Nghiên cứu quy trình chế biến sữa chua nha đam

Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ lên men và tỷ lệ sữa bột bổ sung đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men và chất lượng của sữa chua ăn .... Kết quả ảnh hưởng của nha đam bổ sung

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

PHAN TÚ EM MSSV: 2071742

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN

SỮA CHUA NHA ĐAM

Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Cán bộ hướng dẫn

Th.s LÊ MỸ HỒNG

Năm 2011

TÓM LƯỢC

Để tạo ra sản phẩm sữa chua nha đam có chất lượng tốt nhằm đem đến cho con người một thực phẩm bổ dưỡng và thơm ngon cần tiến hành các khảo sát và tìm ra được công thức phối chế thích hợp

Vì vậy tiến hành khảo sát lên men ở 4 nhiệt độ 35, 40, 45, 50oC và tỷ lệ sữa bột 0, 4,

8, 12, 16% Với khảo sát này đã tìm được nhiệt độ lên men thích hợp là 45oC và tỷ lệ sữa bột 12% Với nhiệt độ và tỷ lệ sữa bột này tạo được sản phẩm có chất lượng tốt cả

về trạng thái, mùi, vị

Đa dạng hóa sản phẩm sữa chua ăn bằng cách bổ sung nha đam ở hai dạng xay nhuyễn và cắt nhỏ với tỷ lệ 0, 10, 20, 30, 40% Qua đó tìm được dạng nha đam xay với tỷ lệ 20% Với dạng và tỷ lệ này sản phẩm có trạng thái tốt

Sữa chua ăn không phải ai cũng thích, có người thích ăn nhưng cũng có người thích uống hơn vì vậy phối chế thêm dạng uống nhưng sữa chua dạng uống rất dễ bị phân lớp và không ổn định theo thời gian vì vậy khảo sát bổ sung CMC vào với tỷ lệ 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5% Qua khảo sát tìm được tỷ lệ CMC 0,4% với tỷ lệ này thì trạng thái sản phẩm được ổn định

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM TẠ i

TÓM LƯỢC ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH HÌNH v

DANH SÁCH BẢNG vi

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1.Giới thiệu nguyên liệu sữa 2

2.1.1 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng 2

2.1.1.1 Nước 2

2.1.1.3 Protein 2

2.1.1.4 Carbohydrat 3

2.1.1.5 Chất khoáng 4

2.1.1.6 Vitamin 4

2.1.1.7 Các enzyme trong sữa 4

2.1.1.8 Giá trị dinh dưỡng của sữa 4

2.1.2 Các loại sữa dùng trong sản xuất sữa chua 5

2.1.2.1 Sữa bò tươi và sữa bột 5

2.1.2.2 Sữa đặc có đường 5

2.1.2.3 Sữa chua 6

2.2 Nguyên liệu nha đam 6

2.2.1 Sơ lược về nha đam 6

2.2.2 Thành phần hóa học của nha đam 7

2.2.3 Tác dụng dược lý 8

2.3 Chất ổn định CMC (Carboxy Methyl Cellulose) 9

2.4 Cơ sở khoa học của quá trình sản xuất sữa chua 10

2.4.1 Vi sinh vật trong lên men sữa chua 10

2.4.2 Quá trình sinh hóa trong sản xuất sữa chua 11

2.4.2.1 Sự chuyển hóa của đường lactose trong quá trình lên men 11

2.4.2.2 Các quá trình biến đổi sinh hóa khác 13

2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men sữa chua 13

2.4.4 Đồng hóa sữa 14

2.4.5 Giới thiệu quá trình thanh trùng 14

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

3.1 Phương tiện thí nghiệm 17

3.1.1 Thời gian và địa điểm 17

3.1.2 Nguyên liệu 17

3.1.3 Thiết bị 17

3.2 Phương pháp nghiên cứu 17

3.2.1 Phương pháp thí nghiệm 17

3.2.2 Phương pháp phân tích 17

3.3 Quy trình thí nghiệm 18

3.3.1 Quy trình nghiên cứu chế biến sữa chua nha đam dạng ăn 18

3.3.2 Quy trình nghiên cứu chế biến sữa chua nha đam dạng uống 18

3.4 Nội dung và bố trí thí nghiệm 19

3.4.1 Thí nghiệm 1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ sữa bột và nhiệt độ đến quá trình lên men và chất lượng của sữa chua ăn 19

3.4.2 Thí nghiệm 2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nha đam và dạng nha đam bổ sung đến quá trình lên men và chất lượng của sữa chua ăn 20

3.4.3 Thí nghiệm 3 Khảo sát ảnh hưởng của CMC đến mức độ ổn định trạng thái, mùi, vị của sữa chua uống 21

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

4.1 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ lên men và tỷ lệ sữa bột bổ sung đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men và chất lượng của sữa chua ăn 23

