Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic có khả năng sử dụng đường gluoza để ứng dụng trong lên men gừng

GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA Lời cảm ơn Trước tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Liêu Ba – môn Vi sinh – Hóa sinh – Sinh học phân tử, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người tận tình hướng dẫn, hỗ trợ, bảo, động viên cho suốt trình học tập nghiên cứu để hoàn thành đề tài giao Tôi xin chân thành cám ơn thầy cô viện Công nghệ sinh học – công nghệ thực phẩm hết lòng truyền đạt kiến thức cho suốt năm học vừa qua Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô, anh/chị, bạn phòng thí nghiệm Vi sinh – hóa sinh – sinh học phân tử, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ nhiều trình học tập làm việc Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân – người động viên, khích lệ, tạo điều kiện, làm điểm tựa vững cho suốt trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Phạm Thị Lan Hương PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA Mục lục Lời cảm ơn Mục lục Mở đầu CHƯƠNG I: Tổng quan tài liệu 1.1 Vi khuẩn lactic 1.1.1 Acid lactic 1.1.2 Quá trình lên men lactic 1.1.2.1 Cơ chế lên men lactic 1.1.2.2 Vi khuẩn lên men lactic 1.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men lactic 1.1.2.4 Ứng dụng trình lên men lactic 1.1.2.5 Hư hỏng trình lên men latic 1.2 Giới thiệu sản phẩm lên men lactic tiêu biểu 1.3 Giới thiệu nguyên liệu gừng chủng giống khởi động CHƯƠNG II: Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên vật liệu thiết bị 2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 2.1.2 Hóa chất môi trường 2.1.3 Dụng cụ thiết bị cần thiết 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp phân lập vi khuẩn lactic 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu chọn lọc vi khuẩn lactic 2.2.2.1 Đặc điểm hình thái tế bào 2.2.2.2 Hoạt tính catalaza 2.2.2.3 Khả sinh axit lactic 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu tính chất probiotic vi khuẩn lactic 2.2.3.1 Khả chịu nhiệt độ 2.2.3.2 Khả chịu pH thấp 2.3.3.3 Phương pháp xác định tính đối kháng vi khuẩn lactic PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA CHƯƠNG III: Kết thảo luận 3.1 Phân lập sơ tuyển vi khuẩn lactic sử dụng cho lên men gừng 3.1.1 Kết phân lập 3.1.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic 3.1.2.1 Hoạt tính catalaza 3.1.2.2 Xác định có mặt axit lactic môi trường 3.1.2.3 Khả lên men nguồn đường 3.2 Nghiên cứu số đặc tính chủng CHƯƠNG IV: Kết luận đề nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA Mở 5đầu • Rau đóng vai trò quan trọng bữa ăn người Trong rau có chất dinh dưỡng quý như: hidratcarbon (chủ yếu số loại đường glucoza, saccaroza, fructoza, tinh bột, xenluloza), acid hữu cơ, vitamin, chất khoáng, tannin, pectin • Thành phần hóa học rau tương đối phức tạp, nước chiếm tới 65% - 95% dạng dịch tế bào Trong dịch có chứa hợp chất hữu chất khoáng hòa tan Hàm lượng chất kho rau thường dao động khoảng 10% - 20%, có trường hợp cao Trong rau có chứa số loại chất thơm, chất màu, chất kháng sinh thực vật Rau có tương đối đầy đủ chất dinh dưỡng, chúng môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển • Lên men (muối chua) phương pháp bảo quản giúp rau, tươi lâu mà giữ giá trị dinh dưỡng, chí bổ sung hợp chất tốt cho tiêu hóa • Nguồn gốc trình bảo quản rau phương pháp lên