Ứng dụng quá trình lên men trong sản xuất phomat

BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Ứng dụng trình lên men sản xuất phomat I Lý chọn đề tài - Phomat sản phẩm lên men chế biến từ sữa (sữa bò, sữa dê…) với tham gia nhóm vi sinh vật - Phomat thực phẩm có mùi vị thơm ngon, có giá trị dinh dưỡng cao, kích thích trình tiết dịch tiêu hóa, tăng khả đồng hóa thức ăn… - Phomat ăn phù hợp cho việc du lịch dễ mang theo, bảo quản lâu có nhiều chất béo, protein, canxi, phot pho… - Là sản phẩm có từ lâu đời liên tục phát triển ngày Nó thường có bữa ăn người khắp giới, đặc biệt Châu Âu Châu Mỹ - Mỗi loại có mùi vị đặc trưng khác tùy thuộc vào nguyên liệu cách chế biến - Trên giới, có địa phương chuyên sản xuât loại phomat tên địa phương đặt tên cho loại mà họ sản xuất - Có thể sản xuất phomat phương pháp thủ công truyên thống Nhưng ngày nay, với nhu cầu lớn mặt số BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA lượng lẫn chất lượng, phomat sản xuất quy mô công nghiệp - Tuy phomat thực phẩm chủ yếu có ý nghĩa thiết thực việc cao chất lượng sống II Tổng quan mai Lịch sử hình thành - Người ta cho phomat làm từ 7000 - 4000 năm TCN Trước tiên khám phá lái buôn người A Rập khả đông sữa dày cừu - Họ mang nghệ thuật làm phomat đến Châu Âu phát triển nước La Mã, Anh… - Hoạt động xâm lược nước thuộc địa đưa công nghệ làm phomat khắp giới - Ngày nay, phomat sản xuất 10 triệu năm với 500 loại khác Nguyên liệu - Sữa: Sữa bò, dê, cừu… dạng sữa tươi, sữa tách phần béo sữa gầy - Chất béo - Giống vi sinh vật - Các enzyme - Phụ gia nguyên liệu khác BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Quy trình sản xuất - Giai đoạn làm đông sữa - Giai đoạn nén ép cục đông sữa để tách sữa - Giai đoạn muối - Giai đoạn ủ chín Phân loại - Phân loại theo tác nhân đông tụ Tác nhân đông tụ casein rennin hay acid (vd: Cottage…) - Phân loại theo hàm lượng nước Pho mai cứng: 67% - Phân loại theo lượng béo Béo cao: >60% Đầy béo: 45 - 60% 3 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Béo vừa: 25 - 45% Béo thấp: 10 - 25% Không béo: 6mM Riêng phân tử κ-casein chứa nhóm phosphate tồn dạng hoà tan kể có mặt lượng tương đối lớn Ca2+ κ-casein tương tác kỵ nước với αs1, αs2, βcasein làm cho protein nầy tan nước Cứ phần κ-casein tạo dạng hạt keo với 10 phần αs1, αs2 β-casein Về mặt cấu trúc, casein nhạy cảm với Ca2+ (αs1, αs2 β-casein) liên kết kỵ nước với tạo thành phần nhân hạt keo Phân tử κ-casein có 2/3 kỵ nước phần nầy liên kết với nhân hạt keo, phần hiếu nước hướng tạo nên cấu trúc dạng “lông nhím” khiến hạt keo tiếp xúc với nhau, đảm bảo độ tan protein BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA • Hình : Trên: Cấu tạo micelle casein Chú thích : A: micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphat canxi; D: κ -casein; E: nhóm phosphat Yêu cầu:  Sữa thu nhận từ động vật mạnh khỏe không chứa kháng sinh  Không bị nhễm bẩn chất tẩy rửa, chất sát trùng từ dụng cụ chứa  Hàm lượng casein sữa cao hiệu xuất thu hồi phomat cao BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Chất béo: Để sản xuất phomat có hàm lượng béo