Nghiên cứu sản xuất sữa chua bổ sung carrageenan

Tuy nhiên, khi sản xuất sữa chua luôn gặp phải vấn đề về độ đồng nhất trong thời gian bảo quản, thực tế cho thấy có những hộp sữa chua thành phẩm rất sánh ngay cả khi ở điều kiện thường

LỜI CÁM ƠN

Sau thời gian dài học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành đề tài này với sự giúp đỡ tận tình từ các quý thầy cô giáo, gia đình và bè bạn Qua đây tôi xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo nhà trường, Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ thực phẩm cùng các thầy cô trong Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đỗ Văn Ninh đã tận

tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án Tôi xin cám ơn các thầy, cô giáo, cán bộ Trung Tâm Thí Nghiệm của trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tại phòng thí nghiệm Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình đã tạo điều kiện về tinh thần và vật chất giúp tôi hoàn thành đề tài này Tôi xin chân thành cám ơn các bạn đã luôn bên tôi trong những lúc gặp khó khăn trong nghiên cứu và học tập

Nha Trang, tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện

Lê Thị Mừng

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 KHÁI QUÁT VỀ CARRAGEENAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 3

1.1.1 Nguồn ngốc 3

1.1.2 Đặc điểm cấu tạo, tính chất và ứng dụng của Carrageenan 4

1.1.2.1 Đặc điểm cấu tạo 4

1.1.2.2 Tính chất hóa học 8

1.1.2.3 Ứng dụng của carrageenan 10

1.1.2.4 Phân biệt Carrageenan và các chất khác 12

1.2 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA VÀ SẢN XUẤT SỮA CHUA 14

1.2.1 Khái niệm chung 14

1.2.2 Giá trị dinh dưỡng của sữa chua 15

1.2.3 Qúa trình lên men lactic 17

1.2.3.1 Lịch sử của quá trình lên men lactic 17

1.2.3.2 Đặc điểm của vi khuẩn lactic 18

1.2.3.3 Cơ chế của quá trình lên men lactic 18

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 24

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 24

2.1.1 Nguyên liệu 24

2.1.1.1 Carrageenan 24

2.1.1.2 Sữa đặc có đường 24

2.1.1.3 Nước 24

2.1.1.4 Chủng vi khuẩn lactic 25

2.1.2 Bao bì 25

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.2.1 Các phương pháp phân tích 25

2.2.2 Quy trình dự kiến 25

2.2.3 BTTN thăm dò ảnh hưởng của công đoạn pha loãng đến chất lượng sản phẩm………27

2.2.4 BTTN thăm dò ảnh hưởng của nồng độ carrageenan bổ sung đến chất lượng sản phẩm 28

2.2.5 Bố trí thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong công đoạn phối trộn… 29

2.2.6 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men 30

2.2.7 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan 31

2.2.8 Phương pháp xử lý số liệu 34

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Kết quả thăm dò ảnh hưởng của công đoạn pha loãng đến chất lượng sản phẩm .35

3.2 Kết quả thăm dò ảnh hưởng của nồng độ carrageenan bổ sung đến chất lượng sản phẩm 37

3.3 Kết quả thí nghiệm bố trí theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong công đoạn phối trộn 39

3.4 Kết quả xác định thời gian lên men 45

3.5 Đề xuất quy trình thực nghiệm sản xuất sữa chua bổ sung carrageenan 48

3.5.1 Quy trình sản xuất 48

3.5.2 Thuyết minh quy trình 49

3.6 Đánh giá chất lượng của sản phẩm .51

3.7 Sơ bộ tính giá thành sản phẩm .53

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC 56

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT

VK : Vi khuẩn CPVK : Chế phẩm vi khuẩn BTTN : Bố trí thí nghiệm TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TB : Trung bình

TV : Thành viên

TL : Tỉ lệ ĐCQ : Điểm cảm quan

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau 8

Bảng 1.2 Tính chất tạo gel khác nhau của các loại Carrageenan 9

Bảng 1.3 Cơ cấu thị trường tiêu thụ carrageenan năm 2006 .12

Hình 2.5 Sơ đồ BTTN xác định thời gian lên men .31

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn chất lượng quy định cấp chất lượng 32

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua 32

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu vi sinh của sữa chua không xử lý nhiệt .32

Bảng 2.4 Bảng điểm cảm quan các chỉ tiêu của sản phẩm sữa chua bổ sung Carrageenan 33

Bảng 3.1 Đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm với tỉ lệ phối trộn nước/sữa đặc khác nhau .35

Bảng 3.2 Đánh giá chất lượng cảm quan về trạng thái của sản phẩm với nồng độ carrageenan khác nhau 37

Bảng 3.4 Kết quả phân tích ANOVA thực nghiệm cho công đoạn phối trộn 41

Bảng 3.4 Các giải pháp tối ưu 43

Bảng 3.5 Kết quả kiểm tra thực nghiệm đánh giá cảm quan sản phẩm .45

Bảng 3.6 Điểm cảm quan của sản phẩm với thời gian lên men khác nhau 46

Bảng 3.7 Xác định pH của sữa chua (sử dụng máy đo pH) 51

Bảng 3.8 Xác định protein tổng số trong sản phẩm theo phương pháp Kjeldahl .51

Bảng 3.9 Xác định độ acid của sản phẩm 51

Bảng 3.10 Đánh giá cảm quan chung sản phẩm sữa chua bố sung Carrageenan 52

Bảng 3.11 Chi phí nguyên vật liệu để sản xuất 1.000 hủ sữa chua Carrageenan 53

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Rong sụn 3

Hình 1.2 Quá trình tạo gel đông của Carrageenan .7

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến 26

Hình 2.2 Sơ đồ BTTN xác định tỉ lệ pha loãng 28

Hình 2.3 Sơ đồ BTTN xác định tỉ lệ carrageenan 29

Hình 2.4 Sơ đồ BTTN xác định tỉ lệ phối trộn 30

Hình 3.2 Điểm cảm quan của sản phẩm khi bổ sung carrageenan với các tỉ lệ khác nhau 38