men có từ thời cổ đại Trên giới, rau biết đến lên men với quy mô nhỏ điều kiện gia đình người buôn bán nhỏ Hiện có số mặt hàng sản xuất dạng dưa bắp cải, dưa chuột muối chua oliu muối chua có ý nghĩa thương mại lớn Gần có gia tăng phạm vi loại rau lên men nước ép rau lên men, đặc biệt thị trường châu Âu (bảng 1) Tuy nhiên sản phẩm thương mại hầu hết sản xuất với quy mô nhỏ (Buchenhuskes cộng sự, 1990) Kim chi Hàn Quốc mang tính truyền thống bữa ăn gia đình gần thương mại hóa (Cheigh & Park, 1994; Fleming cộng sự, 1995) Rau muối chua sản phẩm chế biến từ rau quả, cách lên men lactic làm cho đường có sẵn nguyên liệu đường bổ sung vào chuyển hóa thành acid lactic Lên men lactic tạo cho sản phẩm muối PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA lactic có khả ức chế hoạt chua có hương vị đặng trưng , acid động nhiều loại vi sinh vật • Acid lactic acid hữu không màu, có hương vị nhẹ, hình thành trình lên men tự nhiên sản phẩm phomai, sữa chua, nước tương, sản phẩm thịt rau muối chua Đặc biệt thực phẩm, acid lactic sử dụng loạt sản phẩm đồ uống, bánh mì, sản phẩm từ sữa với vai trò điều chỉnh độ pH tác dụng bảo quản Tổng thị trường giới acid lactic 86 000 vào năm 2001 500 000 vào năm 2010 Ở Việt Nam: vào năm 2006, đại diện công ty dược Iidong (Hàn Quốc) xuất số lượng lớn chế phẩm acid lactic sang hãng MERAP phân phối Việt Nam với giá trị hợp đồng 3,7 triệu USD • Ngày nay, nhiều sản phẩm ứng dụng lên men lactic sản phẩm nông nghiệp truyền thống nhờ vi khuẩn lactic nghiên cứu ứng dụng rộng rãi, có nhiều công dụng sống Theo em xin chọn nghiên cứu đề tài: “Phân lập tuyển chọn vi khuẩn lactic có khả sử dụng đường gluoza để ứng dụng lên men gừng” • Bài làm không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận quan tâm góp ý thầy cô bạn CHƯƠNG I: Tổng quan tài liệu 1.1 Vi khuẩn lactic • Năm 1780, nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhemlm Scheele lần tách acid lactic từ sữa bò lên men chua Năm 1875, Pasteur chứng minh việc làm sữa chua kết hoạt động nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi vi khuẩn lactic Năm 1878 Liester phân lập thành công vi khuẩn lactic đặt tên Bacterium lactic(hiện gọi streptococcus lactic); sau nhà khoa học liên tiếp phân lập nhiều loài vi khuẩn lactic khác Công nghệ lên men để sản xuất acid lactic nói hình thành từ năm 1881 PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA lactobacteriacceae Chúng • Vi khuẩn lactic xếp vào họ cầu khuẩn, trực khuẩn ngắn dài vi khuẩn gram dương, không tạo bào tử hầu hết không chuyển động Chúng cytochrom catalase sống điều kiện có oxi không khí có proxyoase phân giải thành oxy không khí nên gọi vi khuẩn hiếu khí kị khí không bắt buộc • Sự phân bố vi khuẩn lactic tự nhiên chứng tỏ vi khuẩn yêu cầu dinh dưỡng cao khả phân giải để thu lượng chúng lớn Những vi khuẩn lactic gặp đất, nước mà thường gặp sữa sản phẩm sữa (như Lactobacillus lactic, L.bulgaricus, L.helveticus, L.casein , L.fermenti, L.brevis, Streptococcus lactic, Str.diacetilactic ), bề mặt thực vật xác phân giải (như Lactobacillusplantarum, L.delbruckii, L Fermenti, L.brevis, Streptococcus lactic, Leuconostoc mesenteroides ), ruột lớp màng nhày người động vật (như Lactobacillus 1.1.1 • • • • • acidophilus, Streptococcusfaecalis, Str.pyogenes, Pneumococcus ) Acid lactic Công thức thô: Công thức hóa học : C-CHOH-COOH Trọng lượng phân tử: 90,08g/mol Điểm nóng chảy :53 