4.2 Kết quả ảnh hưởng của nha đam bổ sung đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men và chất lượng sản phẩm sữa chua ăn 28

4.3 Kết quả ảnh hưởng của CMC đến chất lượng của sản phẩm sữa chua uống 32

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 34

5.1 Kết luận 34

5.2 Đề nghị 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

PHỤ LỤC vii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Công thức cấu tạo của đường lactose 3

Hình 2.2 Bẹ nha đam 6

Hình 2.3 Bụi nha đam 6

Hình 2.4 Mặt cắt ngang của nhánh nha đam 6

Hình 2.5 Công thức cấu tạo của CMC 9

Hình 2.6 Sơ đồ chuyển hóa lactose thành acid lactic 11

Hình 2.7 Sơ đồ tóm lược sự chuyển hóa của các chất trong quá trình lên men sữa 12

Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men sản phẩm không sử dụng sữa bột 23

Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men sản phẩm sử dụng 4% sữa bột 23

Hình 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men sản phẩm sử dụng 8% sữa bột 23

Hình 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men sản phẩm sử dụng 12% sữa bột 24

Hình 4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men sản phẩm sử dụng 16% sữa bột 24

Hình 4.6 Hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men của 5 tỷ lệ nha đam với dạng nha đam xay nhuyễn 28

Hình 4.7 Hàm lượng acid sinh ra theo thời gian lên men của 5 tỷ lệ nha đam với dạng nha đam cắt nhỏ 28

Hình 4.8 Ảnh hưởng của CMC đến độ nhớt của sản phẩm sữa chua uống 32

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1.Thành phần hóa học của sữa bò tươi và sữa bột 5

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của sữa đặc có đường Ngôi Sao Phương Nam 5

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của sữa chua trắng Vinamilk 6

Bảng 4.1 Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men 25

Bảng 4.2 Kết quả thống kê ảnh hưởng của tỷ lệ sữa bột đến quá trình lên men 25

Bảng 4.3 Kết quả thông kê biến đổi acid theo thời gian lên men 26

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men và tỷ lệ sữa bột đến giá trị cảm quan về trạng thái của sản phẩm sữa chua ăn 26

Bảng 4.5.Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men và tỷ lệ sữa bột đến giá trị cảm quan về mùi của sản phẩm sữa chua ăn 27

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men và tỷ lệ sữa bột đến giá trị cảm quan về vị của sản phẩm sữa chua ăn 27

Bảng 4.7 Kết quả thống kê ảnh hưởng của dạng nha đam đến quá trình lên men, % tính theo acid lactic 29

Bảng 4.8.Kết quả thống kê hàm lượng acid sinh ra theo tỷ lệ nha đam bổ sung 29

Bảng 4.9 Kết quả thống kê biến đổi hàm lượng acid theo thời gian lên men, % tính theo acid lactic 30

Bảng 4.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ và dạng nha đam bổ sung đến trạng thái sản phẩm sữa chua ăn 30

Bảng 4.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ và dạng nha đam bổ sung đến mùi sản phẩm sữa chua ăn 31

Bảng 4.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ và dạng nha đam bổ sung đến vị sản phẩm sữa chua ăn 31

Bảng 4.13 Ảnh hưởng của CMC đến giá trị cảm quan sản phẩm sữa chua uống 32

đủ vitamin, khoáng chất đặc biệt là nguồn protein đầy đủ, cân đối, dể hấp thu mà nó còn cung cấp nguồn lợi khuẩn và những dưỡng chất có lợi từ gel của nha đam sẽ giúp ít cho sức khỏe con người rất nhiều

Mặc dù sữa chua nha đam đã có mặt trên thị trường nhưng nó chưa đa dạng và đó là sản phẩm bí mật của nhà máy nên việc tìm ra công thức chế biến và đa dạng hóa thêm sản phẩm sữa chua ăn và uống từ nha đam là điều cần thiết và góp phần phát triển thêm sản phẩm ngành Công Nghệ Thực Phẩm

1.2 mục tiêu nghiên cứu

Tạo ra sản phẩm sữa chua nha đam có chất lượng tốt Để đạt được mục tiêu trên, tiến hành các khảo sát:

 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ sữa bột và nhiệt độ đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm sữa chua ăn

 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nha đam và dạng nha đam bổ sung đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm sữa chua ăn

 Khảo sát ảnh hưởng của CMC đến mức độ ổn định trạng thái, mùi vị của sữa chua uống

