Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn probiotic trong quá trình sản xuất nước cà rốt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI    NGUYỄN THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN PROBIOTIC TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC CÀ RỐT Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Mã số : 60.54.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học 1: Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy TS. Hoàng Thị Lệ Hằng HÀ NỘI - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2012 Học viên Nguyễn Thị Hạnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ quý báu từ các cá nhân và tập thể. Tôi xin chân thành cảm ơn cô giáo, TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy và TS. Hoàng Thị Lệ Hằng ñã tận tình dìu dắt, chỉ bảo cho tôi về phương pháp khoa học, ñồng thời tạo mọi ñiều kiện tốt nhất ñể tôi thực hiện ñề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin cảm ơn sự nhiệt tình giúp ñỡ của các anh chị em ñồng nghiệp trong Bộ môn Bảo quản chế biến - Viện nghiên cứu rau quả và các cán bộ nghiên cứu thuộc Phòng lên men - Viện công nghệ sinh học ñã dành cho tôi trong quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến gia ñình, người thân và bạn bè ñã luôn ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn! Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2012 Học viên Nguyễn Thị Hạnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình ix PHẦN THỨ NHẤT: MỞ ðẦU 1 1.1 ðặt vấn ñề 1 1.2 Mục ñích - yêu cầu 3 PHẦN THỨ HAI: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1 Giới thiệu chung về cà rốt 4 2.1.1 Nguồn gốc, phân bố và phân loại 4 2.1.2 Thành phần hóa học và công dụng của cà rốt 5 2.1.3 Tình hình sản xuất cà rốt trên thế giới và ở Việt Nam 6 2.1.4 Kết quả ñạt ñược từ những nghiên cứu trước ñây về sản phẩm nước cà rốt và những ñiểm cần chuẩn hóa ñể phù hợp với quy trình sản xuất nước cà rốt probiotic 7 2.2 Khái niệm về vi khuẩn probiotic 8 2.2.1 Khái niệm probiotic 8 2.2.2 Vai trò, tác dụng của vi khuẩn probiotic ñối với sức khỏe con người 10 2.3 Các chủng vi khuẩn probiotic 14 2.3.1 Tiêu chuẩn các chủng vi khuẩn probiotic 14 2.3.2 Cơ chế hoạt ñộng của vi khuẩn probiotic 19 2.3.3 Một số vi khuẩn probiotic 20 2.4 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic 24 2.4.1 Khái niệm về thực phẩm probiotic 24 2.4.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic trên thế giới 27 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iv 2.4.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic ở Việt Nam 27 2.5 Giới thiệu tiêu chuẩn vi sinh và tiêu chuẩn cảm quan của nước quả có thịt quả và nước quả lên men 28 PHẦN THỨ BA: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 3.1 Vật liệu, thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 30 3.1.1 Vật liệu nghiên cứu 30 3.1.2 Thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 31 3.2 Nội dung nghiên cứu 31 3.2.1 Chuẩn hóa một số thông số kỹ thuật trong quy trình chế biến nước cà rốt. 31 3.2.2 Lựa chọn chủng vi khuẩn probiotic thích nghi trên môi trường nước cà rốt. 31 3.2.3 Xác ñịnh số lượng vi khuẩn probiotic bổ sung vào nước cà rốt trong