VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu nghiên cứu
Tất cả các thí nghiệm sẽ được tiến hành nghiên cứu tại phòng thí nghiệm công nghệ thực phẩm, đồng thời có sự hỗ trợ của các phòng thí nghiệm chuyên ngành khác như: công nghệ vi sinh của trường Đại Học Mở thành phố Hồ Chí Minh Địa chỉ: 68 -
Lê Thị Trung, phường Phú Lợi, thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương
- Sữa tươi tiệt trùng Vinamilk với các thành phần ổn định: lactose 4,6g, béo 3,5g, đạm 3,3g/100 ml sữa
-Dâu tằm được mua tại chợ Nguyễn Tri Phương được rửa sạch, ép lấy nước, hiệu chỉnh pH và hàm lượng chất khô phù hợp
- Đường lactose (được mua ở Hóa Nam)
- Đường saccharose ( đường tinh luyện Biên Hòa)
2.1.3 Dụng cụ và thiết bị:
- Tủ lạnh hoặc tủ đông
- Cân phân tích, cân điện tử
- Các dụng cụ chuyên dụng của phòng thí nghiệm: máy ép, berche, erlen, đĩa petri…
Sơ đồ quy trình công nghệ dự kiến
2.2.1 Quy trình sản xuất men giống kefir
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình tạo men giống Kefir
Môi trường chuẩn bị giống
Môi trường sử dụng là sữa tươi, sữa gầy hoặc sữa hoàn nguyên đã được tiệt trùng Hàm lượng chất khô trong môi trường khoảng 11÷12% Sữa được thanh trùng ở 90÷95 0 C trong thời gian 30÷45 phút (thời gian thanh trùng kéo dài nhằm ức chế đến mức tối thiểu sự có mặt của vi sinh vật lạ trong môi trường để giúp cho giống phát triển tốt và không bị tạp nhiễm), sau đó đưa về 22÷24 0 C để chuẩn bị cấy giống Ở đây ta sử dụng sữa tươi tiệt trùng không đường của Vinamilk
Nhân giống hạt kefir với tỷ lệ ban đầu 5% khối lượng, quá trình thực hiện diễn ra ở nhiệt độ phòng Do kích thước lớn, hạt kefir dễ lắng xuống đáy nên cần khuấy trộn môi trường thường xuyên (10-15 phút) sau mỗi 2-5 giờ Quá trình nhân giống hoàn tất khi độ pH môi trường giảm xuống 4,5.
Khi đạt pH yêu cầu, canh trường được lọc Hạt kefir được xử lý bằng cách rửa trong nước vô khuẩn ở nhiệt độ thấp (6÷10 0 C) để loại bỏ tạp chất bám trên bề mặt hạt (có thể sử dụng sữa gầy vô trùng để rửa hạt, hạt Kefir đã qua rửa sạch và bảo quản trong nước vô khuẩn hoặc dung dịch muối NaCl 0,9%) Khi cần nhân giống cho mẻ tiếp theo, sử dụng tiếp hạt Kefir trên để nhân giống
Quá trình sản xuất giống cũng được thực hiện ở 25÷30 0 C thời gian nuôi trung bình là 20 giờ (cần kiểm tra giá trị pH của canh trường là 4,5 để xác định thời điểm kết thúc quá trình nuôi)
2.2.2 Đề xuất quy trình sản xuất nước dâu tằm lên men kefir
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ dự kiến chế biến nước dâu tằm lên men kefir
Sản phẩm Rót chai Giống kefir
Xử lý nguyên liệu Ép/xay
Chuẩn hóa Phối chế Thanh trùng Nước vô trùng
Thuyết minh quy trình: quy trình chế biến bao gồm các công đoạn sau
- Xử lí nguyên liệu: dâu tằm sau khi được mua tại chợ được chọn lọc lại, loại bỏ các quả bị giập nát, thối, sâu, hư hỏng… Sau đó tiến hành rữa dâu với nước sạch, loại bỏ bụi bẩn, để ráo nước và tách cuống dâu Ở công đoạn này cần tuân thủ những quy định vệ sinh nghiêm ngặt vì sản phẩm này sẽ không qua xử lý nhiệt nên có thể nhiễm vi sinh vật có hại
- Ép/ xay: dâu tằm được ép bằng máy ép, trong trường hợp không có máy ép có thể xay nhuyễn bằng may xay thông dụng của phòng thí nghiệm, có thể cho thêm một lượng nhỏ nước tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xay
Xử lý enzyme là bước trọng yếu trong quá trình chiết xuất dịch quả dâu tằm Quả dâu sau khi nghiền sẽ được bổ sung enzyme pectinase với liều lượng thích hợp Tiếp đến, hỗn hợp này được gia nhiệt ở điều kiện nhiệt độ và thời gian nhất định Quá trình này giúp phá vỡ cấu trúc của pectin, từ đó giải phóng dịch quả và các thành phần hòa tan, đặc biệt là chất màu có trong dâu tằm.