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu nguyên liệu sữa

2.1.1 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng

Thành phần hóa học trong sữa thường được phân làm hai nhóm, nhóm chủ yếu bao gồm nước, protein, chất béo, lactose, khoáng và nhóm thứ yếu như vitamin, enzyme, hợp chất sterol, chất màu, hợp chất nitơ phi protein, phospholipid và các khí hòa tan

2.1.1.1 Nước

Nước là thành phần chính của sữa nó dao động trong khoảng 80,32%90,37%, nó

là môi trường để phân tán các thành phần khác của sữa

có thể tiến lại gần rồi kết dính lại với nhau, làm mất đi tính đồng nhất của sữa

Lipid sữa được phân thành hai loại là lipid đơn giản (công thức phân tử chỉ có C, H,

O, gồm những ester của acid béo no và không no, trong đó quan trọng nhất là acid Oleic C18 không bảo hòa, acid Palmatic C16 bão hòa và acid Stearic C18 bão hòa, 3 acid này chiếm 7075% tổng số acid béo) chiếm từ 3540g lipid phức tạp (công thức phân tử ngoài C, H, O còn có P, N, S và các nguyên tố khác: Leucithin, Cefalin…) chiếm 0,30,5g

2.1.1.3 Protein

Protein trong sữa là các hợp chất hữu cơ phức tạp gồm 3 loại chính là casein, globulin và lactoalbumin ở dạng keo phân tán Trong đó casein chiếm tỷ lệ cao nhất

Có thể phân thành hai dạng protein chủ yếu:

Phức chất casein, hiện diện trong sữa ở dạng huyền phù keo

Protein nước sữa, hiện diện dưới dạng dung dịch

Casein chiếm khoảng 80% trong protein sữa

Các cấu tử casein gồm alpha (s1)-casein, alpha (s2)-casein, beta-casein, kappa casein Casein hòa tan kém ở pH: 4,5-4,7

Hầu hết protein casein hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với các thành phần khác được gọi là micell casein, nó mang một lượng lớn calcium, phospho Cấu trúc toàn bộ các thành phần casein, calcium phosphate và các muối khác được biết như calcium caseinate-calcium phosphate hoặc gọi là phức chất casein

Protein nước sữa (whey): Whey là phần dịch còn lại khi chất béo và casein bị kết tủa, trong đó vẫn còn chứa một số chất béo và casein nguyên thủy trong sữa Những protein whey quan trọng bao gồm albumin, globulin, globulin miễn dịch và globulin kháng thể

2.1.1.4 Carbohydrat

Carbohydrat của sữa chủ yếu là đường lactose hay còn gọi là đường sữa, trung bình mỗi lít sữa chứa khoảng 50g lactose Lactose là một disaccharide của hai đường đơn

là glucose và galactose Lactose trong sữa có ý nghĩa rất quan trọng vì nó dễ bị một

số vi sinh vật gây lên men, chuyển hóa lactose thành acid lactic và những sản phẩm phụ khác (acetyl, metyl, diacetyl)

Độ ngọt của lactose kém saccharose 30 lần, độ hòa tan trong nước cũng kém hơn Khi gia nhiệt đến 100oC không làm thay đổi lactose

Ở nhiệt độ cao hơn, xảy ra sự biến màu do sự xuất hiện các melanoid tạo thành khi các acid amin của sữa tác dụng với lactose

Hình 2.1 Công thức cấu tạo của đường lactose

2.1.1.6 Vitamin

Sữa chứa hầu hết các vitamin cần thiết cho cơ thể người, ngoài các vitamin tan hoặc kết hợp với chất béo sữa như vitamin A, D, E, K Tất cả các vitamin tan trong nước cũng được tìm thấy trong plasma sữa Những vitamin quan trọng thuộc nhóm này là vitamin C, B Vitamin C là nguồn quan trọng trong sữa, với một lượng lớn acid ascorbic (50ppm) chúng hoạt động như chất chống oxi hóa Tuy nhiên chúng rất dễ

bị mất hoặc biến tính khi chế biến ở nhiệt độ cao

2.1.1.7 Các enzyme trong sữa

Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa

Enzyme lipase: Hòa tan tốt trong chất béo, dễ dàng xâm nhập vào cầu mỡ, lipase phân hủy một phần chất béo của sữa và làm cho sữa và sản phẩm từ sữa có vị đắng, mùi ôi Lipase bị phá hủy ở 75oC sau 60 giây

Enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein tạo các peptid gây vị đắng cho sữa

Enzyme phosphatase: Xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa các acid phosphoric và glycerin

2.1.1.8 Giá trị dinh dưỡng của sữa

Sữa là một trong những sản phẩm có giá trị dinh dưỡng nhất Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ hấp thu Ngoài các thành phần chính là protein, lactose, lipid, muối khoáng còn có các vitamin và các nguyên tố vi lượng cần thiết Protein của sữa đặc biệt chứa nhiều và hài hòa các acid amin cần thiết cho cơ thể Lipid của sữa cũng giữ vai trò quan trọng trong dinh dưỡng, có độ tiêu hóa cao do nhiệt độ nóng chảy thấp, chứa nhiều acid béo và các vitamin