cao người ta phải thêm cream hay bơ sữa Các chất béo cần phải nghiêm n gặt tiêu vi sinh vật 3.Tác nhân động tụ sữa: - • • • • • Enzym rennet hỗn hợp chymosin pepsin Có nguồn gốc từ dày bê Pepsinogen Chymosin hoạt hóa thành pepsin Ngày nay, rennet tổng hợp từ vi sinh vật Mucor pusillus, Mucor miehei để làm giảm giá thành hiệu suất đông tụ không cao emzym phân giải protein (casein) sữa làm đông tụ sữa Rennin tác động lên chất casein sữa Hoạt tính thuỷ phân tối ưu pH = 3.8 Rennet hoạt động mạnh môi trường axit, thuỷ phân κ-casein thành para- κ-casein peptide κ-casein - -rennin > para- κ-casein + peptide BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA 10 Fox, P.F P.L.H McSweeney (1998) Hóa học Hóa sinh sữa Nhà xuất BlackieAcademic nhà xuất chuyên nghiệp, Luân Đôn, trang 478 (In lại với sửa chữa, 2003.) Nhãn: Khoa học Cheese 10 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA 11 Kerr, TJ BB McHale ứng dụng chủng Vi sinh vật: Hướng dẫn phòng thí nghiệm Winston-SalemHunter- Sách giáo khoa, năm 2001 - Trong sản xuất phomat, mục đích việc sử dụng rennet loại hạn chế tác dụng κ-casein - Rennet với thành phần chủ chốt chymosin, protease có khả phân hủy hạn chế κ-casein sữa - Khi thành phần hiếu nước, hạt keo casein liên kết với kết tủa - Song song với việc sử dụng rennet, tác nhân khác Ca2+ lên men lactic sử dụng Những ion hoá trị Ca2+ ảnh hưởng tích cực tới trình đông 11 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA - - - - tụ sữa thông qua việc tạo cầu nối liên kết phân tử protein Trong công nghệ truyền thống, rennet tách chiết từ mô ruột động vật dung dịch muối NaCl 10% Sau enzyme bảo quản dung dịch muối NaCl 20% có bổ sung natri benzoate natri propionate Rennet bò thuộc loại phẩm chất tốt thường có chứa 90% chymosin phần lại pepsin (tính theo protein) Chymosin tự nhiên phục vụ trình đông tụ sữa dầy bê non Do đặc tính chymosin tối ưu cho sản suất phomat Điều có nghĩa chymosin cải biến để thích ứng tốt cho công nghệ sản xuất phomat Huớng phát triển nghiên cứu chymosin thay đổi cấu trúc enzyme nhằm gia tăng hiệu suất thuỷ phân số liên kết định casein hạn chế liên kết khác Trong trình làm chín phomat, phản ứng thuỷ phân pretein không kiểm soát dẫn tới tác động bất lợi, ví dụ làm đắng phomat 4.Giống vi sinh vật 5.Phụ gia nguyên liệu khác:  12 CaCl2: ion Ca2+ có vai trò quan trọng trình động tụ casein Ngoài ra, bổ sung Ca2+ dạng muối 12 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA 13 CaCl2 để hiệu chỉnh thời gian đông tụ, cấu trúc độ cứng khối đông  CO2: làm giảm nhẹ PH sữa, rút ngắn thời gian đông tụ casein, tiết kiệm lượng chymosin cần sử dụng  NaNO3 KNO3: Sử dụng tác nhân ức chế vi sinh vật nhiễm sữa  Hàm lượng tối đa cho phép 30g/100g sữa Chất màu:  Được sử dụng để ổn định màu sắc cho phô mai, thường sử dụng màu tự nhiên như: carotenoid chlorophylle  Nhưng nuyên liệu khác: Đường saccharoe, nước ép trái mật ong làm đa dạng hóa sản phẩm phô mai IV.Vi sinh vật sản xuất phomat 1.Vi khuẩn lactic Trong sản xuất phomat vi khuẩn lactic ưa ấm( Topt = 25 – 35oC) ưa nhiệt ( Topt 37 – 45oC) với chế lên men lactic đồng