Điểm sôi 122 PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 Str.salivarius, GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA 1.1.2 Quá trình lên men lactic 1.1.2.1Cơ chế lên men lactic • Bản chất trình lên men lactic: trình phâm giải hydrat carbon điều kiện yếm khí với tích lũy acid lactic môi trường lên men Đây trình oxy hóa khử không hoàn toàn Tùy thuộc vào sản phẩm lên men mà người ta chia trình lên men thành hai kiểu: lên men lactic đồng hình lên men lactic dị hình • Lên men lactic đồng hình: trình lên men mà lượng lactic hình thành chiếm 90 - 98% sản phẩm Các vi khuẩn lactic đồng hình phân giải đường glucoza theo trình EMP (Embden – Meyerhof Pamas) thành piruvat chủ yếu Piruvat chuyển hóa thành lactat phần nhỏ chuyển thành ethanol, C Quá trình lên men lactic đồng hình gồm giai đoạn  Giai đoạn 1: thời kỳ sinh trưởng lũy thừa vi khuẩn, từ hexose tạo acid phosphoglycerinic nhờ oxy hóa phosphoglyceraldehyd kèm theo việc khử NAD  Giai đoạn 2: Do NADH+ tăng nên oxy hóa môi trường giảm xuống, dẫn tới nhường hidro từ NADH+ cho acid phosphoglycerinic PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA để khử thành acid lactic Chỉ có5 phần acid piruvic tiếp tục khử cacboxyl thành acid axetic ethanol, aceton Số lượng sản phẩm tùy thuộc vào lượng oxy môi trường Vi khuẩn lên men lactic thường sử dụng đường đơn khác glucoza, galactoza, levuloza đường kép lactoza, saccharoza, maltoza • Lên men lactic dị hình: trình lên men mà acid lactic tạo thành có hàng loạt sản phẩm khác chiếm tỷ lệ cao như: acid glyceryl, ethanol, Sở dĩ vi khuẩn lactic dị hình enzym sơ đồ EMP aldolaza triozaphosphat isomeraza mà chủ yếu theo đường HMP Dưới tác dụng epimeraza ribulose – – phosphat biến thành Xylulose – – phosphate tác dụng pentophosphatcetolaza Xylulose – – phosphat biến thành phosphoglyceraldehyd acetylphosphat Acetylphosphat khử thành ethanol thông qua acetaldehyd chuyển phần hay toàn phần acetylphosphat thành acid acetic, giải phóng ATP Phosphoglyceraldehyd thông qua acid piruvic biến thành acid lactic • Dưới sơ đồ trình lên men lactic đồng hình lên men lactic dị hình (1) Quá trình lên men lactic đồng hình (2) Quá trình lên men lactic dị hình PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA 1.1.2.2Vi khuẩn lên men lactic • Đặc điểm Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium Đây trực khuẩn không tạo bào tử hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện Chúng có khả lên men nhiều loại đường đơn đường đôi khả lên men loại glucid phức tạp tinh bột Sự phát triển cần có mặt pepton, acid amin, giàu vitamin khoáng chất Quá trình lên men xảy tốt môi trường acid pH từ 5,5 Khi pH nhỏ 5, trình lên men bị dừng lại Nhiệt độ thích hợp cho trình lên men từ 25 – 40 Tuy nhiên loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nhiệt độ lớn 80 vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn • Phân loại Dựa vào trình lên men chia vi khuẩn lactic thành loại: vi khuẩn lactic lên men đồng hình dị hình  Lên men đồng hình  Lactobacterium casein: trực khuẩn ngắn gây chua sữa tự nhiên, yếm khí tùy tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo môi trường có từ 0,8 – 1% acid lactic Ở điều kiện bình thường gây chua sữa vòng 10 – 12 Nguồn nito cho vi khuẩn phát triển pepton Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển 10, tối ưu 35 tối đa 45 Chúng thủy phân casein gelatin yếu  Streptococcus cremoris: thường tạo thành chuỗi dài, phát triển nhiệt độ thấp Lactobacterium casein Nhiệt độ tối ưu 25 – 30 có khả lên men glucose, galactose  Lactobacterium bulgaricus: trực khuẩn dài Nhiệt độ tối ưu 20có khả lên men glucose, lactose Có khả tạo độ acid cao (3,7% acid lactic)  Lactobacterium delbruckii:thường gặp hạt đại mạch, trựa khuẩn lớn Trong trình phát triển mình, chúng có khả PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA T T Giống gừng Maran Jugijan Cv 646 Arippa Vengara Ernad Chernad Rio de Janeiro Jamaica Sleeva Local Nadia Narasapatto m Karakkal Hynand Local Trung Quốc 10 11 12 13 14 Hàm lượng chất khô (%) 20,40 15,85 14,86 16,38 19,85 20,17 18,75 19,00 20,05 22,20 15,06 20,50 20,64 18,50 Khi đánh giá chất lượng giống gừng, người ta quan tâm nhiều đến chất lượng nhựa dầu gừng coi yếu tố định đến chất lượng giống gừng Trong loại gừng có thị trường, giống gừng Jamaica coi có chất lượng tốt có hương thơm mùi vị dễ chịu Đứng thứ hai chất lượng giống gừng Cochin Ấn Độ, loại gừng có hương thơm lai chanh chuyên gia chất thơm lại yêu thích gừng Cochin gừng Jamaica nên thực tế gừng Cochin lại có giá trị gừng Jamaica Sau hai loại gừng gừng Tây Phi, loại gừng có hàm lượng chất cay hàm lượng tinh dầu cao tinh dầu có mùi cam ( mùi long não) nên ưa chuộng (58) 1.3.1.3 Tính chất hóa lý thành phần hóa học nhựa dầu gừng Nhựa dầu (Oleoresin) sản phẩm thu cách trích ly nguyên liệu thực vật với dung môi hữu dễ bay hơi, sau tách dung môi, tinh chế thu sản phẩm nhựa dầu – nhựa dầu hỗn hợp hợp chất dễ PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA bay có mùi thơm chất không5 bay mang mùi vị định, chất màu, sáp, số khoáng vi lượng So với nguyên liệu dạng thô qua sơ chế nhựa dầu có ưu điểm vượt trội là: nhựa dầu sản phẩm sạch, tiệt trùng, an toàn cho người sử dụng, chúng tiêu chuẩn hóa thành phần chất thơm,chất tạo vị, màu sắc,các tính chất lý hóa nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua bán, sử dụng nhựa dầu sản xuất chế biến Nhựa dầu dạng cô đặc nên pha loãng mức độ khác để đạt hương vị, màu sắc theo ý muốn hay kết hợp với chất mang, chất khô phù hợp với mục đích sử dụng Mặt khác, nhựa dầu có ưu nhờ tính phân tán nhanh tính đồng đều, thuận tiện cho việc bảo quản vận chuyển chất lượng nhựa dầu gia vị đánh giá theo tiêu sau (156) - Hàm lượng chất bay (tinh dầu), hàm lượng hợp chất tạo vị chính, hài hòa thành phần tạo hương vị Mặt khác, hương vị nhựa dầu phải giống với hương vị gia vị tự nhiên (nguyên liệu để thu nhận nhựa dầu) - Tính tiện lợi cho nhiều mục đích sử dụng, nhiều dạng sử dụng (hòa tan, phân tán hay phối trộn) - Chất lượng cảm quan, số hóa lý phải đồng với loại sản phẩm màu sắc, hương thơm, độ trong, độ nhớt - Dư lượng dung môi (trừ etanol) sản phẩm nhựa dầu phải mức cho phép Thông thường dung môi hữu n – hexan, aceton, ete mức Nhựa dầu gừng nhận từ gừng cách trích ly với dung môi hữu thông dụng gần người ta sử dụng loại dung môi lỏng siêu tới hạn với trang thiết bị tạo sản phẩm nhựa dầu gừng (28, 41,85) Trên giới, nhựa dầu gừng có tên thương mại Gingerin, chất lượng thành phần nhựa dầu gừng đa dạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố : giống gừng, loại dung môi dùng PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA để trích ly, chế độ công nghệ, thiết bị5 trích ly Nhựa dầu gừng có tính chất hoá lý thành phần hóa học sau: *tính chất hóa lý - nhựa dầu gừng khối lỏng