Hình 3.3 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ carrageenan

và tỉ lệ vi khuẩn đến điểm cảm quan 41

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các yếu tố đến

điểm cảm quan của sản phẩm 42

Hình 3.7 Sơ đồ quy trình thực nghiệm 48

LỜI MỞ ĐẦU

Từ xa xưa quá trình lên men lactic đã được con người biết đến ứng dụng như một hình thức lên men tự phát để chế biến, bảo quản thực phẩm có nguồn gốc từ ngũ cốc, thịt, cá, rau quả và sản xuất đồ uống Ngày nay một trong những ứng dụng quan trọng của lên men lactic là tạo ra các sản phẩm lên men giàu dinh dưỡng và có tác dụng chữa bệnh cao có nguồn gốc từ nguyên liệu động vật và thực vật Như sản phẩm sữa chua có nguồn gốc phương Tây đến nay đã trở thành món ăn ưa thích ở khắp mọi nơi, ngay cả Việt Nam Sữa chua là sản phẩm được xếp hạng trong 10 thực phẩm bổ dưỡng nhất thế giới Sữa chua không chỉ là món ăn ngon miệng, cung cấp nhiều dưỡng chất mà còn là một sản phẩm Probiotics có khả năng giúp con người tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa bệnh tật, cải thiện hệ tiêu hóa…Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại sữa chua khác nhau đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng về màu sắc hương vị khác nhau Tuy nhiên, khi sản xuất sữa chua luôn gặp phải vấn đề về độ đồng nhất trong thời gian bảo quản, thực tế cho thấy có những hộp sữa chua thành phẩm rất sánh ngay cả khi ở điều kiện thường một số khác thì ngược lại Vì vậy đã có rất nhiều nghiên cứu sử dụng các chất ổn định cho sữa chua như pectin, gelatin,…nhưng chưa đạt được kết quả mong muốn, độ đồng nhất của sữa chua chưa cao và sữa chua có thể bị phân lớp trong thời gian bảo quản

Carrageenan tách chiết từ nguồn rong sụn (Kappahycus alvarerii) sẵn có ở

Việt Nam đã được xem là một trong những phụ gia trong công nghệ thực phẩm và phi thực phẩm để làm chất đồng hóa, ổn định, tạo gel, tạo độ nhớt, tạo kết cấu,…đồng thời tạo cho sản phẩm một số tính chất chức năng như cung cấp năng lượng, tăng như động ruột…

Xuất phát từ vấn đề trên, được sự đồng ý của Khoa Chế Biến – Đại Học Nha

Trang, tôi bước đầu triển khai đề tài: “Nghiên cứu sản xuất sữa chua bổ sung Carrageenan”

Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu xác định nồng độ Carrageenan thích hợp và các yếu tố công nghệ khác nhằm nâng cao chất lượng cảm quan của sản phẩm sữa chua

Nội dung của đề tài:

 Xác định công thức phối chế nguyên liệu để sản xuất sữa chua

 Xác định thời gian lên men

 Đề xuất quy trình sản xuất Sữa chua bổ sung Carrageenan

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

 Đa dạng hóa các chất ổn định trên thị trường, nhất là trên lĩnh vực thực phẩm và các sản phẩm từ sữa

 Tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có, tăng giá trị sử dụng của cây rong, góp phần phát triển ngành sản xuất và tinh chế Carrageenan ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu nhằm vận dụng lý thuyết đã học vào thực hành Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh những thiếu sót Vì vậy, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Nha Trang, tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện

Lê Thị Mừng

Rong sụn có tên thương mại là Cottonii, ký hiệu là KA thuộc :

Ở Việt Nam, từ giữa năm 2003 đến 2004, sản lượng rong sụn xuất khẩu đạt khoảng 1.000 tấn khô (chủ yếu do các công ty ở Ninh Thuận, Khánh Hòa, Phú Yên xuất khẩu), 6 tháng đầu năm 2005, sản lượng xuất khẩu tăng vọt lên khoảng 2000 tấn khô, giá xuất khẩu tăng từ 50USD lên 700USD/tấn FOB Chất lượng của rong sụn Việt Nam hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của thị trường thế giới cho công nghiệp sản xuất Kappa-Carrageenan

Theo ghi nhận của các nhà khoa học, trong rong sụn có nhiều axit amin không thay thế, các khoáng chất đa lượng và vi lượng, các hợp chất hoạt động sinh học rất cần thiết và bổ dưỡng đối với con người Một trong những bí quyết sống lâu của người Nhật Bản là ăn nhiều rong biển

Hình 1.1 Rong sụn (Kappaphycusalvarezii)

Thành phần hóa học chủ yếu của rong sụn là Carrageenan, chiếm 40-50% trọng lượng rong khô Hiện nay, các nước sản xuất carrageenan nhiều nhất là Philipin, Mỹ, Đan Mạch, Pháp… Năm 2001, tổng sản lượng Carrageenan trên thế giới là 42.390 tấn; trong đó Châu Âu chiếm 32%, Mỹ 21%, Châu Á - Thái Bình Dương 47%

1.1.2 Đặc điểm cấu tạo, tính chất và ứng dụng của Carrageenan

1.1.2.1 Đặc điểm cấu tạo [5]

Carrageenan là một loại colloid thuộc nhóm phycocolloid có cấu trúc mạch polymer mạch thẳng với liên kết luân phiên của β-D-galactopyranora qua liên kết 1,3 và α-D-galactopyranose qua liên kết 1,4 Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện ở các gốc có 2 và 4 sunphat, gốc 2,6 disunphat, gốc 2,6 anhydrit và 3,6 anhydrit-2-sunphat Sunphat hóa ở vị trí số 3 không bao giờ có

Carrageenan tạo thành chủ yếu nhờ các mạch poly D-glactose bị sunphat hóa

có phân tử lượng từ 500-700đvC kết hợp với nhau bằng liên kết β-1,4 và C-1,3 luân phiên nhau Hợp phần cấu tạo của Carrageenan gồm có D-galactose (17 – 31%) còn L-galactose chiếm lượng nhỏ Ngoài ra các thành phần của Carrageenan còn có

H2SO4, Ca2+, và 3,6 anhydro-D-galactose Dạng tồn tại trong tế bào rong đỏ của Carrageenan luôn gắn với Ca2+, K+, Na+ như R-(OSO3)2Ca, hoặc R-OSO3Na, R-OSO3K (trong đó R là gốc hydro cacbon)

Trong các công trình ban đầu thủy phân Carrageenan cho thấy có hai phân đoạn là kappa-Carrageenan và lamda-Carrageenan Kappa được định nghĩa là phân đoạn kết tủa trong dung dịch KCl, trong khi lamda là phân đoạn tan trong dung dịch này Về cấu trúc hóa học gần một nửa gốc đường trong kappa là 3,6 anhydro-D-galactose trong khi lamda chứa ít hoặc không chứa gốc đường này

Các công trình nghiên cứu trong hai thập niên 60 và 70 cho thấy Carrageenan có nhiều cấu trúc khác nhau và do đó Carrageenan được định nghĩa theo các thuật ngữ cấu trúc hóa học Người ta phân ra các loại Carrageenan là mu,

nu, iota, lamda, theta và xi-Carrageenan Các loại này chỉ khác nhau ở mức độ sunphat hóa, vị trí sunphat hóa, mức độ dehydrat hóa Từ những loại tảo Đỏ