quy trình sản xuất nước cà rốt probiotic không lên men 31 3.2.4 Xác ñịnh tỷ lệ tiếp giống phù hợp cho quá trình lên men trong quy trình sản xuất nước cà rốt lên men probiotic 32 3.2.5 Xác ñịnh hàm lượng ñường bổ sung vào nước cà rốt trước khi lên men 32 3.2.6 ðánh giá chất lượng của 02 sản phẩm: nước cà rốt probiotic không lên men và nước cà rốt probiotic lên men. ðưa ra quy trình hoàn thiện chế biến 02 sản phẩm này. 32 3.3 Phương pháp nghiên cứu 33 3.3.1 Quy trình và thuyết minh quy trình 33 3.3.2 Bố trí thí nghiệm 36 3.3.3 Các phương pháp phân tích 41 PHẦN THỨ TƯ: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 4.1 Chuẩn hóa một số thông số kỹ thuật trong quy trình chế biến nước cà rốt. 44 4.1.1 Chuẩn hóa chế ñộ xử lý nhiệt cho cà rốt nguyên liệu 44 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… v 4.1.2 Chuẩn hóa tỷ lệ phối chế hàm lượng ñường và axít hữu cơ 46 4.1.3 Nghiên cứu xác ñịnh chế ñộ thanh trùng cho nước cà rốt trước khi bổ sung vi khuẩn probiotic ñể ñảm bảo chất lượng nước cà rốt trong quá trình bảo quản ở 4 - 6 0 C 47 4.2 Lựa chọn chủng vi khuẩn probiotic thích nghi trên môi trường nước cà rốt. 51 4.3 Xác ñịnh số lượng vi khuẩn probiotic bổ sung vào nước cà rốt trong quy trình sản xuất nước cà rốt probiotic không lên men 55 4.4 Xác ñịnh tỷ lệ tiếp giống phù hợp cho quá trình lên men và xác ñịnh ñộng thái của quá trình lên men trong quy trình sản xuất nước cà rốt lên men probiotic 58 4.5 Xác ñịnh hàm lượng chất khô hòa tan ban ñầu của dịch cà rốt trước khi lên men 64 4.6 ðánh giá chất lượng của 02 sản phẩm: nước cà rốt probiotic không lên men và nước cà rốt probiotic lên men. ðưa ra quy trình hoàn thiện chế biến 02 sản phẩm này 66 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 79 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A Axít hữu cơ FAO Tổ chức lương thực thế giới HSTH Hiệu suất thu hồi S.lg vk Số lượng vi khuẩn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN Thí nghiệm TSS Chất khô hòa tan tổng số VK Vi khuẩn WHO Tổ chức y tế thế giới Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Tiêu chuẩn lựa chọn vi khuẩn probiotic 15 Bảng 4.1. Ảnh hưởng của chế ñộ xử lý nhiệt ñến hiệu suất thu hồi và chất lượng cảm quan của dịch cà rốt 44 Bảng 4.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế hàm lượng chất khô hòa tan và axít hữu cơ tới chất lượng cảm quan của nước cà rốt 46 Bảng 4.3. Ảnh hưởng của công thức thanh trùng ñến chất lượng cảm quan của nước cà rốt sau khi rót chai 47 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của công thức thanh trùng ñến một số chỉ tiêu vi sinh vật và chất lượng cảm quan của nước cà rốt sau thời gian bảo ôn. 49 Bảng 4.5. Sự biến ñổi các chỉ tiêu vi sinh vật của nước cà rốt thanh trùng theo công thức CT26 trong 2 tháng bảo quản ở 4 - 6 0 C 50 Bảng 4.6. Sự biến ñổi chất lượng cảm quan của nước cà rốt thanh trùng theo công thức CT26 trong 2 tháng bảo quản ở 4 - 6 0 C 50 Bảng 4.7. Xác ñịnh lượng vi khuẩn probiotic của các chủng khác nhau sống trong nước cà rốt theo thời gian bảo quản ở 4 - 6 0 C 51 Bảng 4.8. Sự biến ñổi thành phần hóa học của nước cà rốt trong thời gian bảo quản ở 4 - 6 0 C khi bổ sung các chủng probiotic khác nhau 53 Bảng 4.9. Sự biến ñổi chất lượng cảm quan của nước cà rốt trong thời gian bảo quản ở 4 - 6 0 C khi bổ sung các chủng probiotic khác nhau 54 Bảng 4.10. Xác ñịnh lượng vi khuẩn L. acidophilus sống trong nước cà rốt khi bổ sung với lượng ban ñầu khác nhau 56 Bảng 4.11. Sự biến ñổi thành phần hóa học và chất lượng cảm quan của nước cà rốt khi bổ sung L. acidophilus với số lượng ban ñầu khác nhau trong thời gian bảo quản ở 4 - 6 0 C 57 Bảng 4.12. Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống vi khuẩn L. acidophilus ñến ñộng thái của quá trình lên men nước cà rốt 59 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… viii Bảng 4.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống vi khuẩn L. acidophilus ñến chất lượng cảm quan của nước cà rốt trong quá trình lên men 61 Bảng 4.14. Sự biến ñổi số lượng vi khuẩn L. acidophilus và một số chỉ tiêu hóa học của nước cà rốt lên men trong thời gian bảo quản ở 4 - 6 0 C 62 Bảng 4.15. Sự biến ñổi chất lượng cảm quan của nước cà rốt probiotic lên men trong thời gian bảo quản ở 4 - 6 0 C 64 Bảng 4.16. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan ban ñầu ñến chất lượng của nước cà rốt lên men 65 Bảng 4.17. Kết quả xác ñịnh các chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm nước cà rốt probiotic không lên men và nước cà rốt probiotic lên men 66 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… ix DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Quy trình chế biến nước cà rốt probiotic không lên men và nước cà rốt lên men probiotic 33 Hình 4.1. Nước cà rốt probiotic không lên men 68 Hình 4.2. Nước cà rốt probiotic lên men 68 Hình 4.3. Quy trình hoàn thiện chế biến nước cà rốt probiotic không lên men và nước cà rốt lên men probiotic 69 [...]... ng vi khu n probiotic trong quá trình s n xu t nư c cà r t” Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………… 2 1.2 M c ñích - yêu c u 1.2.1 M c ñích Nghiên c u l a ch n ch ng vi khu n probiotic thích h p và ng d ng ñư c ch ng vi khu n này trong quy trình s n xu t nư c cà r t 1.2.2 Yêu c u - Chu n hóa ñư c m t s thông s k thu t trong quy trình ch bi n nư c cà r t - L... nư c cà r t - T l ph i ch ñư ng và axít: Do nư c cà r t probiotic có b sung vi khu n probiotic s ng nên nh ng vi khu n này s s d ng cơ ch t trong nư c cà Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………… 7 r t ñ cung c p cho quá trình trao ñ i ch t, t o ra axít h u cơ và các s n ph m ph khác Ngay c trong ñi u ki n b o qu n nhi t ñ th p, quá trình trao ñ i ch t c a vi. .. s ng ñư c trong ñó, nên quá trình thanh trùng ph i ñư c th c hi n trư c khi b sung vi khu n probiotic vào nư c cà r t (t c là trư c khi rót chai) Như v y, ch ñ thanh trùng nư c cà r t sau khi rót chai trong quy trình trên ñây s không phù h p Trong ñ tài này, chúng tôi nghiên c u xác ñ nh ch ñ thanh trùng nư c cà r t trư c khi b sung vi khu n probiotic, nh m ñ m b o ch t lư ng vi sinh c a s n ph m và... nư c qu probiotic lên men Nư c qu probiotic không lên men có th gi ñư c hương v t nhiên c a nguyên li u, nhưng lư ng vi khu n b sung vào nư c qu s ph i ñ l n ñ có ý nghĩa c i thi n s c kh e khi s d ng, do trong quá trình s n xu t không có s tăng