hình dị hình 13 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA 14 Lên men lactose sinh học phần giải pháp tích hợp cho việc bình ổn giá sữa mát -Những tiến công nghệ sinh học, Tập 28, Số 3, tháng năm 2010, trang 375-384 Pedro MR Guimarães, José A Teixeira, Lucília Domingues Lên men lactic nhằm đưa pH môi trường giá trị đẳng điện casein (pH=4,6) Khi hạt protein trung hòa điện tích không đẩy dễ dàng bị kết tủa tác động liên kết kỵ nước Ngoài vi khuẩn lactic tạo sản phẩm phụ từ trình lên men như: CO2, acetaldehyde, diacetyl… Một số chủng vi khuẩn lactic tham gia vào trình chuyển hóa acid citric, trình phân giải protein … để   14 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA   15 tạo nên giá trị cảm quan tiêu hóa lý đặc trưng cho phô mai thành phẩm Protein sữa kết tủa axit lactic sinh vi sinh vật, enzyme rennet Hầu hết loại phomat sản xuất dựa đồng thời chế nầy Giai đoạn đầu trình đông tụ thực rennet, axit lactic đóng vai trò hỗ trợ giai đoạn sau 2.Vi khuẩn propionic Nhóm vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium ) sử dụng giai đoạn ủ chín số loại phô mai Gruyere, Jarlsberg, Grevé, Emmenthal, Maasdam… Chúng lên men đường chuyển hóa acid lactic thành acid propionic tạo nên lổ hỏng cấu trúc số phomai cứng góp phần hình thành nên hương vị đặc trưng sản phẩm 3.Nấm mốc Các loại nấm mốc thuộc giống Penicillium P camemberti, P roqueforti… sử dụng cho gia đoạn ủ chín số loại mai bán mềm Nhóm vi sinh vật có khả sinh tổng hợp enzyme proteaza lipase ngoại bào, xúc tác chuyển hóa protein lipid khối đông tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm số vi khuẩn khác -Vi khuẩn Brevibacterium dùng để tạo màu cho fomat -Một số loại nấm men sử dụng cho việc tạo hương cho sản phẩm 15 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA 16 V.Quy trình sản xuất phomat Tiêu chuẩn hóa: Người ta phân biệt nhóm khái niệm hàm lượng chất béo phomat - Hàm lượng chất béo tuyệt đối tỷ lệ lượng chất béo phomat với trọng lượng nó( tính theo phần trăm) - Hàm lượng chất béo theo chất khô tỷ lệ lượng chất béo với lượng chất khô phomat( tính theo phần trăm) -Các loại phomat chế biến từ loại sữa có thành phần nhau, có hàm lượng chất béo tuyệt đối khác Bởi lẽ, hàm lượng nước loại phomat không giống Bởi vậy, để tiêu chuẩn hóa người ta dùng khái niệm hàm lượng chất béo theo chất khô  Người ta lập sẵn bảng mối quan hệ hàm lượng chất béo với hàm lượng protein, hàm lượng chất béo theo chất khô  Tuy nhiên, thực tế cho thấy phomat làm từ sữa không trùng có mùi hương vị thơm đặc biệt, đặc trưng hơn, hấp dẫn Khi đó, chất lượng sữa nguyên liệu phải loại đặc biệt Đông tụ sữa: 16 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Quá trình đông tụ Casein trình sản xuất phomat, mục đích cho trình tạo thành khối đông tụ dạng gel protein Sữa để làm phomat, không cần phải đồng hóa trừ trường hợp chúng bị liên kết lại Nguyên nhân chủ yếu đồng hóa làm tăng khả liên kết với nước, gây khó khăn cho trình sản xuất phomat cứng bán cứng Tuy vậy, có trường hợp phomat BLUE Feta làm từ sữa bò.Trong chất béo đồng hóa dạng 15-20% cream - - Qúa trình