sệt màu nâu đậm có mùi thơm gừng đặc trưng có vị cay Nó hòa tan tốt benzen benzoat, không tan glyxeryl, propylenglycol, hòa tan phần etanol - nhựa dầu gừng trích ly loại dung môi khác có độ nhớt khác nha Nó có độ nhớt cao trích ly etanol - nhựa dầu gừng hỗn hợp gồm nhiều thành phần khác nhau, tinh dầu chất cay có chất màu, đường, axit hữu cơ, vitamin muối khoáng, tùy theo mức độ tinh chế loại dung môi trích ly mà hàm lượng chất không tan tạo mùi vị có sản phẩm nhựa dầu khác (58) Đây nguyên nhân tạo nên khác biệt tương đối tính chất hóa lý sản phẩm nhựa dầu gừng *thành phần hóa học nhựa dầu gừng - hợp chất dễ bay Nhiều tài liệu xác nhận hợp chất bay có sản phẩm nhựa dầu gừng vùng khác giới, tựu chung thành phần sau: Zingibenzen, Zingiberol, d-β-phellandren, n- decylaldehyt, n- nonylaldehyt, d – camphen, d – bordeol, arcurcumen (85, 118): Zingiberen - Công thức phân tử: (58,86) Zingibenrene sesquitecpen có tên theo danh pháp 5-( 1,5dimetyl-4-hexenyl)- 2- metyl-1,3- xyclohexan, thành phần quan trọng, thành phần dễ bay tạo nên mùi thơm đặc trưng cho nhựa dầu gừng (chiếm tới 7,4%) Từ lâu người ta phân lập hydrocarbon tự nhiên từ tinh dầu gừng, song phải đến năm 1960 Eschenmoser Schinz đưa công thức chuẩn phân tử zingibenren (58) PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA - màu, dễ bị nhựa hóa đặc biệt Zingibenren chất dầu không trình bảo quản có số tính chất hóa lý sau: + nhiệt độ sôi: = 160 - 161/32mmHg, 128 - 129/9mmHg + tỷ trọng: = 0,8733 +chỉ số khúc xạ: = 1,4984 - Zingibenren khử natri dung môi rượu tạo thành monocyclic dihydrozingibenren có nhiệt độ sôi 122 – 125 /7mmHg khử hidro với xúc tác Pt cho sản phẩm hydro hóa hoàn toàn có nhiệt độ sôi 128 - 130/11mmHg (33) Zingiberol - Zingiberol sesquiterpen alcohol, thành phần quan trọng hợp chất dễ bay nhựa dầu gừng Hợp chất có mùi thơm dịu đặc trưng cho gừng, có nhiệt độ sôi 154 – 157/14,5mmHg - Công thức phân tử: - Công thức cấu tạo (58) - Khi bị đốt nóng zingiberol nước trở thành dạng sesquiterpen có công thức phân tử ( hỗn hợp sản phẩm gồm zingiberen isozingiberen) (58) d-β-phellandren - Công thức phân tử Công thức cấu tạo (58) d-β-phellandren chiếm từ 0,2% đến 1,6% hợp chất dễ bay (58) Tính chất hóa lý(10) + nhiệt độ sôi : = 171 – 172 mmHg + Tỷ trọng: : = 0,8520 + số khúc xạ : = 1,4788 + hợp chất nitrin d-β-phellandren có nhiệt độ nóng chảy 97 – 98 102 Oxy hóa 1% thu glycol có nhiệt độ sôi 150/10mmHg Glycol đun nóng với loãng tạo rượu dihydrokimin aldehyt dihydrokimin (khi kết hợp với semi – cacbazon cho tinh thể có nhiệt độ nóng chảy 204 - 205) *Các hợp chất cay PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA nhựa dầu gừng hợp chất Các hợp chất chủ yếu tạp vị cay alkanol phenolic gingerol, zingerol, shogaol dẫn xuất chúng (58,155) Gingerol Thresh tách chất cay chủ yếu gừng gọi hỗn hợp chất cay gingerol Việc tách chiết gingerol dạng tinh khiết gặp nhiều khó khăn chất dễ bị ảnh hưởng nhiều tác nhân Ví dụ đun nóng gừng với hydroxit kiềm, hợp chất cay ginggerol gừng bị biến đổi (43) - Gingerol hỗn hợp chất đồng đẳng có công thức chung Trong gingerol thường gặp 6- gingerol (khi n=4), – gingerol (khi n=6) 10 – gingerol (khi n=8) (43,154) - Tính chất hóa lý: + gingerol chất lỏng màu vàng, không mùi, có vị cay + Nhiệt độ sôi = 235 – 240 áp suất 18mmHg - Khi đun sôi gingerol với chất bị phân giải cho chất aldehyt bay hơi, chất cay dạng tinh thể gọi zingerol