sinh kh i t nhiên Ngư c l i, trong s n xu t nư c qu probiotic lên men x y ra quá trình lên men lactic c a vi khu n probiotic, làm tăng sinh kh i c a vi khu... vi khu n probiotic v n di n ra v i cư ng ñ nh Khi ñó, hàm lư ng ñư ng và axít h u cơ trong nư c cà r t probiotic s b thay ñ i Vì lý do này, chúng tôi ti n hành chu n hóa t l ph i ch ñư ng và axít cho nư c cà r t ñ phù h p v i quy trình ch bi n nư c cà r t probiotic - Nhi t ñ và th i gian thanh trùng: Do nư c cà r t probiotic ph i ñ m b o các ñi u ki n thích h p ñ vi khu n probiotic s ng ñư c trong ñó,... - L a ch n ñư c ch ng vi khu n probiotic thích nghi trên môi trư ng nư c cà r t ð i v i s n ph m nư c cà r t probiotic không lên men - Xác ñ nh ñư c s lư ng vi khu n probiotic phù h p ñ b sung vào nư c cà r t ð i v i s n ph m nư c cà r t lên men probiotic - Xác ñ nh ñư c t l ti p gi ng phù h p và ñ ng thái c a quá trình lên men; - Xác ñ nh ñư c hàm lư ng ñư ng b sung vào nư c cà r t trư c khi lên men... do s thay ñ i h vi khu n ñư ng ru t bao g m c nhi m trùng (Shanahan, 2000) S d ng vi khu n probiotic ñư ng u ng có kh năng n ñ nh hàng rào mi n d ch niêm m c ru t thông qua vi c gi m s sinh ra các cytokin th i kỳ ti n vi m c c b Có 15 nghiên c u ñã báo cáo v vi c s d ng probiotic trong b nh vi m ñư ng ru t - b n báo cáo v vi m loét ñ i tràng, sáu báo cáo v b nh Crohn (là m t b nh vi m gây loét ñư... Vrese, 2001) Như v y, ñ nh nghĩa v vi khu n probiotic ñã ñư c thay ñ i qua r t nhi u công trình nghiên c u G n ñây, các nghiên c u t p trung ch y u vào l i ích ñ i v i s c kh e c a probiotic, cũng như v b o ñ m s s ng sót c a các vi khu n này khi trong vùng d dày-ru t và các lo i th c ph m ñ v n chuy n chúng vào trong cơ th con ngư i 2.2.2 Vai trò, tác d ng c a vi khu n probiotic ñ i v i s c kh e con ngư... ch c năng như prebiotic, probiotic, vitamin, khoáng ch t, các lo i d u cá và các sterol th c v t Vi c s d ng các vi khu n probiotic trong ch bi n th c ph m nh m m c ñích c i thi n s c kh e ngư i tiêu dùng ñã ñư c th c hi n trong kho ng 20 năm qua (Krasaekoopt et al., 2007) Probiotic ñư c ñ nh nghĩa là nh ng vi khu n có l i s ng trong ñư ng tiêu hóa Chúng ñư c m nh danh là vi khu n t t b ng” vì chúng... t s thông s k thu t trong quy trình ch bi n nư c cà r t trên ñây c n ñư c chu n hóa ñ phù h p v i nư c cà r t probiotic bao g m: - Ch ñ x lý nhi t: Nư c cà r t s n xu t theo quy trình như trên s d ng phương pháp h p ñ x lý nguyên li u Tuy nhiên, phương pháp này không phù h p trong ñi u ki n trang thi t b ch bi n th c ph m t i các nhà máy hi n nay Vì v y, trong ñ tài này chúng tôi nghiên c u ch ñ x lý . nước cà rốt trong quy trình sản xuất nước cà rốt probiotic không lên men 31 3.2.4 Xác ñịnh tỷ lệ tiếp giống phù hợp cho quá trình lên men trong quy trình sản xuất nước cà rốt lên men probiotic. chọn chủng vi khuẩn probiotic thích nghi trên môi trường nước cà rốt. 51 4.3 Xác ñịnh số lượng vi khuẩn probiotic bổ sung vào nước cà rốt trong quy trình sản xuất nước cà rốt probiotic không. Hình 3.1. Quy trình chế biến nước cà rốt probiotic không lên men và nước cà rốt lên men probiotic 33 Hình 4.1. Nước cà rốt probiotic không lên men 68 Hình 4.2. Nước cà rốt probiotic lên