(Rhodophyceae) người ta đã phát hiện ra các loại Carrageenan khác nhau được trích

ra từ chúng Các loại chính gồm: iota-Carrageenan, lamda-Carrageenan, Carrageenan

kappa- Kappa-Carrageenan

Là một loại polymer mạch ngắn xen kẽ giữa D-galactose-4-sunphate (Gal S)

và 3,6-anhydro-D-galactose (Gal A) Cấu trúc phân tử kappa-Carrageenan là một vòng xoắn kép bậc 3

 Iota-Carrageenan

Cũng giống như Kappa-Carrageenan nhưng gốc 3,6-anhydro-galactose lại ở

vị trí carbon số 2 Iota-Carrageenan là Carrageenan có nhóm SO42- nhiều nhất, trong mạch phân tử, cấu trúc là vòng xoắn kép bậc 2, gel iota-Carrageenan có tính chất đàn hồi và mềm hơn so với Kappa-Carrageenan

 Lamda-Carrageenan

Trong mạch phân tử, các đơn vị monomeric được xen kẽ với nhau, các đơn

vị gồm D – galactose – 2 – sunphate (1,3) và D – galactose – 2,6 – disunphate (1,4)

Các phân đoạn này đều có tính đa phân tán, nhưng chúng khác nhau về thành phần ester sunphat và gốc quay quang Lamda – Carrageenan có khối lượng phân tử cao và mạch dài hơn Kappa – Carrageenan Thành phần này cũng phụ thuộc vào phương pháp, chế độ xử lý, nấu chiết và loại rong nguyên liệu Ở Kappa –Carrageenan và Iota – Carrageenan các gốc D – galactose có hình thể 4C1, còn gốc 3,6–anhydro–D–galactose có hình thể 1C4 Trong Lamda – Carrageenan thì chỉ có D-galactose có hình thể 4C1 Các Carrageenan khác nhau về mức độ sunphate hóa, Kappa – Carrageenan thường được sunphate hóa một phần ở nhóm – OH của C6 ở gốc D – galactose và ở nhóm –OH của C2 ở cả 2 gốc Trong đó Iota–Carrageenan thì nhóm OH ở C2 của gốc anhydro galactose luôn luôn được sunphate hóa còn gốc galactose chỉ được sunphate hóa 10% ở C2 và C6 và gốc kia thì chỉ một phần ở vị trí C2

Thị trường thế giới chủ yếu có 3 chủng loại Carrageenan là Kappa–Carrageenan, Lamda–Carrageenan, Iota-Carrageenan Trong đó Kappa-Carrageenan chiếm thị trường phần lớn nhất (80%), Kappa–Carrageenan có cấu trúc gần giống với phân tử Agar Kappa-Carrageenan có cầu 3,6-anhydro tại α–D–galactose, nhưng khác với Agar là lại có một gốc sunphate tại vị trí C4 của β–D–galactose Bởi vậy Kappa–Carrageenan thường chứa nhiều sunphate hơn so với Agar (20-24% so với

4-6% trong Agar)

Carrageenan được chia thành hai nhóm chính

 Nhóm 1: Chứa các loại mu, nu, iota và các dẫn xuất lai giữa chúng

Các Carrageenan này tạo gel với ion K+ hoặc có thể xử lý kiềm để có tính chất tạo gel, chúng có đặc điểm là: gốc đường có liên kết 1,3 hoặc là không có nhóm sunfat hoặc chỉ sunfat hóa ở vị trí C4

 Nhóm 2: Chứa các loại lamda, xi, theta và các dẫn xuất lai giữa

chúng Nhóm này không có khả năng tạo gel ngay cả trước và sau khi xử lý kiềm Đặc trưng cấu trúc của chúng là cả 2 loại gốc đường liên kết 1,4 và 1,3 đều có nhóm sunfat ở vị trí C2, tuy vậy cái sau thỉnh thoảng không có nhóm sunfat

Carrageenan có tính chất tạo gel đông giống như agar-agar nhưng sức đông kém hơn vì ảnh hưởng bởi lực đẩy tĩnh điện của các nhóm SO32- Tuy nhiên trong

môi trường có canxi thì sức đông tăng lên rất lớn (800 – 1000 g/cm2) do có sự tạo thành cầu nối liên kết canxisunphat giữa các phân tử Carrageenan trong dung dịch

Quá trình tạo gel đông của Carrageenan mang tính chất thuận nghịch nó được thể hiện ở Hình 1.2

Hình 1.2 Quá trình tạo gel đông của Carrageenan [5]

Hình 1.2 được giải thích như sau

 Carrageenan ở thể dung dịch, phân tử hòa tan ở cấu trúc bậc 1, vô định hình

 Khi nhiệt độ bắt đầu hạ xuống, các sợi đơn lẻ hình thành xoắn kép với nhau nhờ liên kết hydro của oxy ở C6, tạo cấu trúc bậc 2, bậc 3, lúc này trong dung dịch có sự sắp xếp vô trật tự các phân tử vừa có cấu trúc bậc 1 vừa có cấu trúc bậc

2, tạo dung dịch có cấu trúc bậc 3

 Khi nhiệt độ lại tiếp tục hạ xuống, độ nhớt của dung dịch tăng cao, các xoẳn khép lại có xu thế định hướng liên kết với nhau qua các nhóm –OH mạch bên, tạo nên trạng thái ổn định, trật tự và ở trạng thái gel đông Trường hợp có mặt Ca+gel đông bền vững do tạo thành các cầu liên kết Canxi suphat giữa 2 phân tử carrageenan hoặc giữa các cặp xoắn kép

1.1.2.2 Tính chất hóa học

 Tính chất của một polymer [8]

Carrageenan là một polymer mang điện tích âm, được hình thành trong quá trình đồng trùng hợp Khi thêm vào dung dịch Carrageenan những chất điện phân thì dung dịch kém bền (độ nhớt giảm) thậm chí chỉ với những vết điện phân

Sự trương: Carrageenan hút nước mạnh và sự hút kèm theo trương phồng đáng kể tạo thành gel theo thời gian khi nó tiếp xúc với dung môi Carrageenan là polysaccharide có cực nên trương nở trong dung môi có cực (nước)

 Tính tan [8]

Carrageenan tan trong nước nước đặc biệt là nước nóng, tuy nhiên tính tan còn phụ thuộc vào từng loại carrageenan điều này được thể hiện ở bảng sau