này, làm sản phẩm trắng quan trọng làm cho chất béo sữa dễ dàng tham gia trình phân hủy, tạo acid béo tự do, tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm Tính chất khối đông tụ thu phụ thuộc số lượng hoạt độ rennin Lượng ion Ca2+ sữa PH sữa Khi cho nhiều rennin hoạt tính cao, vào sữa đông tụ xảy nhanh, tang lượng canxi hòa tan sữa khối đông tụ mịn - PH thấp đông tụ nhanh Giới hạn pH=6,2 điều kiện tốt để rennin tác dụng - Lượng rennin với hoạt tính 1:10000- 1:15000 dùng với lượng 30ml/100kg sữa Để phân bố dễ dàng, rennin pha loãng với lượng nước nhiều hay gấp đôi Sau cho rennin, sữa khuấy không 23 phút Sau đó, sữa phải để yên 8-10 phút để tránh trình đông tụ làm casein whey • Quá trình xảy chính: - - - 17 17 BÀI THẢO LUẬN NHÓM CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA - • 18 Casein chuyển thành paracasein tác dụng rennet Casein đông tụ nhờ có mặt ion Ca2+ Biến đổi hóa sinh + Lên men giai đoạn 1:  Cấy vi khuẩn lactic vào sữa t = 300 C ,độ nhớt giảm sau tăng nhanh, đuôi casein (đầu ưa nước) tách khởi cấu trúc micelle sữa + Lên men giai đoạn 2:     Các micellen liên kết lại làm tách pha sữa Sau đạt độ chua 30-320T bổ sung rennet CaCl2=>quá trình lên men kết thúc=>khối sữa đông lại Bổ sung NaNO3,KNO3 hạn chế phát triển vk yếm khí vk butyric Có thể thêm carotein,orleana để tạo màu Tốc độ đông tụ phụ thuộc vào yếu tố Liều lượng men dịch vị: thường 1/10000-1/15000 (Rennin tách từ ngăn thứ tư dày bê, nghĩa phần rennin đông tụ 10000-15000 phần sữa ) Nhiệt độ :35-400 C tối ưu • -   pH =4,6 (pH>7 men không hoạt động, pH[...]... phomat có thời gian chin dài Quá trình nén được áp dụng cho nhiều loại phomat, cứng và bán cứng Đôi khi đối với 1 số loại phomat, quá trình này là quá trình nén ép thành bánh được thực hiện chung trên 1 thiết bị Mức độ nén tùy từng loại phomat, áp suất nén nên tang dần, nếu áp suất nén tang đột ngột sẽ nén chặt lớp bề mặt và giữ ẩm trong các túi phomat Ở một số công nghiệp, nhiều hệ thống được áp dụng. .. Ở phomat cứng, sự thủy phân và oxy hóa chất béo xảy ra rất yếu Kết quả tạo thành một lượng nhỏ acid butyric, capilic, caprilic, chính các sản phẩm này tham gia vào sự tạo mùi thơm cho phomat d, Sự tạo thành các lỗ rỗng bên trong phomat: Trong quá trình ngâm chin phomat, hang loạt các phản ứng hóa sinh đã xảy ra, kết quả là giải phóng các loại khí NH3, C02, H2…Các loại khí tạo thành trong khối hạt phomat, ... ức chế vi sinh vật nhiễm trong sữa  Hàm lượng tối đa cho phép là 30g/100g sữa 6 Chất màu:  Được sử dụng để ổn định màu sắc cho phô mai, thường sử dụng các màu tự nhiên như: carotenoid hoặc chlorophylle 7  Nhưng nuyên liệu khác: Đường saccharoe, nước ép trái cây mật ong làm đa dạng hóa sản phẩm phô mai IV.Vi sinh vật trong sản xuất phomat 1.Vi khuẩn lactic Trong sản xuất phomat là vi khuẩn lactic... gel của protein Sữa để làm phomat, không cần phải được đồng hóa trừ trường hợp chúng bị liên kết lại Nguyên nhân chủ yếu là do đồng hóa làm tăng khả năng liên kết với nước, gây khó khăn cho quá trình sản xuất phomat cứng và bán cứng Tuy vậy, có những trường hợp như phomat BLUE và Feta làm từ sữa bò .Trong đó chất béo được đồng hóa ở dạng 15-20% cream - - Qúa trình này, làm sản phẩm trắng hơn và quan... Hầu hết các loại phomat hiện nay được sản xuất dựa trên đồng thời cả 2 cơ chế nầy Giai đoạn đầu của quá trình đông tụ được thực hiện bởi rennet, axit lactic đóng vai trò hỗ trợ trong giai đoạn sau 2.Vi khuẩn propionic Nhóm vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium ) được sử dụng trong giai đoạn ủ chín một số loại phô mai như Gruyere, Jarlsberg, Grevé, Emmenthal, Maasdam… Chúng lên men đường hoặc chuyển... lượng muối của phomat khoảng 0.5% + Muối còn có ảnh hưởng tới sự tạo acid trong phomat và kéo dài sự thay đổi các đặc tính của phomat + Muối có tác dụng tạo áp suất thẩm thấu giữ chất lượng khi bảo quản, điều chỉnh sự tạo thành các chất khí ( tạo thành lỗ hổng) + Phomat có cấu trúc, trạng thái tốt nhất khi hàm lượng muối trong phomat đạt tới 5% + Có 3 cách muối phomat: - Muối trong hạt phomat: sau khi... hạt phomat) , khuấy liên tục ít nhất trong 10 phút - Muối bằng muối khô: rắc muối khô lên bề mặt phomat, muối sẽ được hòa tan nhờ nước chảy từ phomat, đồng thời muối thấm vào phía trong Trong quá trình này phải lật đảo để muối thấm đều - Muối bằng nước muối: người ta dùng nước muối nồng độ 16-23%, ở nhiệt độ 150C để muối Thời gian muối phomat phụ thuộc vào kích thước, trọng lượng của từng muối khối phomat, ... thích ứng tốt hơn nữa cho công nghệ sản xuất phomat Huớng phát triển hiện nay trong nghiên cứu chymosin là thay đổi cấu trúc enzyme nhằm gia tăng hiệu suất thuỷ phân một số liên kết nhất định trong casein và hạn chế đối với những liên kết khác Trong quá trình làm chín phomat, phản ứng thuỷ phân pretein không kiểm soát có thể dẫn tới những tác động bất lợi, ví dụ làm đắng phomat 4.Giống vi sinh vật 5.Phụ... HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA 11 Kerr, TJ và BB McHale ứng dụng trong chủng Vi sinh vật: Hướng dẫn phòng thí nghiệm Winston-SalemHunter- Sách giáo khoa, năm 2001 - Trong sản xuất phomat, mục đích của việc sử dụng rennet là loại hoặc hạn chế tác dụng của κ-casein - Rennet với thành phần chủ chốt là chymosin, là các protease có khả năng phân hủy hạn chế κ-casein trong sữa - Khi mất thành phần hiếu nước, các...  Tuy nhiên, thực tế cho thấy phomat làm từ sữa không thanh trùng có mùi và hương vị thơm đặc biệt, đặc trưng hơn, hấp dẫn hơn Khi đó, chất lượng của sữa nguyên liệu phải là loại đặc biệt 2 Đông tụ sữa: 16 BÀI THẢO LUẬN NHÓM 3 CƠ SỞ HÓA SINH_ PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ&ThS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Quá trình đông tụ Casein là quá trình cơ bản của sản xuất phomat, mục đích cho quá trình là tạo thành khối đông tụ ... vỏ cho phomat có thời gian chin dài Quá trình nén áp dụng cho nhiều loại phomat, cứng bán cứng Đôi số loại phomat, trình trình nén ép thành bánh thực chung thiết bị Mức độ nén tùy loại phomat, ... nước, gây khó khăn cho trình sản xuất phomat cứng bán cứng Tuy vậy, có trường hợp phomat BLUE Feta làm từ sữa bò .Trong chất béo đồng hóa dạng 15-20% cream - - Qúa trình này, làm sản phẩm trắng quan... béo: