Nước cà chua bổ sung probiotic

iii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các Thầy Cô trong bộ môn Công nghệ sinh học trƣờng ĐH Bách Khoa TP.HCM đã nhiệt tình dạy dỗ chúng em trong suốt những năm học vừa qua. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS TS. Nguyễn Thúy Hƣơng đã dành nhiều thời gian và tâm huyết hƣớng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy cô trong Hội đồng phản biện đã dành thời gian đọc và nhận xét luận văn này. Trong quá trình làm luận văn, không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Kính chúc quý thầy cô và các bạn sức khỏe, thành đạt. TP. Hồ Chí Minh, tháng 1/2011 Hồ Thị Bích Phƣơng iv TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài “Nƣớc cà chua bổ sung probiotic” đƣợc thực hiện để xác định sự phù hợp của nƣớc ép cà chua nhƣ một nguyên liệu cho sản phẩm probiotic bởi vi khuẩn lactic Bifidobacterium bifidum. Cà chua sau khi đƣợc chà để thu pure, đƣợc đồng hóa, pha loãng theo tỉ lệ nƣớc ép cà chua : nƣớc là 1 : 1, bổ sung 17g đƣờng sucrose, 0.2 g muối ăn trong 100ml dịch cà chua, thanh trùng và lên men với tác nhân Bifidobacterium bifidum, trong 48 giờ ở pH 4.5– 5, nhiệt độ 37 o C. Sản phẩm có vị chua ngọt nhẹ, cung cấp một lƣợng vi khuẩn probiotic sống từ 10 8 – 10 10 CFU/ml. Sản phẩm vẫn giữ đƣợc tình trạng tốt nếu đƣợc bảo quản ở nhiệt độ lạnh 4 – 6 o C trong khoảng 4 tuần. Sản phẩm này cũng có thể tự tạo ở qui mô gia đình. Nguyên liệu nƣớc ép cà chua đã đƣợc khảo sát ở các điều kiện để vi khuẩn probiotic có thể đóng vai trò chủ đạo trong suốt quá trình lên men tạo sản phẩm probiotic dạng thực phẩm. Probiotic nƣớc ép cà chua có thể phục vụ nhƣ là một thức uống sức khỏe cho ngƣời ăn chay hoặc những ngƣời tiêu dùng bị dị ứng các sản phẩm sữa. Kết quả của đề tài là nền tảng cho những nghiên cứu sâu hơn để hoàn thiện thức uống này, nhằm góp phần xây dựng một dòng sản phẩm mới cho thị trƣờng thực phẩm trong nƣớc. v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT LUẬN VĂN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC ĐỒ THỊ xi MỞ ĐẦU xii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PROBIOTIC. 1 1.1.1 Định nghĩa probiotic. 1 1.1.2 Giới thiệu nhóm vi khuẩn sử dụng làm probiotic. 2 1.1.3 Cơ chế tác động của vi khuẩn probiotic. 3 1.1.4 Một số sản phẩm probiotic hiện nay trên thị trƣờng. 4 1.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC. 5 1.2.1 Các nghiên cứu trong nƣớc. 5 1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nƣớc. 7 1.3 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN BIFIDOBACTERIA 8 1.3.1 Phân loại 8 1.3.2 Đặc điểm hình thái. 8 1.3.3 Đặc điểm sinh lý. 9 1.3.3.1 Dạng hô hấp. 9 1.3.3.2 Nhiệt độ. 10 1.3.3.3 pH 10 1.3.4 Đặc điểm sinh hóa và nhu cầu dinh dƣỡng của Bifidobacterium. 10 1.3.4.1 Đặc điểm sinh hóa. 10 1.3.4.2 Nhu cầu dinh dƣỡng. 10 1.3.4.3 Chuyển hóa sắt. 11 1.3.4.4 Chuyển hóa vitamin. 11 1.3.4.5 Sản xuất acid amin. 11 1.3.4.6 Sản xuất chất kháng sinh và kháng khuẩn. 12 vi 1.3.5 Đặc điểm enzyme và con đƣờng chuyển hóa hexose 12 1.3.5.1 Đặc điểm enzyme. 12 1.3.5.2 Con đƣờng chuyển hóa các hexose. 12 1.3.6 Đặc điểm di truyền. 