Hàm lượng muối canxi và phosphor trong sữa cao giúp cho quá trình tạo thành xương, các hoạt động của não

2.1.2 Các loại sữa dùng trong sản xuất sữa chua

2.1.2.1 Sữa bò tươi và sữa bột

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của sữa bò tươi và sữa bột

120

95 0,1 0,05 0,05 0,19 0,1

2,0 27,0 28,0 37,0 6,0 900,0 750,0 0,8 0,47 0,15 0,61 0,6

(Lâm Xuân Thanh,2008)

2.2 Nguyên liệu nha đam

2.2.1 Sơ lược về nha đam

Cây nha đam thường được dân gian gọi là cây lưỡi hổ, hổ thiệt, long tu… và có tên khoa học là Aloe vera - thuộc họ Asphodelacea

Các tên gọi khác của nha đam là lô hội, cây lili của sa mạc, cây bất tử

Đặc điểm thực vật

Nha đam là loại cây sống lâu năm, dạng thân cỏ, mập, màu xanh lục nhạt, thân ngắn, phần trên mang lá tập trung thành hình hoa thị Lá hình mũi mác dày, mọng nước, bên trong lá có nhiều chất nhầy dạng gel trong suốt, lá không cuống mọc thành vành rất sít nhau, mép có răng cưa thưa và thô cứng như gai nhọn, lá dài

3050 cm, rộng 510 cm, dày 12 cm ở phía cuống Khi ra hoa thì trục hoa nhô

lên ở giữa bó lá, dài khoảng 1 m, hoa mọc thành chùm dài có màu vàng hay đỏ

Đặc điểm vi phẩu

Lá cắt ngang có những đặc điểm sau:

Khi cắt ra chất nước cốt màu hơi vàng vị đắng chảy ra Lớp trong ruột của lá trong suốt như thạch, mềm, không đắng, gọi là chất gel hoặc nhầy, đây là thành phần quan trọng nhất của nha đam

Hình 2.4 Mặt cắt ngang của nhánh nha đam

Điều kiện sống

Ở Việt Nam, nha đam có khoảng 200 loài và được chồng ở khắp nơi do nó có khả năng thích nghi được với nhiều loại đất khác nhau và khả năng chịu khô hạn rất giỏi, cây không chịu được nhiệt độ lạnh dưới 4,5oC

Thông thường vòng đời của nha đam từ 1824 tháng, có thể thu hoạch bốn lần/năm

2.2.2 Thành phần hóa học của nha đam

Ngoài thành phần chủ yếu là nước, trong nha đam chứa các chất khô có thể chia thành 10 nhóm sau:

Vitamin

Trong nha đam chứa lượng lớn các vitamin, đặc biệt là vitamin chống oxy hóa như vitamin A ( carotene), vitamin C và vitamin E Trong nha đam cũng có một lượng vitamin D và B12 ở dạng vết, đây là loại vitamin rất ít thấy từ nguồn gốc thực vật Vì vậy nha đam là nguồn cung cấp vitamin B12 cho người ăn chay

Lignin (chất gỗ)

Là những chất trơ, giúp những thành phần khác có thể được da hấp thu Lignin là hình thức tách nước từ đường để tạo ra cấu trúc vòng thơm

2.2.3 Tác dụng dược lý

Làm lành vết thương

Nha đam có chứa nhiều khoáng chất như Ca, Mg, Zn, Cr… có chứa nhiều vitamin C

và E Các chất này là tiền chất cơ bản đẩy nhanh tiến trình làm lành da Canxi giữ vai trò quan trọng trong hệ thống thần kinh và mô cơ, nó cũng là chất xúc tác chính trong tất cả các quá trình chữa lành vết thương

Chống viêm nhiễm dị ứng

Nha đam có tác dụng làm lành vết đứt, vết loét, vết phỏng hay vết sưng do côn trùng cắn đốt trên da vì nó có chứa những hợp chất hữu cơ gồm vitamin, các hormone Chất Magnesium lactate…có tác dụng ức chế phản ứng Histamin, ức chế và loại trừ Bradykinin là những thành phần gây phản ứng dị ứng và viêm

Chống sự lão hóa tế bào

Nha đam có chứa Canxi có liên quan đến tân dịch trong tế bào cơ thể, duy trì sự cân bằng giữa trong và ngoài tế bào, tạo ra các tế bào khỏe mạnh