Bảng 1.1 Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau [8]

Kappa-Carrageenan

Carrageenan

Iota- Carrageenan

Lamda-Nước nóng Tan ở >700C Tan ở >700C Tan

muối

Dung dịch hữu cơ Không tan Không tan Không tan

Kappa- carrageenan và lamda- carrageenan hòa tan trong dung dịch sucrose nóng ở nồng độ > 65% và ở nhiệt độ 70oC, trong khi iota- carrageenan không hòa tan dễ dàng trong dung dịch sucrose nóng ở bất cứ nhiệt độ nào

Iota- carrageenan có thể chịu được nồng độ cao của các chất điện phân như

là NaCl ở nồng độ 20-25%, trong khi Kappa- carrageenan sẽ bị kết tủa

Theo lý thuyết thì lamda- Carrageenan cũng có thể hòa tan được ở nồng độ muối cao, nhưng trên thực tế Lamda- carrageenan luôn luôn chứa đựng một phần kappa- carrageenan vì thế làm cho chúng kém tương thích với muối

 Tính chịu nhiệt [8, 9]

Gel Carrageenan không bền với nhiệt, nhiệt độ nóng chảy của gel Carrageenan thấp hơn nhiều so với agar Chúng tan chảy khi nhiệt độ tăng lên và tạo gel trở lại khi nhiệt độ lạnh đi Nhiêt độ tạo gel của Kappa- carrageenan trong khoảng 35-65oC và nhiệt độ tan chảy khoảng 50-85oC Ion K+ làm tăng nhiệt độ tạo gel của kappa- carrageenan và Ca2+ làm tăng nhiệt độ tạo gel của iota- carrageenan

 Sự tạo gel – sự keo hóa [8, 9]

Khả năng keo hóa của Carrageenan nằm trung gian giữa agar và gelatin nhưng nó gần giống gelatin hơn

Sự hình thành gel của dung dịch Carrageenan là một quá trình nhiệt thuận nghịch, khi nhiệt độ cao hơn giá trị nhiệt độ tạo gel thì gel sẽ tan chảy (cân bằng bị phá vỡ) Tuy nhiên khoảng cách nhiệt từ trạng thái tạo gel đến tan chảy là một giá trị không đổi, một thí nghiệm cho biết giá trị này khoảng 5-220F

Khả năng tạo thành gel Carrageenan phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ dung dịch, nồng độ dung dịch tạo gel và nhiệt độ tạo gel phụ thuộc vào loại và số lượng muối có trong dung dịch Ngoài ra tính chất tạo gel còn phụ thuộc chủ yếu vào loại rong, độ nhớt và phụ thuộc rất lớn vào công nghệ trích chiết, phụ thuộc vào sự hình thành và phân bố các gốc galactose trong mạch polymer

Bảng 1.2 Tính chất tạo gel khác nhau của các loại Carrageenan [9]

 Độ nhớt [4]

Độ nhớt của dung dich Carrageenan phụ thuộc rất lớn vào mạch polymer , khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng Carrageenan Trong đó đáng chú ý phải kể đến sự có mặt của các muối trong dung dịch Độ nhớt dung dịch

tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ

 Phản ứng tạo tủa

Carrageenan là một polymer mang điện tích âm nên sẽ kết tủa trong các đại phân tử mang điện tích dương như: metylen xanh, safranine, mauvine, những phẩm màu azo, thiazo khác, tính chất này giống một vài alkaloid và protein

 Một vài tính chất khác

Carrageenan cho ba phản ứng màu đặc trưng: oerin, carbazol, diphenylamin Tất cả các cation có trong polymer của Carrageenan có thể bị ion hóa như những muối monometallic, Carrageenan khi bị thủy phân cho các sản phẩm như: glucose, pentose, fructose, acid ketogluconic,…

Carrageenan được dùng làm các món ăn trong thực phẩm như: làm món thạch nước uống

Trong sản xuất bánh mì, bánh quy, bánh cuốn… Carrageenan tạo sản phẩm

tử cacao ở trạng thái lơ lửng

Ngoài ra Carrageenan còn được dùng để trang trí các món ăn, các loại dầu giấm để trộn salad, món thịt đông có trứng

Carrageenan được ứng dụng để mạ băng cho sản phẩm đông lạnh nhằm giảm hao hụt trọng lượng do bay nước và giảm biến đổi chất lượng sản phẩm do oxy hóa

 Trong y dược

Do carrageenan mang điện tích âm của gốc OSO3- nên có khả năng liên kết với protein qua gốc amin mang diện tích dương, dựa vào đặc tính này người ta điều chế thuốc chữa loét dạ dày và đường ruột: khi dạ dày bị loét, men pepsin (men thủy phân protein) cũng sẽ tấn công protein tại chỗ loét làm cho độ acid tăng lên, dẫn tới vết loét càng nặng hơn Carrageenan tương tác với pepsin và ức chế tác dụng của nó

 Trong mỹ phẩm

Carrageenan được sử dụng trong các loại kem như kem dưỡng da, trong các loại nước hoa…

 Trong nghiên cứu

Carrageenan là môi trường để nuôi cấy các loài vi sinh vật, môi trường cố định các loại enzyme, là chất xúc tác trong công nghiệp tổng hợp và chuyển hóa các chất khác

Từ carrageenan người ta đã khám phá phương pháp tạo chất đồng trùng hợp dùng như một chất trung gian, các chất này có thể ứng dụng để làm giảm sức ỳ cho tàu thuyền khi có sự tập trung huyền phù có độ đặc cao

 Trong các ngành khác: Carrageenan được dùng để sản xuất các sợi

nhân tạo, sơn nước, phim ảnh, giấy viết…

Nhờ các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt của Carrageenan mà nó được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm để làm chất đồng hóa, ổn định, tạo gel, tạo độ nhớt, tạo kết cấu trong sản xuất bánh mì, bơ sữa, đồ hộp uống, nước sốt… Carrageenan là một trong những phụ gia tốt nhất trong công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác, danh mục các ứng dụng của Carrageenan là vô cùng lớn nhưng có thể tóm tắt lại như bảng sau

Bảng 1.3 Cơ cấu thị trường tiêu thụ carrageenan năm 2006 [8]

1.1.2.4 Phân biệt Carrageenan và các chất khác [9]

Trong công nghiệp thực phẩm và đặc biệt trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo, mứt đông, fromage, sản xuất bánh kem đòi hỏi cần phải đạt được cấu trúc đông

tụ dạng keo, tạo sản phẩm có dạng đồng nhất cao Do đó Carrageenan phải có phụ gia tạo gel đông, trong đó chất tạo gel đông gồm: Carrageenan, Alginate, Pectin,