- Lọc chuẩn hóa: Dịch dâu tằm thu được sẽ được tách bã bằng cách lọc nhờ ray có đường kính nhỏ Sau khi lọc ta có thể pha loãng dịch lên men bằng cách cho thêm nước vô trùng Cần tính toán lượng nước thêm vào để biết nồng độ pha loãng cho dịch dâu
- Phối chế: Cân đường lactose và saccharose theo tỷ lệ Sau đó, phối chế các nguyên liệu với dịch lên men, khuấy đều tay trong lúc phối chế Đồng thời tiến hành đo hàm lượng chất khô bằng máy đo độ Brix và pH bằng pH kế (trong trường hợp không có pH kế thì có thể tiến hành chuẩn độ bằng buret) để điều chỉnh dịch lên men cho phù hợp
- Thanh trùng: Dịch lên men được đưa đi thanh trùng ở 100 o C trong vòng 5 phút nhằm tiêu diệt vi sinh vật và hòa tan các đường trong dịch lên men
- Làm nguội: sau khi gia nhiệt cần làm nguội nhanh dịch lên men xuống nhiệt độ khoảng 25 0 C - 30 0 C
- Lên men: Do Kefir là một phức hệ vi sinh vật gồm vi khuẩn và nấm men nên dải nhiệt lên men của Kefir khá dài (25-35 o C) Trong quá trình lên men Kefir, vi khuẩn lactic chuyển hóa đường lactose thành acid lactic, nấm men sử dụng đường saccharose chuyển hóa thành ethanol và CO2 Ngoài ra còn hàng trăm sản phẩm phụ cũng được hình thành trong quá trình lên men này
- Lọc tách giống: Sau khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành lọc thô lấy giống, nhằm tái sử dụng lại giống cho những lần lên men tiếp theo Ngược lại với nước quả lên men thông thường thì water kefir có chứa một hàm lượng probiotic có lợi cho cơ thể, chúng vẫn còn tồn tại trong thành phẩm cuối cùng
- Rót chai: chai sau khi đã được làm sạch và vô trùng, sản phẩm sẽ được rót vào chai trong điều kiện vô trùng nhằm hạn chế vi sinh vật lạ nhiễm vào
- Sản phẩm: sản phẩm thu được đem đi bảo quản ở nhiệt độ thấp từ 4-6 0 C
Bố trí thí nghiệm
Dựa vào quy trình công nghệ dự kiến, chúng tôi bố trí kế hoạch thí nghiệm theo sơ đồ sau:
Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Giai đoạn 1: Khảo sát nguyên liệu dâu tằm và nước ép dâu tằm
Giai đoạn 2: Khảo sát quá trình lên men
TN 1: Khảo sát các thông số của dịch ép dâu tằm
TN 2: Khảo sát ảnh hưởng quá trình xử lí enzyme pectinase đến chất lượng dịch ép
TN 3: Xác định điểm dừng pH thích hợp cho quá trình lên men
Giai đoạn 4: Khảo sát ảnh hưởng của việc tái sử dụng giống đến chất lượng sản phẩm
TN 4: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy đến quá trình lên men
TN 5: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ pha loãng dịch dâu tằm đến quá trình lên men
TN 6: Khảo sát hàm lượng đường saccharose và lactose bổ sung ban đầu đến quá trình lên men
TN 7: Xác định lại chỉ tiêu theo dõi của sản phẩm dâu tằm lên men kefir hoàn thiện Giai đoạn 3: Đánh giá chất lượng sản phẩm hoàn thiện
Căn cứ vào sơ đồ, chúng tôi triển khai kế hoạch từng thí nghiệm như sau:
2.3.1 Khảo sát nguyên liệu dâu tằm:
Hiệu suất ép thu được là tỷ lệ giữa lượng dịch ép thu được so với khối lượng nguyên liệu ban đầu Để xác định hiệu suất ép, cần chọn lọc và xử lý dâu tằm, sau đó cân khối lượng chính xác (X gam) Tiến hành ép để thu dịch và bã, sau đó lọc qua rây hoặc vải lọc để loại bỏ tạp chất Cuối cùng, cân lại để thu được trọng lượng dịch ép (X' gam).