Nha đam có chứa 17 acid amin cần thiết để tổng hợp protein và mô tế bào

Nha đam có chứa các chất khoáng như Canxi, Phospho, Đồng, Sắt, Magie, Natri, Kali

Giải độc cơ thể

Nha đam có chứa Potassium cải thiện và kích thích chức năng gan, thận, hai cơ quan chủ yếu của việc loại trừ chất độc trong cơ thể

Nha đam có phần xơ cuốn sạch các thành phần chất thải nằm kẹt trong các nếp gấp của ruột

Sinh năng lượng và dinh dưỡng

Nha đam có chứa vitamin C thúc đẩy quá trình trao đổi chất, sinh năng lượng cần thiết và duy trì hoạt động miễn dịch giúp phòng được nhiều bệnh

Nha đam có chứa các acid amin để tạo protein giúp hình thành tế bào và mô Nha đam chứa enzyme cần thiết để phân giải các chất đường, đạm và béo trong dạ dày

và ruột

Điều trị bệnh tiểu đường

Vì có khả năng kích thích chất insulin tiết ra từ tùy tạng, do đó làm giảm lượng đường glucose đến mức chấp nhận được

Phòng ngừa sỏi niệu

Các Anthraquinon sẽ kết hợp các ion Calcium trong đường tiểu thành hợp chất tan được để tống ra ngoài theo nước tiểu

Trong mỹ phẩm

Nha đam có chứa chất Lignin, là chất giúp thấm sâu và luân chuyển cùng với các yếu tố khác mà nó liên kết, đây là lý do nhiều sản phẩm dược phẩm, mỹ phẩm pha trộn với nha đam Lignin tẩy sạch tế bào chết, kích thích tái sinh tế bào mới

2.3 Chất ổn định CMC (Carboxy Methyl Cellulose)

CMC dùng trong thực phẩm tồn tại ở dạng bột màu trắng, không mùi, không vị, có tính hút ẩm, có khả năng tan trong nước lạnh và nóng Tan và trương nở mạnh trong nước nóng

CMC giúp ổn định pha rắn, ngăn cản sự phân ly tinh dầu-nước, tạo độ nhớt Nên CMC được cho vào sữa chua uống nhằm chống lại sự lắng, phân lớp, giúp ổn định trạng thái sản phẩm

Liều lượng sử dụng thông thường 0,1-0,5%

Hình 2.5 công thức cấu tạo của CMC

Ở pH 5-9 dung dịch ít thay đổi tính chất, nhưng ở pH<3 độ nhớt gia tăng hoặc kết tủa Do đó không xử dụng CMC cho sản phẩm có pH<3

2.4 Cơ sở khoa học của quá trình sản xuất sữa chua

2.4.1 Vi sinh vật trong lên men sữa chua

Đặc tính chung

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacterium, thường là những trực khuẩn hoặc cầu

khuẩn tạo bào tử, thường không chuyển động và yếm khí tùy tiên Phần lớn chúng phát triển bình thường nếu thiếu oxi Hầu hết không có khả năng lên men tinh bột,

sự phát triển của nó cần một số acid amin hay các hợp chất chứa nitơ khác (peptone, polysacharid và protein tan)

Phân loại

Vi khuẩn lactic gồm hai giống:

+Trực khuẩn Lactobacterium

+Cầu khuẩn Streptococcus

Chúng được chia làm hai loại dựa vào sản phẩm mà chúng sinh ra trong quá trình lên men:

Nhóm vi khuẩn lên men đồng hình là: Streptococcus thermophillus, Streptococcus

cremoric, Streptococcus lactic, Lactobacillus bulgaricus Chúng sử dụng nguồn

cacbon và sinh ra acid lactic là chủ yếu

Nhóm vi khuẩn lên men dị hình là: Streptococcus diacetylactic, Leuconostoc

citrovorum Ngoài tạo ra acid lactic còn các chất khác như acid acetic, CO2, hydro, đặc biệt là tạo ra diacetyl tạo mùi thơm cho sản phẩm

Khả năng lên men của các loài vi khuẩn khác nhau là không giống nhau Phần lớn vi khuẩn lactic có khả năng tạo thành từ 0,51,5% acid lactic

Trong sản xuất sữa chua ăn người ta thường sử dụng chủng vi sinh vật (hay men

giống) là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

Hiện nay trong sản xuất sữa chua người ta thường sử dụng 2 loại:

+Trực khuẩn Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn lên men điển hình, lên men ở

nhiệt độ 4045oC trong môi trường có độ acid cao Có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid lac tic từ đường glucose pH tối thích là 5,25,6

+Liên cầu khuẩn Streptoccocus thermophillus lên men ở nhiệt độ 4045oC Là vi khuẩn lactic điển hình có khả năng chịu nhiệt đến 65oC trong 30 phút, pH tối thích 6,66,8

Trong sản xuất sữa chua việc cấy hỗn hợp hai loại vi khuẩn này cho kết quả tốt hơn

là chỉ sử dụng riêng từng loài L.bulgaricus có khả năng sử dụng enzyme phân giải

protein nên có khả năng phân tách được một số acid amin từ casein Các acid amin

này quan trọng nhất là valine, có vai trò như chất kích thích hoạt động của

Streptoccocus thermophilus

2.4.2 Quá trình sinh hóa trong sản xuất sữa chua

2.4.2.1 Sự chuyển hóa của đường lactose trong quá trình lên men

Quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn Đầu tiên đường lactose trong sữa được vi khuẩn lactic đưa vào tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào chất và vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactase phân giải lactose tạo thành glucose và galactose rồi đi vào chu trình chuyển hóa tiếp theo

Hình 2.6 Sơ đồ chuyển hóa lactose thành acid lactic

Đối với nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài

Streptococcus thermophylus, Lactobacilus bulgaricus, Lactobacilus helveticus, Lactobacilus lactic con đường chính là chuyển hoá glucose thành acid pyruvic

Acid pyruvic tiếp tục chuyển hóa thành acid lactic dưới tác dụng của enzyme lactatedehydrogenase

Enzyme lactatedehydrogenase

Galactose

Lactose Glucose

Fructose-1-6-di-P Fructose-6-P Glucose-6-phosphat

Glyceraldehyde-3-P

1,3-diphosphoglycerate

Acid pyruvic

Acid lactic

Trong quá trình lên men các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất (lactose) sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng tăng

Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều

đó làm cho các micelle casein tồn tại dưới dạng keo nhưng khi acid lactic sinh ra sẽ làm giảm pH của sữa đến điểm đẳng điện (pI) của casein (4,54,7) các micelle casein sẽ đông tụ tạo thành gel

Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình) trong dịch lên men còn nhiều sản phẩm phụ khác Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn) tuy nhiên chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde, đây là những hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men từ sữa

Hình 2.7 Sơ đồ tóm lược sự chuyển hóa các chất trong quá trình lên men sữa

Acetoin

CH3COCHOHCH

C2H5OH Sản phẩm trung gian Acetaldehyde CH

CH3COOH

Lactose

Galactose Glucose

-2H

Diacetyl

CH3COCOCH3

+CO2, CH3CHO Acid pyruvic

+1/2O2

Lên men

đồng thể

Lên men dị thể

2.4.2.2 Các quá trình biến đổi sinh hóa khác

Thủy phân protein

Giống vi khuẩn trong sản xuất sữa chua có khả năng thủy phân protein ở mức độ thấp tạo thành các peptid và acid amin, các chất này tham gia vào các phản ứng hóa học và phản ứng enzyme tạo thành những hợp chất mùi

Kết quả của quá trình thủy phân protein là tạo thành nhiều acid amin tự do

(23,670mg/100ml)

Thủy phân chất béo

Giống vi khuẩn lên men sữa chua cũng có thể phân giải lipid ở mức độ nào đó (đặc biệt đối với các triglyceride mạch ngắn) và sản phẩm phân giải này góp phần có ý nghĩa vào mùi của sản phẩm cuối cùng

Các chất khác

Tính trên trung bình, có sự gia tăng về thành phần niacin, acid folic trong quá trình lên men, nhưng các vitamin khác như vitamin B1, B12, B6, B5 bị phân hủy tương đối nhiều

2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men sữa chua

Môi trường lên men

Hai chỉ tiêu hóa lý quan trong nhất của môi trường ảnh hưởng đến quá trình lên men

là hàm lượng chất khô và pH Để quá trình lên men diễn ra nhanh và chất lượng sản phẩm tốt thì cần tính toán chính xác hàm lượng chất khô tối ưu của môi trường trước khi lên men Bởi trong quá trình lên men vi khuẩn lactic sử dụng chất khô trong môi trường sữa để sinh trưởng và phát triển đồng thời tạo ra acid lactic, nếu chất khô nhiều thì tốc độ lên men nhanh

Hoạt tính trao đổi chất và sự sinh trưởng của vi sinh vật phụ thuộc vào pH của môi trường do pH ảnh hưởng đến hoạt tính các enzyme trong tế bào và cơ chế vận chuyển các chất của màng tế bào chất

Điều kiện lên men

Lượng giống cấy: nếu lượng giống cấy quá ít, thời gian lên men sẽ kéo dài, các vi sinh vật tạp nhiễm trong môi trường lên men dễ phát triển và có thể gây hư hỏng sản phẩm Ngược lại, nếu lượng giống cấy quá nhiều, mặc dù thời gian lên men có thể được rút ngắn nhưng sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, ngoài ra còn ảnh hưởng đến lợi nhuận kinh tế