Gelatin Đây là những chất tạo đông cơ bản nhưng đôi khi nó lại quyết định rất lớn đến chất lượng sản phẩm Các chất tạo keo đông này đều có màu sắc và dạng tinh thể (bột) giống nhau nên khó phân biệt Người ta dựa vào những tính chất đặc trưng

để phân biệt chúng

 Pectin

Là một polysaccharide được tạo thành bởi các đơn vị galacturonic C6H10O7

có nhóm -COOH có thể bị ester hóa bởi các rượu Pectin có khả năng tạo keo đông khi có mặt một lượng đường và nước khá cao Khả năng keo hóa của pectin chỉ xuất hiện trong môi trường acid

Dung dịch pectin bị kết tủa trong dung dịch cồn 500, trong khi Agar thì không bị kết tủa ở nồng độ này

 Natri Alginate

Natri Alginate có bản chất là polymer, có tính háo nước, khi hòa tan trong nước tạo dung dịch có độ nhớt cao, trong suốt và chuyển thành acid alginic kết tủa ở pH<3 Natri Alginate bị đề polymer hóa ở nhiệt độ lớn hơn hoặc bằng 700C, kết tủa với cồn, Ca2+

1.2 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA VÀ SẢN XUẤT SỮA CHUA

1.2.1 Khái niệm chung

Sữa chua (hay Yaourt) được chế biến bằng cách cho sữa lên men chua lactic Trong quá trình lên men, casein trong sữa đông đặc, khuẩn lactic phát triển

Sữa chua được những người du mục vùng Mount Elbus phát hiện từ xưa Ngày nay, sữa chua được tiêu thụ mạnh tại các nước vùng Địa Trung Hải, trung tâm Châu Âu và Châu Á

Trên thị trường hiện nay sản phẩm sữa chua rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vị sữa chua luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu

và thói quen sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Ở các nước Tây Âu, sữa chua được sử dụng khá phổ biến từ đầu thế kỷ XX Trạng thái, mùi vị của sữa chua có khác nhau ở mỗi vùng, đặc biệt độ đặc, độ loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nước

Sản phẩm sữa chua có thể được phân loại như sau [4]

 Yaourt truyền thống (Set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quá trình sản xuất sữa nguyên liệu sau khi được xử lí, cấy giống rồi được rót vào bao bì Qúa trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

 Yaourt dạng khuấy (Stired type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quá trình sản xuất, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Yaourt dạng uống không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như yaourt truyền thống

 Yaourt uống (drinking type) hay yaourt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm dạng lỏng, khi sử dụng người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

 Yaourt lạnh đông (frozen type): Sản phẩm có dạng tương tự như dạng kem (ice-cream) quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lên men sẽ được đem xử lí và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói

 Yourt cô đặc (Concentrated yaourt): Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn quan trọng như: lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và đóng gói sản phẩm Trong quá trình cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm

Ngày nay để đa dạng hóa hơn nữa sản phẩm sữa chua trên thị trường, người

ta có thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc puree trái cây vào sản Theo tổ chức y tế thế giới WTO và tổ chức nông lương FAO, sản phẩm sữa chua có thể chia thành ba nhóm sau:

 Sữa chua béo (Fat yaourt): hàm lượng chất béo sản phẩm không thấp hơn 3%

 Sữa chua “bán gầy” (partially skimmed yaourt): hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5 – 3%

 Sữa chua gầy (skimmed yaourt): hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%

1.2.2 Giá trị dinh dưỡng của sữa chua [6, 7, 13]

Các sản phẩm sữa lên men đều có độ tiêu hóa cao bởi lẽ các chất đều đã được chuyển hóa tới dạng cơ thể dễ hấp thụ, đặc biệt đối với những người già và trẻ

em Sử dụng các sản phẩm lên men có tác dụng kích thích sự tiết dịch vị, kích thích

sự trao đổi chất, hệ vi khuẩn lactic (có trong sản phẩm này) có tác dụng khống chế

sự phát triển của vi khuẩn gây thối ở ruột Ngoài các thành phần dinh dưỡng như protein, lipid, gluxit, các sản phẩm sữa lên men còn chứa nhiều vitamin, các chất

khoáng rất có lợi cho sức khỏe

Sữa chua là một trong những sản phẩm sữa lên men, nó có giá trị dinh dưỡng cao và có hương vị rất hấp dẫn nên được nhiều người ưa thích Ở nhiều nước, sữa chua đã trở thành món ăn hàng ngày Ngoài giá trị dinh dưỡng cao, sữa chua còn có tác dụng chữa bệnh về đường ruột, bệnh thần kinh, kích thích tiêu hóa tốt… Nhờ sự

có mặt của vi khuẩn lactic trong sữa chua nên có tác dụng ngăn cản hoạt động của

vi sinh vật gây thối trong ruột già ở người Vi khuẩn gây thối thường sống nhờ thức

ăn chưa tiêu hóa, tạo và tiết ra các chất độc như indol, scatol…rồi các chất độc này

thấm qua thành ruột vào máu, tác động không tốt lên hệ thần kinh

Khi ăn sữa chua, con người đã đưa vào cơ thể một lượng lớn vi khuẩn lactic Những vi khuẩn này phân giải đường saccaroza, mantoza, lactoza, glucoza…thành axit lactic làm thay đổi pH của môi trường ruột già từ kiềm (môi trường thích hợp với vi khuẩn gây thối) sang axit (không thích hợp với vi khuẩn gây thối) làm cho chúng bị ức chế hoặc bị tiêu diệt Hơn nữa, một số vi khuẩn lactic có khả năng tạo

ra một số loại kháng sinh có thể tiêu diệt được vi sinh vật có hại trong đường ruột Bên cạnh đó, axit lactic còn giúp thúc đẩy quá trình kích thích tiết dịch vị của dạ dày, tăng khả năng tiêu hóa protein trong sữa bằng cách kết tủa chúng thành những hạt mềm, mịn và đặc hơn, giúp cơ thể sử dụng triệt để canxi, photpho và sắt Axit lactic cũng được coi là chất dinh dưỡng Trong cơ thể, nó được sử dụng như một nguồn năng lượng, cung cấp 3,63Kcal/g cho cơ thể hoặc có thể chuyển hóa thành glucoza hoặc glycogen