13 1.4 SỰ PHÂN BỐ CỦA VI KHUẨN BIFIDOBACTERIA 13 1.4.1 Tồn tại trong ruột ngƣời 13 1.4.2 Tồn tại trong động vật. 15 1.4.3 Tồn tại trong nguồn khác. 15 1.5 CÁC ỨNG DỤNG CỦA VI KHUẨN BIFIDOBACTERIA. 16 1.5.1 Tăng cƣờng hệ thống miễn dịch. 16 1.5.2 Giảm bớt triệu chứng dị ứng lactose. 17 1.5.3 Ngăn ngừa bệnh tiêu chảy. 17 1.5.4 Ngăn ngừa ung thƣ. 18 1.5.5 Kháng lại vi khuẩn gây bệnh. 18 1.6 GIỚI THIỆU VỀ CÀ CHUA. 19 1.6.1 Nguồn gốc. 19 1.6.2 Phân loại cà chua theo thực vật học. 20 1.6.3 Thành phần cấu tạo trái cà chua. 21 1.6.4 Thành phần hóa học của trái cà chua. 22 1.6.5 Giá trị sử dụng của trái cà chua. 24 1.6.6 Một số sản phẩm chế biến từ trái cà chua 25 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 27 2.1 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, MÔI TRƢỜNG. 27 2.1.1 Giống vi sinh vật. 27 2.1.2 Hóa chất, nguyên vật liệu. 27 2.1.2.1 Môi trƣờng. 27 2.1.2.2 Hóa chất. 27 2.1.2.3 Thiết bị và dụng cụ sử dụng. 27 2.1.2.4 Nguyên liệu lên men. 27 2.2 PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM. 28 2.2.1 Trình tự thí nghiệm. 28 2.2.2 Các nội dung thí nghiệm. 29 2.2.2.1 Xử lí giống 29 vii 2.2.3 Khảo sát qui trình tạo sản phẩm. 29 2.2.4 Khảo sát điều kiện lên men. 31 2.2.4.1 Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng đƣờng sucrose đến quá trình lên men và chất lƣợng sản phẩm. 31 2.2.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ giống cấy ban đầu đến quá trình lên men và chất lƣợng sản phẩm 32 2.2.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên men: 33 2.2.4.4 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ………………………………………….34 2.2.4.5 Khảo sát ảnh hƣởng của pH 35 2.2.4.6 Khảo sát tỉ lệ pha loãng nƣớc ép cà chua trƣớc khi lên men 36 2.2.4.7 Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng muối đến quá trình lên men và chất lƣợng sản phẩm 37 2.2.4 Khảo sát và đánh giá chất lƣợng sản phẩm. 38 2.2.4.1 Khảo sát chỉ tiêu cảm quan. 39 2.2.4.2 Khảo sát chỉ tiêu vi sinh. 39 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 39 2.3.1 Phƣơng pháp hóa lý 39 2.3.1.1 Phƣơng pháp xác định pH. 39 2.3.1.2 Phƣơng pháp xác định nồng độ chất khô ( o Brix) 40 2.3.1.3 Hàm lƣợng acid lactic (%) 40 2.3.2 Phƣơng pháp vi sinh. 40 2.3.3 Phƣơng pháp đánh giá cảm quan. 40 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 41 3.1 MỘT SỐ KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA BIFIDOBACTERIUM BIFIDUM – TÁC NHÂN VI SINH VẬT SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI. 41 3.1.1 Quan sát vi thể - đại thể. 41 3.1.2 Tăng sinh giống trên môi trƣờng MRS. 42 3.1.3 Chuyển giống vào môi trƣờng trung gian sữa gầy. 42 3.1.4 Xử lý nguyên liệu trái cà chua. 43 3.2 KHẢO SÁT QUI TRÌNH LÊN MEN VÀ TẠO SẢN PHẨM. 44 3.2.1 Khảo sát hàm lƣợng đƣờng bổ sung. 44 3.2.2 Khảo sát tỉ lệ giống cấy. 46 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ. 50 3.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng của pH. 52 viii 3.2.5 Khảo sát tỉ lệ pha loãng pure cà chua trƣớc lên men. 54 3.2.6 Khảo sát hàm lƣợng muối bổ sung. 57 3.2.7 Đánh giá cảm quan sản phẩm. 60 3.2.7.1 Chỉ tiêu cảm quan. 60 3.2.7.2. Chỉ tiêu vi sinh. 61 3.2.8 Khảo sát số lƣợng vi khuẩn probiotic trong thời gian bảo quản. 61 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 63 4.1 KẾT LUẬN. 63 4.2 ĐỀ NGHỊ. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 69 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các giống khác nhau của vi khuẩn lactic. 2 Bảng 1.2. Một số sản phẩm Probiotic hiện nay trên thị trƣờng. 4 Bảng 1.3. Các loài Bifidobacteria tồn tại trong hệ đƣờng ruột ở ngƣời. 14 Bảng 1.4. Các loài Bifidobacteria tồn tại trong hệ đƣờng ruột động vật. 15 Bảng 1.5. Quá trình chín của trái cà chua. 21 Bảng 1.6. Thành phần hóa học của trái cà chua. 22 Bảng 1.7. Hàm lƣợng lycopen trong cà chua và một số sản phẩm khác từ cà chua, trong vài loại trái cây khác. 24 Bảng 3.1. Tƣơng quan thời gian chần, nhiệt độ chần và hiệu suất chần cà chua. 43 Bảng 3.2 Khảo sát hàm lƣợng đƣờng bổ sung vào dịch cà chua lên men. 45 Bảng 3.3 Khảo sát tỉ lệ giống cấy. 47 Bảng 3.4 Tƣơng quan tỉ lệ giống cấy, thời gian lên men và hàm lƣợng acid lactic. 48 Bảng 3.5 Tƣơng quan thời gian lên men và số lƣợng vi khuẩn probiotic. 50 Bảng 3.6 Khảo sát nhiệt độ lên men. 50 Bảng 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng của pH 52 Bảng 3.8 Thành phần nƣớc ép cà chua ở các nồng độ pha loãng 54 Bảng 3.9 Khảo sát tỉ lệ pha loãng cà chua : nƣớc 55 Bảng 3.10 Khảo sát hàm lƣợng muối bổ sung. 58 Bảng 3.11 Đánh giá chất lƣợng cảm quan sản phẩm qua phƣơng pháp phép thử cho điểm chất lƣợng. 60 Bảng 3.11 Chỉ tiêu vi sinh trong sản phẩm 61 Bảng 3.12 Chất lƣợng sản phẩm trong điều kiện bảo quản ở nhiệt độ 4 o C 61 x DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Bacterium bifidum. 8 Hình 1.2 Trái cà chua . 19 Hình1.3. Nƣớc cà chua ép nguyên chất . 26 Hình1.4. Bột nhão cà chua 26 Hình1.5. Sốt cà chua và cà chua đóng hộp. 26 Hình 2.1 Sơ đồ trình tự thí nghiệm. 28 Hình 2.2 Sơ đồ khối quá trình tạo sản phẩm 30 Hình 2.1. Sơ đồ khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng đƣờng sucrose 32 Hình 2.2. Sơ đồ khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ giống cấy. 33 Hình 2.3. Sơ đồ khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên men. 34 Hình 2.4. Sơ đồ khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ. 35 Hình 2.5. Sơ đồ khảo sát ảnh hƣởng của pH 36 Hình 2.6. Sơ đồ khảo sát ảnh hƣởng của pha loãng trƣớc lên men. 37 Hình 2.7. Sơ đồ khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ muối. 38 Hình 3.1 Hình khuẩn lạc Bifidobacterium bifidum 41 Hình 3.2 Hình nhuộm Gram vi khuẩn Bifidobacterium bifidum 41 Hình 3.3 Pure cà chua thu đƣợc sau khi chà. 44 Hình 3.4 Mẫu nƣớc ép cà chua ở 3 tỉ lệ pha loãng. 54 Hình 3.5. Mẫu sản phẩm sau lên men ở 3 tỉ lệ pha loãng. 56 Hình 3.6 Mẫu lên men bổ sung các hàm lƣợng muối khác nhau. 58 Hình3.7 Sản phẩm nƣớc ép cà chua bổ sung probiotic. 59 Hình 4.1 Sơ đồ qui trình tạo sản phẩm “Nƣớc ép cà chua bổ sung probiotic” 63 xi DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1 Đƣờng cong sinh trƣởng của Bifidobacterium bifidum trong môi trƣờng sữa gầy (3%) 42 Đồ thị 3.2 Tƣơng quan giữa hàm lƣợng đƣờng bổ sung và acid lactic. 46 Đồ thị 3.3 Tƣơng quan giữa tỉ lệ giống cấy và hàm lƣợng acid lactic, độ Brix. 48 Đồ thị 3.4 Tƣơng quan tỉ lệ giống, thời gian lên men và hàm lƣợng acid lactic. 49 Đồ thị 3.5 Tƣơng quan nhiệt độ lên men và hàm lƣợng acid lactic. 51 Đồ thị 3.6 Tƣơng quan hàm lƣợng acid lactic, độ Brix, số lƣợng vi khuẩn lactic với pH . 53 Đồ thị 3.7 Tƣơng quan giữa tỉ lệ pha loãng cà chua : nƣớc và hàm lƣợng acid lactic. 55 Đồ thị 3.8 Tƣơng quan hàm lƣợng muối bổ sung và hàm lƣợng acid lactic. 58 xii MỞ ĐẦU Trong những thập niên gần đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát minh ra nhiều sản phẩm sinh học có chức năng probiotic. Chúng là các vi sinh vật sống, có vai trò tác động trực tiếp đến hệ vi sinh vật đƣờng ruột và gián tiếp cải thiện tình trạng sức khỏe con ngƣời. Vi khuẩn Bifidobacteria là một trong những nhóm vi sinh vật quan trọng đối với sức khỏe của con ngƣời. Bifidobabcterum đƣợc tìm thấy trong các mẫu phân của trẻ sơ sinh trong tuần đầu tiên còn bú sữa mẹ. Chính những tác động theo hƣớng có lợi cho cơ thể mà trên thị trƣờng đã xuất hiện hàng loạt những sản phẩm chức năng liên quan đến bifidobacteria, với mục đích tăng cƣờng sức khỏe của con ngƣời và động vật. Ngày nay, các sản phẩm thực phẩm chứa vi sinh vật rất phổ biến nhƣ sữa chua, sữa bột dành cho trẻ em, sản phẩm phomai… Trong đó, loài Bifidobacterium bifidum, Bifidobacteria breve, Bifidobacteria longum đang đƣợc ứng dụng phổ biến trong các sản phẩm sữa giàu dinh dƣỡng và sản phẩm sữa lên men. Ở Việt Nam, có rất ít công trình nghiên cứu về Bifidobacteria. Mức độ đa dạng về các sản phẩm liên quan đến Bifidobacteria còn hạn chế. Đề tài luận văn “ Nƣớc ép cà chua bổ sung probiotic” với tác nhân vi sinh vật là Bifidobacterium bifidum góp phần làm đa dạng hóa dòng sản phẩm probiotic cho thị trƣờng thực phẩm trong nƣớc. [...]... B2 trong cà chua rất bền, bảo quản lâu dài chỉ hao tổn khoảng 12% 100g phần cà chua ăn đƣợc chứa 29kcal, đó là nguồn thực phẩm quan trọng cho ngƣời muốn giảm cân [36] Bảng 1.7 Hàm lƣợng lycopen trong cà chua và một số sản phẩm khác từ cà chua, trong vài loại trái cây khác Trái cây hoặc sản phẩm từ trái cà chua Hàm lƣợng lycopen (µg/g trọng lƣợng ƣớt) Cà chua tƣơi 8,8 – 42 Sốt cà chua 62 Cà chua cô đặc... khác nhau nhƣ sau: Cà chua đóng hộp (tomato preserves), nƣớc ép cà chua, cà chua nghiền (tomato pulp), pure cà chua, cà chua cắt nhỏ (diced tomato), bột nhão cà chua (tomato paste) Các sản phẩm này đều đƣợc đóng gói theo dạng đóng hộp, bao bì nhiều lớp, và đều phải qua thanh trùng sản phẩm Sản phẩm cà chua sấy khô gồm bột cà chua, cà chua nguyên quả, cắt đôi và cắt mỏng sấy Những sản phẩm này đƣợc... phẩm chứa cà chua nhƣ súp cà chua, nƣớc sốt cà chua, ketchup thƣờng đƣợc sản xuất từ cà chua chín đỏ, sản phẩm đƣợc đóng hộp và tiệt trùng hoặc đƣợc bao gói bằng kĩ thuật khác, bảo quản lạnh, đông lạnh nếu sản phẩm có độ ẩm lớn hoặc bảo quản ở nhiệt độ thƣờng nếu sản phẩm đã đƣợc sấy khô [14] Hình1.3 Nƣớc cà chua ép nguyên chất [36] Hình1.4 Bột nhão cà chua [36] Hình1.5 Sốt cà chua và cà chua đóng... Trái cà chua [36] 19 Chƣơng 1 Tổng quan tài liệu 1.6.2 Phân loại cà chua theo thực vật học Cà chua thuộc chi Lycopersicon Tourn, họ Cà (Solanaceae) Ở nƣớc ta, giống cà chua đang đƣợc trồng chủ yếu thuộc 3 nhóm sau: Cà chua hồng: là loại cà chua đƣợc trồng phổ biến hiện nay, quả có hình dạng nhƣ quả