Nhiệt độ: Khi nhiệt độ lên men thấp, quá tình lên men sẽ kéo dài, còn nhiệt độ quá

2.4.4 Đồng hóa sữa

Mục đích của quá trình đồng hóa trong công nghệ chế biến sữa là làm giảm kích thước của các cầu mỡ, giúp chúng phân bố đều trong sữa từ đó ổn định được hệ nhũ tương giúp cho sữa được đồng nhất, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực Nếu hiểu theo nghĩa rộng quá trình đồng hóa còn được sử dụng với mục đích ổn định hệ huyền phù

Kỹ thuật đồng hóa hệ nhũ tương bao gồm các phương pháp phá vỡ, làm giảm kích thước của những hạt thuộc pha phân tán và phân bố chúng đều trong pha liên tục Trong công nghệ chế biến sữa thì quá trình đồng hóa được sử dụng rộng rãi là phương pháp sử dụng áp lực cao Phương pháp này các hạt của pha phân tán sẽ bị phá vở và giảm kích thước khi ta bơm hệ nhũ tương đi qua một khe hẹp với tốc độ cao Kích thước của khe hẹp có thể dao động trong khoảng 15-300 m và tốc độ dòng của hệ nhũ tương được đẩy đến khe hẹp có thể lên đến 50200m/s

Do khe hẹp có cấu tạo với tiết diện giảm dần nên tốc độ chuyển động của hệ nhũ tương sẽ tiếp tục tăng cao khi chảy qua khe hẹp Giá trị cao nhất của tốc độ dòng sẽ phụ thuộc chủ yếu vào áp lực bơm hệ nhũ tương đến khe hẹp

Phương pháp đồng hóa áp lực cao được giải thích dựa vào các nguyên lý sau:

+Nguyên lý chảy rối: Khi hệ nhũ tương được bơm với tốc độ cao đến khe hẹp, nhiều dòng chảy rối với các vi lốc xoáy sẽ xuất hiện Khi đó tốc độ bơm càng lớn thì dòng chảy rối sẽ xuất hiện càng nhiều và kích thước các vi lốc xoáy sẽ càng nhỏ, chúng sẽ

va đập vào các hạt của pha phân tán và làm cho các hạt này bị vỡ ra thành các hạt nhỏ hơn nhiều

+Nguyên lý xâm thực khí: Hệ nhũ tương được bơm đến khe hẹp với tốc độ cao sẽ làm xuất hiện các bong bóng khí, chúng sẽ va đập vào các hạt của pha phân tán và làm vở hạt ra thành các hạt nhỏ hơn Theo nguyên lý này thì sự đồng hóa chỉ diễn ra khi hệ nhũ tương rời khỏi khe hẹp, do đó đối áp giữ một vai trò rất quan trọng, nó quyết định hiệu quả của quá trình đồng hóa

+Ngoài hai nguyên lý trên thì quá trình đồng hóa cũng có thể giải thích dựa trên sự cấu tạo của thiết bị, khi thoát qua khỏi khe hẹp, các hạt phân tán sẽ tiếp tục va đập vào bề mặt cứng của của thiết bị và góp phần làm cho các hạt bị vỡ ra và sẽ giảm kích thước hạt

2.4.5 Giới thiệu quá trình thanh trùng

Sữa là một thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng nên là môi trường tốt để vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, các vi sinh vật tồn tại ở dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử Có thể chia thành hai nhóm cơ bản:

-Nhóm vi sinh vật có khả năng gây bệnh cho người và sinh tổng hợp độc tố bào gồm

các loại như: Staphylococus aureus, Clostridium botulinum, Salmonella, Coliform,

Aspergilus,…

-Nhóm vi sinh vật không có khả năng sinh độc tố phổ biến nhất là một số giống vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc sử dụng các thành phần dinh dưỡng trong thực phẩm để thực hiện quá trình trao đổi chất, từ đó làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của thực phẩm

Mục đích của quá trình thanh trùng chủ yếu là tiêu diệt hệ vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm ức chế quá trình sinh tổng hợp độc tố của chúng

Theo lý thuyết, nếu nhiệt độ xử lý càng cao và thời gian xử lý càng dài thì số vi sinh vật còn sống sót trong thực phẩm càng thấp và tính an toàn của thực phẩm càng cao Tuy nhiên nhiệt độ xử lý quá cao và thời gian quá dài sẽ làm giảm giá trị dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm Vì vậy nên chọn chế độ thanh trùng phù hợp cho từng loại sản phẩm và xác định vi sinh vật mục tiêu của quá trình thanh trùng Thanh trùng không tiêu diệt được hoàn toàn vi sinh vật nhưng các vi sinh vật gây bệnh, enzyme hầu hết đã bị vô hoạt, các vi sinh vật gây bệnh còn sống sót với số lượng rất thấp và hoạt tính trao đổi chất của chúng bị ức chế