Nguồn calcium, protein và potassium trong sữa chua cũng giúp cải thiện hệ tiêu hoá, hạn chế tác động của acid chua Canxi từ sữa chua có ảnh hưởng lên hoạt động của các tế bào mỡ, giúp chúng chuyển hoá thành năng lượng và đốt cháy hoàn toàn thay vì đọng lại trong cơ thể Nên dùng sữa chua thường xuyên để chống lão hoá, chống loãng xương và tăng cường hệ miễn dịch Khuẩn sữa có trong sữa chua giúp ngăn ngừa và chữa chứng viêm khớp Nó cũng giúp xương chắc khoẻ và cho

cơ thể khoẻ mạnh, hạn chế sự phát triển của mầm mống gây bệnh ung thư

Giảm mỡ trong máu và tăng cường tiêu thụ calories, giúp cơ thể giảm mỡ thừa, cho làn da của bạn mịn màng và ngăn ngừa mụn Acid lactic trong sữa chua

có tác dụng ngăn ngừa sự xâm nhập và kiềm chế hoạt động của các loại vi khuẩn có hại Có thể nói, vai trò của acid lactic trong sữa chua như một chiếc "mặt nạ tự nhiên", che chắn, bảo vệ làn da, giúp da mịn màng, tươi trẻ Thêm vào đó, các vi khuẩn lên men chua có thể tiết ra chất kháng sinh tự nhiên, kích thích quá trình làm làn da, giúp mau liền sẹo, tái tạo da mới

Sữa chua còn là một trong những thực phẩm được đưa lên hàng đầu trong thực đơn nhằm duy trì làn da tươi sáng, mịn màng, khoẻ đẹp Trong sữa chua, các nhà khoa học đã tìm thấy gần như đầy đủ tất cả các dưỡng chất cần thiết cho da, giúp chăm sóc da hiệu quả

1.2.3 Qúa trình lên men lactic

1.2.3.1 Lịch sử của quá trình lên men lactic [9]

Theo nhiều tài liệu thì lên men lactic có thể được hình thành trước sự xuất hiện của cuộc sống loài người trên mặt đất (Butchta, 1983) Trong quá trình tồn tại

và phát triển, con người đã sử dụng các đặc tính bảo quản và chế biến thực phẩm của vi khuẩn lactic trong sinh hoạt hàng ngày Năm 1975, các nhà khảo cổ đã phát hiện các lát bánh mì hóa thạch có niên đại khoảng 3560 đến 3538 Trước Công nguyên tại vùng hồ Biel, Thụy Sỹ, dựa trên các căn cứ về cấu trúc, kích cỡ, sự phân

bố, người ta đã thấy sự miêu tả quá trình lên men từ bột mì Ngày nay, mặc dù đã trải qua hàng ngàn năm nhưng các loại bánh làm theo kiểu này hiện vẫn còn tồn tại

và phát triển tại Châu Âu, Bắc Mỹ (Cherl-Ho Lee, 1991)

Từ lâu đời các hạt ngũ cốc lên men được sử dụng như một thói quen truyền thống ở các nước Châu Phi và Ấn Độ (Souane, 1991) H.J Nisen và các cộng sự năm 1990 đã cho rằng một số sách cổ khoảng trên 3000 năm trước công nguyên ở vùng Uruk, Warka (Irắc) có chứa những thông tin về các sản phẩm lên men Hiện nay ở nhiều gia đình có kinh nghiệm áp dụng các phương pháp lên men tự nhiên các chất hữu cơ động thực vật bằng các vi khuẩn sinh acid lactic để sản xuất các sản phẩm thực phẩm Ngay vào khoảng 150 Trước công nguyên ở Jerusalem đã có cuốn sách “Tympocom valley” hướng dẫn chế biến làm phomat

Các khám phá mang tính khoa học về lên men lactic được khởi đầu dựa trên những đặc điển về hóa học và tính khác biệt của acid lactic từ các loại sữa lên men

đã được Carl Wilhelm Scheele (1780) thực hiện ở Thụy Điển, Luis Pasteur (1857)

có hai bài viết về phương pháp lên men acid lactic phủ nhận học thuyết tự sinh và chứng minh các vi khuẩn là nguyên nhân gây ra quá trình lên men Năm 1890 Wilhelm Strorch và Hermann Weimann là những người đầu tiên tách được vi khuẩn

lactic từ kem và sữ lên men tự nhiên và đã tạo ra phương pháp nuôi cấy sạch dùng cho công nghiệp chế biến sữa

1.2.3.2 Đặc điểm của vi khuẩn lactic [3]

Các vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaceae Mặc dù các

vi khuẩn không đồng nhất về mặt hình thái: gồm cả hình cầu, hình que nhưng về mặt sinh lý chúng tương đối đồng nhất Tất cả đều có đặc điểm chung là vi khuẩn

gram dương, không tạo thành bào tử (trừ Sporolactobacillus inulinus) hầu hết

không có khả năng chuyển động Chúng thu nhận năng lượng nhờ phân giải các hợp chất carbon hydrat và bài tiết acid lactic vào trong môi trường Khác với các vi khuẩn đường ruột là nhóm cũng sinh ra acid lactic, các vi khuẩn lactic là bọn lên men bắt buộc, không chứa các xytocrom và enzyme catalase Tuy nhiên chúng có khả năng sinh trưởng khi có mặt của oxy không khí, mặc dù chúng thuộc nhóm kỵ khí nhưng cũng đồng thời thuộc nhóm hiếu khí

Một đặc điểm sinh lý quan trọng của vi khuẩn lactic là nhu cầu về chất dinh dưỡng phức tạp không có một loại vi khuẩn nào có thể phát triển trên môi trường muối khoáng thuần khiết chứa glucose và NH4+ Đa số chúng cần hàng loạt các vitamine và các acid amine Vì thế người ta cần nuôi cấy chúng trên các môi trường phức tạp chứa một lượng lớn cao nấm men, dịch cà chua hoặc thậm chí cả máu Nhìn chung vi khuẩn lactic là nhóm khó nuôi, dễ giảm hoạt lực

Trong tự nhiên vi khuẩn lactic phân bố ở những nơi như:

 Sữa và những nơi chế biến sữa

 Đường ruột, niêm mạc của người và động vật

 Ngoài ra còn có thể gặp vi khuẩn lactic trong các sản phẩm thịt, cá, đồ uống, rau quả muối, đường, bột, …

Người ta có thể phân lập vi khuẩn lactic trên môi trương dinh dưỡng chọn lọc, thường từ các sản phẩm sữa, sữa chua, bột chua, dưa muối…

1.2.3.3 Cơ chế của quá trình lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa glucid thành acid lactic nhờ hoạt động sống trực tiếp của vi khuẩn lactic Tùy theo đặc điểm lên men của vi khuẩn lactic mà người ta chia thành hai kiểu lên men: lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình

Trong lên men lactic đồng hình thì sản phẩm chỉ là acid lactic Còn trong lên men lactic dị hình thì sản phẩm cuối cùng khá đa dạng, bao gồm: acid lactic, ethanol, acid axetic, acid succinic, các este, diaxetyl, CO2, H2…

Các vi khuẩn lactic đồng hình bắt buộc thì thiếu enzyme phosphoketolase là một loại enzyme tồn tại trong các vi khuẩn lactic lên men dị hình Mặc khác các vi khuẩn lên men lactic dị hình lại thiếu enzyme aldolase có tác dụng phân cắt fructose-1,6-diphosphat trong lên men đồng hình

Trong tất cả cá vi khuẩn Lactoccoccus, Enterococcus và vài vi khuẩn

Lactobacilli, đường lactose được vận chuyển qua màng cytoplasmic bởi hệ PTS

(phosphorylated sugar) dẫn đến việc tích lũy hợp chất lactose – 6 phosphat bị phân cắt bởi enzyme phospho – β galactosidase Hợp chất galactose – 6 phosphat tiếp theo được trao đổi chất thông qua chu trình tagatose – 6 – P Thompson (1988) đã giới thiệu mô hình chuyển hóa lactose bởi hệ phosphoryl hóa phụ thuộc PEP (phosphoenolpyruvate) Cơ chế của quá trình chuyển hóa đường trong sữa do vi

khuẩn lactic gây nên có thể biểu diễn theo sơ đồ sau [9]

Acetadehyde, Ethanol, Acis Acetic, Aceton, Di- acetyl chính là tổ hợp tạo ra mùi vị đặc trưng cho sản phẩm sữa chua, giúp sữa chua có mùi vị khác hẳn các sản phẩm khác

CH3COOH

CH3COCOCH Di-acetyl

CH3CHOHOCCH3 CH3COOH

CH3CH2OH Ethanol

+ H

+O + 2H+

H2O

+O

+CH3O

H + O

Aceton -2H Lactose

1.2.3.4 Các vi khuẩn sử dụng trong lên men sữa chua [1, 4, 6]

Trong sản xuất sữa chua thường dùng các chủng vi khuẩn lactic là

Streptococcus salivarius thermophilus, Lactobacillus delbrueekii bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacteria Trong quá trình lên men sữa chua hình

thành các hợp chất bay hơi tạo hương vị đặc trưng của sữa chua như axetaldehyd, exeton, diaxetyl Trong sữa chua có các hợp chất axetaldehyd và diaxetyl sinh ra bởi các khuẩn trong khi axeton sinh ra bởi các lipid

Một số chủng vi khuẩn lactic quan trọng thường gặp trong sản xuất sữa chua:

 Chủng Streptococcus thermophilus (S.thermophilus)

Phát triển tốt ở nhiệt độ 50oC và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37-40oC Đây là vi khuẩn chịu nhiệt điển hình, có thể chịu được nhiệt độ đun nóng lên tới 65oC trong

30 phút Trong sữa nhiệt độ 45oC, nó tạo thành những chuỗi ngắn, còn ở nhiệt độ

30oC nó tạo thành dạng cầu đôi Nó có thể tạo thành những chuỗi dài ở nồng độ

acid cao trong sữa S.Thermophilus thuộc nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình

sản xuất acid lactic từ đường với hàm lượng từ 85-98% và một lượng nhỏ các sản phẩm phụ khác nhau Vi khuẩn này thể hiện hoạt tính phân giả protein rất yếu trong sữa

 Chủng Lactobacillus bulgaricus và L.Acidophilus

Đây là hai loài vi khuẩn lactic được sử dụng phổ biến trong sữa chua

L.Bulgaricus là vi khuẩn lên men điển hình được phân lập từ sữa chua Còn L.Acidophilus là vi khuẩn lactic đường ruột Chúng phát triển tốt ở nhiệt độ 45-

50oC trong môi trường có độ acid cao Loài này tạo ra trong khối sữa đến 2.7% acid lactic từ đường lactoza

 Các chủng Bifidobacterium.ssp

Các vi khuẩn Bifidobacterium không thuộc nhóm Clostridium của các vi

khuẩn Gram dương giống như các vi khuẩn lactic khác Tế bào của vi khuẩn này có dạng hình que, hơi cong, có phân nhánh, không điển hình Mặc dù vậy người ta vẫn xem chúng như các vi khuẩn lactic vì co khả năng tạo ra phần lớn các vi khuẩn lactic trong quá trình lên men

Bifidobacteria không phát triển trong môi trường sữa bò do trong sữa bò

thiếu các yếu tố sinh trưởng cần thiết như N_axetyl_D_glucozamin

Qua việc tìm hiểu về đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các vi khuẩn có khả năng lên men tạo sữa chua ta thấy việc phối hợp một số chủng vi khuẩn lactic

sẽ góp phần làm tăng khả năng lên men của sữa chua

 Men cái dùng trong sản xuất sữa chua thường là hỗn hợp trộn của hai loại

vi sinh vật S.Thermophilus và L.bulgaricus

Mặc dù chúng có thể phát triển độc lập, nhưng khi nuôi cấy chung tốc độ sản

sinh ra acid của chúng cao hơn nhiều so với khi nuôi riêng S.Thermophilus phát

triển nhanh hơn và tạo ra cả acid lẫn khí CO2 CO2 và formate tạo ra kích thích

L.Bulgaricus phát triển Mặt khác, L.Bulgaricus có chứa enzyme phân giải protein

nên có khả năng phân tách được một số acid amine từ casein Các acid amine này

có vai trò như là các chất kích thích hoạt động cho loài S.Thermophilus Trong số

các acid amine tách được thì acid amine valin đóng vai trò quan trọng nhất Những

vi sinh vật (VSV) này chịu trách nhiệm trong việc hình thành hương vị và cấu trúc đặc trưng của sữa chua Khối sữa chua động tụ trong quá trình lên men do pH giảm

xuống S.Thermophilus chịu trách nhiệm đối với việc giảm pH xuống khoảng 5.0 ở thời điểm ban đầu L.Bulgaricus chịu trách nhiệm làm giảm pH xuống thấp hơn nữa

(tới 4.0) Những sản phẩm sau của quá trình lên men cùng nhau tạo nên hương vị của sản phẩm sữa chua: lactic acid, axetaldehyt, axeton, diaxetyl Trong sữa chua các hợp chất axetaldehyt và diaxetyl sinh ra bởi các hợp chất lipid (Viani và Horman, 1973)

Độ nhớt có một vai trò quan trọng đối với sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với các sản phẩm sữa chua lên men Hai chủng vi khuẩn sữa chua

