Mẫu đối chứng: được tiến hành tương tự như mẫu thí nghiệm nhưng được thay bằng dung dịch vitamin C
- Mẫu chuẩn: được thay bằng cồn
- Mẫu trắng: gồm dung dịch ethanol và DPPH +
ODo là giá trị OD đối chứng: mật độ quang của dung dịch DPPH+ và etthanol
ODt là giá trị OD thử: mật độ quang của DPPH+ và mẫu thử
Khả năng kháng oxy hóa được đánh giá bằng giá trị IC50 Giá trị IC50 của mỗi mẫu được tính dựa trên phương pháp hồi quy từ đồ thị giữa %DPPH với nồng độ chất ức chế
2.3.9 Đánh giá chất lượng sản phẩm hoàn chỉnh