chất thể dầu gọi shogaol(58) Zingerol - Nomura trích ly gừng ete, xử lý kiềm thu chất có mùi vị cay, hợp chất xetol gọi zingerol Zingerol có mặt gừng dạng xeton tự mà dạng sản phẩm ngưng tụ xeton với aldehyt béo bão hòa đặc biệt với enanth – aldehyt (43,58) - Công thức phân tử : - Công thức cấu tạo: - Zingerol điều kiện bình thường trạng thái rắn tinh thể có nhiệt độ nóng chảy = 41 - 41 Shogaol PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA - Shogaol thành phần cay khác 5của nhựa dầu gừng, gingerol bị dehydrat hóa tác dụng nhiệt chuyển thành shogaol Shogaol có vị cay mặn gingerol (43) - Công thức phân tử (32, 58): : - Công thức cấu tạo: - Shogaol tổng hợp từ gingerol hexaldehyt (43) Các hợp chất có mối liên quan đến Cùng với shogaol người ta tìm thấy dấu vết parodol có công thức phân tử : dẫn xuất Ngoài nhựa dầu gừng có số chất khác chưa xác định.(32) Tùy theo giống gừng mà thành phần nhựa dầu gừng khác John P.Barley Philomena Foley (85) nghiên cứu thành phần hóa học nhựa dầu gừng 1.3.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ gừng nhựa dầu gừng 1.3.2.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ gừng nhựa dầu gừng giới Trên giới, gừng trồng nhiều nơi tập trung chủ yếu vùng có khí hậu nhiệt đới cận nhiệt đới Ấn Độ, Trung Quốc, Jamaica, Nigeria, Nhật Bản, Indonexia, Việt Nam Tổng sản lượng gừng khô giới ước tính khoảng 16.000 tấn/năm (19) Ấn Độ nước sản xuất xuất gừng lớn giới với diện tích trồng 53.000 ha, sản lượng gừng năm đạt 80.000 gừng khô, cuất khhoangr 15.000 tới 50 nước giới, chủ yếu Mỹ, Canada, châu Âu, Nhật Bản (154) Giá kg gừng khô Ấn Độ xuất giới khoảng 1,34USD, tính theo thời giá năm 2002 có thời điểm lên tới 3,06 – 3,16 USD (56,86) Xuất gừng mang lại nguồn ngoại tệ đáng kể cho Ấn Độ, hàng năm từ mặt hàng họ thu hàng triệu đô la Tổng giá trị xuất gừng Ấn Độ qua vụ từ năm 1993 – 1999 thể bảng 1.3 Bảng 1.3: tình hình xuất gừng Ấn Độ PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA Tổng giá trị xuất Năm Tổng giá trị xấy ÚD USD 1993 – 1994 272 595,74 1996 – 1997 12 605 127, 66 1994 – 1995 559 638, 30 1997 – 1998 15 452 617, 02 1995 - 1996 281 127,66 1998 - 1999 848 489, 38 Tiếp theo sau Ấn Độ Trung Quốc với sản lượng gừng chiếm khoảng 30% Năm sản lượng gừng toàn giới (56) Braxin nước xuất gừng lớn Nam Mỹ Mỗi năm nước xuất khoảng 2000 gừng khô sang Mỹ, châu Âu NHật Bản (19, 130) Hiện nay, Australia quan tâm đến việc trồng loại gia vị có giá trị điều kiện đất đai, khí hậu nước phù hợp với việc trồng gừng Hàng năm, Australia sản xuất khoảng 5600 gừng với tổng doanh thu đạt 13,5 triệu đô la Australia (104) nước tiêu thụ gừng nhiều giới Mỹ Tây Âu Năm 1985 riêng nước Pháp nhu cầu sử dụng gừng khoảng -4 /năm.(155) Các nước sản xuất nhựa dầu gừng nhiều Ấn Độ, Jamaica gần Trung Quốc Năm 2000, Ấn Độ sản xuất khoảng 300 nhựa dầu gừng xuất sang Mỹ châu Âu 150 (130) 1.3.2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ gừng nhựa dầu gừng Việt Nam - Việt Nam, gừng trồng nhiều tỉnh phía bắc Lạng Sơn, Phú Thọ, Hải Phòng, Bắc Giang, Hải Dương đặc biệt có giống gừng gié (Zingeiber officianlis Roscoe ) có chất lượng, hương vị tương đương với gừng Ấn Độ, nguyên liệu quý cho sản xuất nhựa dầu gừng Sản lượng diện tích trồng gừng nước ta tăng nhanh song không đồng nhu cầu tiêu thụ nước xuất không ổn định Ví dụ năm 1998, sản lượng gừng tỉnh Lạng Sơn đạt cao mức 4100 Năm 2000 2001 đạt khoảng 