S.Thermophilus và L.Bulgaricus có thể tạo ra các hợp chất polysaccharid có đặc

tính nhớt, do vậy có thể làm tăng độ nhớt của sản phẩm sữa chua lên men

Như vậy, S.Themophilus và L.Bulgaricus hỗ trợ lẫn nhau để quá trình lên

men diễn ra thuận lợi và cho chất lượng sản phẩm tốt Vì thế, hiện nay trong sản xuất người ta thường kết hợp 2 chủng VK này với nhau

Với những lợi ích tuyệt vời mà sữa chua đem lại cho con người, sản phẩm này ngày càng phổ biến trong cuộc sống, nó được mọi tầng lớp, mọi lứa tuổi sử dụng như 1 loại thực phẩm chức năng rất tốt cho sức khỏe mà “rẻ tiền” Tuy nhiên, trạng thái của sản phẩm này không ổn định, độ sánh của các hộp không đều (hộp sệt, hộp loãng), đôi khi còn có hiện tượng phân lớp trong quá trình bảo quản và phân phối mặc dù các nhà sản xuất đã sử dụng chất bảo quản để tránh hiện tượng này Sau khi tìm hiểu các tính chất và ứng dụng của carrageenan, tôi thấy việc ứng dụng carrageenan làm chất ổn định cho sữa chua có tính khả thi cao Vì vậy, tôi tiến hành bố trí thí nghiệm để xác định nồng độ carrageenan và các yếu tố công nghệ khác để sản xuất sản phẩm sữa chua bổ sung carrageenan đạt chất lượng cao

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Biến đổi của các thành phần dùng làm nguyên liệu sản xuất sữa chua bổ sung carrageenan

Là nguyên liệu chính trong chế biến sữa chua bổ sung carrageenan

Sữa sử dụng là sữa Ông Thọ trọng lượng 380g (nhãn trắng) là sản phẩm của công ty Sữa Việt Nam Sữa có hàm lượng các chất trong 100g gồm:

 Chất đạm :4,6g

 Chất béo: 10,9g

 Hydratcacbon: 55,4g

Yêu cầu của sữa đặc là:

 Chọn những hộp sữa còn nguyên nhãn mác, không bị phồng hoặc bóp

méo, không bị han rỉ, không bỉ hở mối ghép…còn hạn sử dụng

 Màu vàng ngà, đồng đều, không quá loãng cũng không quá đặc, dùng đũa thủy tinh nhúng vào sữa kéo lên sữa chảy xuống thành dòng liên tục đều, mịn, khi bóp 2 ngón tay không có hạt đường kết tinh lạo sạo, không vón cục hoặc dính vào thành hộp, mùi thơm ngon, không có men mốc

 Độ chua: không quá 50oT/100gam sữa đặc

2.1.1.3 Nước

Nước sử dụng để sản xuất sữa chua cần phải đạt tiêu chuẩn cho phép của nước dùng trong các ngành sản xuất thực phẩm (nước được cung cấp từ các nhà

máy nước thành phố, còn nếu lấy từ các nguồn khác thì phải xử lý để không có vi sinh vật nguy hiểm, các mầm bệnh dịch, các kim loại nặng…)

Nước dùng cho quá trình nghiên cứu là nước tiệt trùng bằng tia cực tím tại trường đại học Nha Trang

2.1.1.4 Chủng vi khuẩn lactic

Men giống sử dụng mua từ sữa chua Vinamilk trên thị trường của công ty

sữa chua Vinamilk, chứa chủ yếu là 2 chủng Streptococus Thermophilus và

Lactobacillus Bulgaricuss Do sữa chua được sản xuất trên quy mô công nghiệp nên

khả năng hoạt động của vi khuẩn giống này tương đối đồng đều Nhiệt độ phát triển của vi khuẩn này khoảng 42-45oC

 Xác định hàm lượng acid toàn phần theo TCVN 6509-1999

 Chỉ số pH: đo bằng máy đo pH

 Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Kjeldal theo TCVN 3705-1990

 Xác định tổng vi sinh vật hiếu khí, theo TCVN 4884:2005

Trong mỗi công đoạn thì thông số của quy trình được chọn dựa vào kinh nghiệm và việc tiến hành các thí nghiệm từ đó chọn ra thông số tối ưu nhất

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến

Lọ

 Sữa sử dụng là sữa đặc có đường của công ty Vinamilk, sữa được pha với nước nóng ở nhiệt độ 80oC

 Phối trộn: Sau khi phối trộn dung dịch chưa đều do đó cần khuấy, đồng thời làm nguội dung dịch xuống nhiệt độ 40-45oC để bổ sung CPVK, tiếp tục khuấy

2.2.3 BTTN thăm dò ảnh hưởng của công đoạn pha loãng đến chất lượng sản phẩm

Ở tỉ lệ nước/ sữa khác nhau thì trạng thái, mùi và vị của sản phẩm khác nhau,

vì vậy tôi BTTN theo hình 2.3 để xác định tỉ lệ nước/ sữa cho chất lượng sản phẩm

là tốt nhất

Tôi tiến hành thí nghiệm với các thông số

 Tỉ lệ carrageenan 0.15% so với dung dịch sữa

 Tỉ lệ CPVK 8% so với dung dịch sữa

 Lên men 41-43oC, 8h

 Thời gian làm lạnh 12h

Bổ sung carrageenan sau 2h lên men Sau khi thực hiện ta đánh giá cảm quan sản phẩm với các chỉ tiêu trạng thái, mùi và vị Từ đó chọn được tỉ lệ nước/sữa tốt nhất

Hình 2.2 Sơ đồ BTTN xác định tỉ lệ pha loãng

2.2.4 BTTN thăm dò ảnh hưởng của nồng độ carrageenan bổ sung đến chất lượng sản phẩm

Sau khi thăm dò được tỉ lệ sữa nước và nồng độ dung dịch carrageenan bổ sung vào dịch sữa Tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ carrageenan đến chất lượng sữa chua

 Bột carrageenan được hòa tan sau đó bổ sung vào dịch lên men sau 2h Qua thực hiện một số thí nghiệm thăm đò tôi bố trí thí nghiệm chọn nồng độ

carrageenan ở các nồng độ 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2%, 0.25% so với dung dịch sữa

 Tỉ lệ CPVK sửa dụng 8% so với dịch sữa, lên men 8h ở 41-43oC

 Sau khi thực hiện đánh giá trạng thái của sản phẩm

Làm nguội

Đánh giá cảm quan

3/1 2.25/1 2.5/1

Sữa đặc

Pha loãng với nước nóng

80oC ở các tỉ lệ nước/ sữa