Nhiệt độ thanh trùng

Chọn nhiệt độ thanh trùng phải đảm bảo 2 yêu cầu:

Tiêu diệt vi sinh vật có hại trong sản phẩm

Thời gian thanh trùng

Ở một nhiệt độ thanh trùng nhất định vi sinh không bị tiêu diệt tức thời mà cần có một khoảng thời nhất định gọi là thời gian thanh trùng hay thời gian có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình thanh trùng ký hiệu là F

Thời gian nâng, hạ nhiệt, nhiệt độ thay đổi, F được tính

Z Tref t T C

)

0 )

 chênh lệch thời gian giữa hai lần ghi nhiệt độ

Ti: nhiệt độ tâm của sản phẩm

Thời gian giữ nhiệt, nhiệt độ không đổi, F được tính

B: thời gian tiêu diệt vi sinh vật

Thời gian có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình thành trùng

C B

F



CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương tiện thí nghiệm

3.1.1 Thời gian và địa điểm

Thời gian: từ ngày 03/01/2011 đến ngày 22/4/2011

Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn công nghệ thực phẩm-Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng-Trường Đại học Cần Thơ

3.1.2 Nguyên liệu

Sữa bò tươi

Sữa đặc có đường Ngôi Sao Phương Nam của Vinamilk

Sữa bột nguyên kem

Giống vi khuẩn lactic (từ sản phẩm sữa chua trắng của Vinamilk)

3.1.3 Thiết bị

Tủ ủ

Nhiệt kế,

Cân điện tử ( Vibra, d=0.01, Adventurer, d=0.0001)

Máy đo độ nhớt Brookfield

3.2.2 Phương pháp phân tích

Xác định acid lactic bằng phương pháp chuẩn độ

Xác định độ nhớt sản phẩm bằng máy đo độ nhớt

3.3 Quy trình thí nghiệm

3.3.1 Quy trình nghiên cứu chế biến sữa chua nha đam dạng ăn

3.3.2 Quy trình nghiên cứu chế biến sữa chua nha đam dạng uống

Phối chế-gia nhiệt

Rót vào bao bì

Lên men

Bảo quản lạnh

Làm nguội Cấy giống

Phối trộn nha đam Nguyên liệu

Rót chai-đóng nắp Phối chế

Phối chế-gia nhiệt

Cho vào lọ

Lên men

Làm nguội Cấy giống

Phối trộn nha đam Nguyên liệu

3.4 Nội dung và bố trí thí nghiệm

3.4.1 Thí nghiệm 1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ sữa bột và nhiệt độ đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm sữa chua ăn

Mục đích thí nghiệm

Tìm ra tỷ lệ sữa bột bổ sung và nhiệt độ lên men thích hợp nhằm tạo sản phẩm có chất lượng tốt và rút ngắn được thời gian lên men

Bố trí thí nghiệm

Thí nghiêm được bố trí ngẫu nhiên gồm hai nhân tố với hai lần lặp lại

Nhân tố A: nhiệt độ lên men, oC

Tiến hành thí nghiệm

Chia hỗn hợp sữa bò tươi (85%) và sữa đặc có đường (15%) làm 5 phần bằng nhau Đun nóng cả 5 phần đến nhiệt độ 80-90oC Sau đó cho sữa bột vào 5 phần tương ứng với các tỷ lệ 0, 4, 8, 12, 16% và khuấy cho tan hoàn toàn Làm nguội nhanh đến nhiệt

độ khoảng 45oC, cho sữa chua Vinamilk (10%) vào khuấy đều Sau đó rót vào bao bì

và đem ủ ở 4 nhiệt độ 35, 40, 45, 50oC

Sau mỗi giờ lên men lấy mẫu chuẩn acid, khi acid đạt 0,9% thì lấy mẫu ra cho vào tủ

ổn định lạnh Sau một ngày tiến hành đánh giá cảm quan về trạng thái, mùi, vị

Khảo sát ảnh hưởng của nha đam đến quá trình lên men do phần gel của nha đam có

chứa saponin và acid salicylic là hai chất có khả năng kháng vi khuẩn

Vì vậy phải tìm ra tỷ lệ nha đam bổ sung thích hợp để không ảnh hưởng đến quá trình lên men

Bố trí thí nghiệm

Thí nghiêm được bố trí ngẫu nhiên gồm hai nhân tố với hai lần lặp lại

Nhân tố C: dạng nha đam bổ sung

C1: nha đam xay nhuyễn