- Đo pH: ta có thể dùng giấy đo pH để xác định tương đối giá trị pH của dịch bằng cách lấy một miếng giấy quỳ nhúng vào dịch dâu làm giấy đổi màu, đem so sánh màu trên giấy quỳ với màu trên bảng phân bố màu the pH và đọc ngay kết quả Trong trường hợp có thể sử dụng máy đo pH nếu có để thu được kết quả chính xác hơn
- Đo nồng độ chất khô: thiết bị sử dụng là khúc xạ kế, trước khi đo chỉnh cho độ đo về 0 bằng giọt nước cất Sau đó lau lăng kính cho khô Dùng đũa thủy tinh đưa 1 giọt dung dịch dâu vào giữa bề mặt lăng kính Sau đó quan sát qua thị kính vạch phân chia giữa sáng và tối Đọc kết quả
2.3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí enzyme pectinase:
Mục đích: thí nghiệm này để tìm được thông số tối ưu cho quá trình xử lí enzyme (nồng độ, nhiệt độ, thời gian) bằng cách theo dõi chỉ tiêu về độ trong, màu sắc của sản phẩm sau khi xử lí bằng enzyme pectinase thông qua đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm
- Thí nghiệm gồm có 2 yếu tố: nồng độ enzyme pectinase và thời gian xử lí enzyme pectinase
- Mỗi yếu tố có 4 mức độ: nồng độ enzyme – 1, 2, 3, 4%; thời gian xử lí – 30’, 60’, 90’, 120’, 150’, 180’
- Chuẩn bị 24 mẫu dâu tằm bao gồm cả dịch và bã, mỗi mẫu 25g tổng số khối lượng dâu sử dụng: 600g
- Tiến hành xử lí enzyme với 24 mẫu lần lượt với:
+ Thông số cố định: nhiệt độ giao động trong khoảng 40 0 C - 45 0 C
+ Thông số khảo sát: nồng độ, thời gian theo bảng sau:
Bảng 2.1: Bảng ký hiệu các mẫu khảo sát xử lý enzyme dịch quả theo nhiệt độ và thời gian
Nồng độ (Ni) Thời gian (Ti)
- Sau khi kết thúc quá trình xử lí enzyme cho 24 mẫu, tiến hành lọc loại bã cho từng mẫu
- Kết thúc quá trình tiến hành đánh giá dịch lọc của 24 mẫu thông qua tiêu chí: nồng độ chất khô thu được sau khi xử lí enzyme và đánh giá cảm quan dịch ép Tìm được thông số xử lí enzyme pectinase thích hợp
2.3.3 Xác định điểm dừng pH thích hợp cho quá trình lên men
Mục đích: Để có được sản phẩm chất lượng về cảm quan cao ta tiến hành thí nghiệm này nhằm chọn được điểm dừng pH thích hợp nhất, tại đó sản phẩm sẽ có mùi vị hài hòa nhất cũng như các chỉ tiêu khác của sản phẩm được phù hợp Ta sẽ theo dõi sự thay đổi về mùi, vị bằng cách đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm từng tính ở từng mốc pH nhất định
- Thí nghiệm gồm có 1 yếu tố: điểm dừng pH của dịch dâu sau lên men
- Yếu tố có 4 mức độ (3,83 – 3,88 – 3,91 – 3,96)
- Thông số cố định: nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian xử lí enzyme, nồng độ
% nước dùng để pha loãng, nồng độ đường lactose bổ sung, nồng độ đường saccharose bổ sung, tỷ lệ giống cấy
- Thông số khảo sát: giá tri pH dừng cuối quá trình lên men
- Chuẩn bị 4 mẫu dịch lên men như nhau, mỗi mẫu có thành phần:
• Dịch dâu tằm có thể tích 500ml đã được xử lí enzyme với: Nhiệt độ giao động từ 42 0 C – 45 0 C, nồng độ, thời gian đã được chọn ở thí nghiệm 2.3.2 Sau đó gia nhiệt để vô hoạt enzyme rồi đem đi lọc chuẩn hóa với nồng độ nước pha loãng là 40% (chuẩn bị 200ml nước đã được vô trùng trước đó)
- Thanh trùng các mẫu ở 100 o C trong vòng 5 phút nhằm tiêu diệt vi sinh vật và hòa tan đường
- Hạ nhiệt độ các mẫu xuống khoảng 25 o C, cùng cấy một lượng giống là 5% và cho lên men Trong quá trình lên men theo dõi độ acid của các mẫu sau theo các mốc thời gian: 120’ cho đến khi pH không giảm nữa và dừng hẵn
- Đồng thời trong quá trình lên men tiến hành theo dõi ghi lại các thông số (brix, thời gian) và lưu mẫu để đánh giá cảm quan lần lượt ở 4 điểm pH dừng tương ứng như sau:
Bảng 2.2 : Các mốc giá trị pH dừng khảo sát
- Sau khi kết thúc quá trình lên men, ta lọc lấy giống ra, kiểm tra pH, nồng độ chất khô cho mỗi mẫu
- Bảo quản mẫu ở nhiệt độ 4 0 C đến 6 0 C trong vòng 24 giờ Sau đó sản phẩm được đem ra để đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm (gồm 10 đánh giá viên).Các tính chất để đánh giá gồm: mùi thơm hài hòa đặc trưng của Kefir (bao gồm ethanol và mùi thơm đặc trưng của dâu tằm), vị chua ngọt hài hòa của sản phẩm, cảm giác mát lạnh do CO 2 gây nên, sản phẩm trong, màu sắc hấp dẫn, không có cặn hoặc cặn ít Với bảng điểm đánh giá ở phụ lục 2 bảng 2.1
Thông qua kết quả đánh giá cảm quan cho từng chỉ tiêu ta tìm ra được điểm dừng pH thích hợp
2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấy đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm
Nghiên cứu nhằm xác định tỷ lệ giống cấy tối ưu trong quá trình lên men bằng cách so sánh tốc độ lên men và đánh giá cảm quan của sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ giống cấy Việc xác định tỷ lệ giống cấy phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được sản phẩm lên men có chất lượng cao, đáp ứng các tiêu chuẩn về tốc độ lên men nhanh, đồng thời đảm bảo giá trị cảm quan hấp dẫn về hương vị, mùi thơm và kết cấu.
- Thí nghiệm gồm có 1 yếu tố: tỷ lệ giống kefir
- Yếu tố có 3 mức độ (3%, 5%, 7%)
- Thông số cố định: nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian xử lí enzyme, nồng độ
% nước dùng để pha loãng, nồng độ đường lactose bổ sung, nồng độ đường saccharose bổ sung, giá tri pH dừng cuối quá trình lên men
- Thông số khảo sát: tỷ lệ giống cấy
- Chuẩn bị 3 mẫu dịch lên men như nhau, có thành phần:
• Dịch dâu tằm đã được xử lí enzyme với nồng độ, nhiệt độ 42 0 C - 45 0 C, thời gian đã được chọn ở thí nghiệm 2.3.2, sau đó gia nhiệt để vô hoạt enzyme rồi được pha loãng theo nồng độ 60% dâu nguyên chất: 500 ml
• Chuẩn bị lượng giống kefir tương ứng là: 75g
- Thanh trùng các mẫu ở 100 o C trong vòng 5 phút nhằm tiêu diệt vi sinh vật và hòa tan đường
- Hạ nhiệt độ các mẫu xuống khoảng 25 o C, cấy vào 3 mẫu 3 tỷ lệ men giống tương ứng như sau:
Bảng 2.3: Bảng các tỉ lệ men giống khảo sát
- Trong quá trình lên men, theo dõi pH và nồng độ chất khô của 3 mẫu lặp lại sau 2h cho đến kết thúc quá trình lên men và lưu mẫu để đánh giá cảm quan
- Thực hiện lại quá trình lên men với 3 tỷ lệ giống cấy trên, cho dừng quá trình lên men ở điểm dừng pH vừa tìm được ở thí nghiệm 2.3.3 Lọc lấy giống
- Bảo quản mẫu ở nhiệt độ 4 đến 6 o C trong vòng 24 giờ Sau đó sản phẩm được đem ra để đánh giá cảm quan (sử dụng phương pháp cho điểm) gồm 10 đánh giá viên Các tính chất để đánh giá gồm: mùi thơm hài hòa đặc trưng của Kefir (bao gồm ethanol và mùi thơm đặc trưng của dâu tằm), vị chua ngọt hài hòa của sản phẩm, cảm giác mát lạnh do CO2 gây nên, sản phẩm trong, màu sắc hấp dẫn, không có cặn hoặc cặn ít Với bảng điểm đánh giá ở phụ lục 2 bảng 2.1