hồng, không có múi hoặc múi không rõ Có thể dùng ăn tƣơi hay chế biến do thịt quả đặc Giống cà chua này... ngon, tuy nhiên cây chống chịu sâu bệnh kém so với cà chua múi Cà chua múi: quả to, có nhiều ngăn tạo thành múi Quả có vị chua, nhiều hạt, ăn không ngon Loại cà chua này có thời gian sinh trƣởng dài, năng suất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt nhƣng chất lƣợng quả kém so với cà chua hồng nên ít đƣợc trồng Cà chua quả nhỏ: thƣờng đƣợc gọi là cà chua bi, đƣợc trồng rải rác ở các vùng núi cao, vùng... Nƣớc ép cà chua 50 – 116 Cà chua ketchup 99 – 134,4 Sốt Pizza 127,1 Dƣa hấu 23 – 72 Ổi hồng 54 Bƣởi hồng 33,6 Đu đủ 20 – 53 [31] Mùi vị cà chua: Mùi vị cà chua có đặc điểm phức tạp đƣợc xác định bởi hỗn hợp các thành phần nhƣ đƣờng, acid, và một số lƣợng lớn các chất dễ bay hơi nhƣ aldehyde, ketone và alcohol (Buttery, 1993; Baldwin và cộng sự, 2000) [13] 1.6.5 Giá trị sử dụng của trái cà chua Cà chua. .. thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19, cà chua đƣợc xếp vào cây thực phẩm có giá trị Cà chua trồng phổ biến khắp thế giới và thuộc nhóm rau củ có diện tích trồng lớn nhất chỉ sau khoai tây [36] Ở Việt Nam, cà chua đƣợc trồng chỉ mới hơn 100 năm nay Điều kiện thiên nhiên, khí hậu và đất đai của nƣớc ta rất thích hợp cho cà chua sinh trƣởng và phát triển, nên diện tích trồng cà chua ngày càng đƣợc mở rộng trong những... số trƣờng hợp, cà chua có thể có tác động bất lợi nhƣ đối với những ngƣời bị sỏi thận, bệnh gút Tuy nhiên khi so sánh với một số loài rau khác thì cà chua có chứa ít purin hơn cà rốt, khoai tây và bắp cả, có chứa ít acid oxalic hơn củ cải, dƣa leo và rau diếp [36] 1.6.6 Một số sản phẩm chế biến từ trái cà chua Cà chua có thể chế biến thành một số loại sản phẩm khác nhau nhƣ sau: Cà chua đóng hộp (tomato... tài liệu Đƣờng: hàm lƣợng đƣờng chiếm khoảng 1/2 tổng chất khô trong quả cà chua Đƣờng tự do trong cà chua phần lớn là đƣờng khử Sacchrose tìm thấy trong cà chua với lƣợng không đáng kể Đƣờng khử trong cà chua chủ yếu là glucose và fructose chiếm tỉ lệ glucose/fructose khoảng 46/54 Polysacchride chiếm khoảng 0,7% trong nƣớc ép cà chua; trong đó pectin và arabinogalactan chiếm gần 50%, xylan và arabinoxylan... 1/8 tổng hàm lƣợng chất khô trong trái cà chua Acid trong trái cà chua chủ yếu là acid citric, acid malic và một lƣợng nhỏ acid tartaric, succinic, acetic và oxalic …[14] Tỷ số đƣờng và acid quyết định vị của cà chua Khoáng chất: trong số các khoáng chất có mặt trong cà chua, Sắt là khoáng chất quan trọng nhất về mặt cung cấp chất dinh dƣỡng Một ly nƣớc ép cà chua cung cấp khoảng 2,0 mg sắt ở dạng . “Nƣớc cà chua bổ sung probiotic đƣợc thực hiện để xác định sự phù hợp của nƣớc ép cà chua nhƣ một nguyên liệu cho sản phẩm probiotic bởi vi khuẩn lactic Bifidobacterium bifidum. Cà chua sau. 1.1. Bacterium bifidum. 8 Hình 1.2 Trái cà chua . 19 Hình1.3. Nƣớc cà chua ép nguyên chất . 26 Hình1.4. Bột nhão cà chua 26 Hình1.5. Sốt cà chua và cà chua đóng hộp. 26 Hình 2.1 Sơ đồ trình. lƣợng muối khác nhau. 58 Hình3.7 Sản phẩm nƣớc ép cà chua bổ sung probiotic. 59 Hình 4.1 Sơ đồ qui trình tạo sản phẩm “Nƣớc ép cà chua bổ sung probiotic 63 xi DANH MỤC ĐỒ THỊ