2000 tấn/ năm (16) PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA Bảng 1.10: sản lượng gừng tỉnh 5Lạng Sơn (16) năm Diện tích trồng (ha) Sản lượng (tấn) 1996 231 1335 `1997 332 1979 1998 459 4090 1999 277 2387 2000 190 1805 Từ năm 2000 đến nay, phía Nam (chủ yếu tỉnh Đắc Lắc) có gừng loại gừng sẻ, nhiên sản lượng chưa cao chủ yếu trồng xen kẽ với cà phê (cà phê trồng hàng cách hàng 3m, cách 3m), hoa hòe (hàng cách hàng m, cách m) Sản lượng gừng sẻ năm 2003 3000 tươi Trong năm tới, tỉnh phía nam có chủ trương mở rộng diện tích gừng sẻ lên – 6ha (17)/ Ngoài nhu cầu tiêu thụ nước làm gia vị, làm mứt, làm thuốc phần nhỏ cho sản xuất bánh kẹo, rượu, chè gừng chủ yếu dùng để xuất duwois dạng nguyên củ, thaí lát bột gừng (trước xuất sang Đông Âu, xuất nhiều sang Trung Quốc) Theo chuyên gia đánh giá tăng sản lượng gừng cao mức năm 1998, vấn đề chỗ cần phải đầu tư công nghệ sản xuất chế biến gừng tìm thị trường tiêu thụ ổn định nước ta chưa có sản phẩm nhựa dầu gia vị quy mô công nghiệp, nhu cầu tiêu thụ nhựa dầu gừng ngày tăng lên ( khoảng – tấn/năm) chúng mặt hàng có giá trị xuất cao Hiện năm, phải tốn hàng chục triệu đô la để nhập sản phẩm tinh dầu nhựa dầu cho sản xuát bánh kẹo, chè dược phẩm có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng mà nguyên nhân chưa có quan tâm đầu tư đáng cho nghiên cứu sản xuất nhựa dầu Trong hai mươi năm trở lại đây, số đơn vị nghiên cứu Viện Công nghiệp Thực Phẩm, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Hóa học – Viện Khoa học Việt Nam nghiên cứu thu nhận tinh dầu nhựa dầu gừng từ Gừng song PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA dừng lại mức độ thí nghiệm, 5quy trình chiết tách đơn giản, thiết bị lạc hậu không đồng suất chất lượng sản phẩm chưa cao Theo kết đề tài nghiên cứu cấp Bộ viện Công nghiệp thực phẩm (7) trích ly bột gừng gié khô (lạng Sơn) dung môi cồn etylic 96% nhiệt độ 50 – 55 thu sản phẩm nhựa dầu gừng ( hiệu suất 7,8 % so với nguyên liệu khô), có màu đen sẫm, có hàm lượng chất cay 12 – 14%, hàm lượng chất dễ bay – 8% Sản phẩm thử nghiệm vào sản xuất bánh kẹo vào nhà máy sản xuất bánh kẹo Hải Hà chưa đạt yêu cầu Đề tài luận văn thạc sĩ (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội) dừng lại khảo sát ảnh hưởng thời gian loại dung môi đến trình trích ly nhựa dầu gừng mà chưa đưa quy trình công nghệ cho sản phẩm cuối (10) Gần viện Hóa học Công Nghiệp kết hợp với trường Đại Học CHLB Đức có đề tài nghiên cứu chiết tách nhựa dầu gừng phương pháp trích ly co2 siêu tới hạn Kết thu ban đầu tốt xong tiếc dừng lại quy mô phòng thí nghiệm, chưa thể đưa vào thựa tế sản xuất (3) 1.3.3 Ứng dụng gừng tinh dầu gừng Trong loại gia vị sử dụng phổ biến giới, gừng gia vị có vai trò quan trọng phạm vi ứng dụng rộng rãi Theo y học cổ truyền, gừng tươi có vị cay thơm, ấm nóng; gừng khô có vị cay, mùi thơm hắc, tính nóng (2) gừng sử dụng làm gia vị cho nhiều ăn thanhg phần nhiều thuốc chữa bệnh Nhựa dầu gừng giữ hầu hết tính chất quý gừng nguyên liệu đồng thời lại có ưu điểm sản phẩm nhựa dầu, nhựa dầu gừng sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản xuất đời sống - ứng dụng làm thuốc: thành phần nhựa dầu gừng – gingerol,6 – shogaol, – paradol có tác dụng mạnh để chống viêm nhiễm, chống nghẽn mạch máu (104) Trung Quốc gừng để trị đau bụng, bệnh tiêu chảy, buồn PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA loạn hô hấp, bệnh đau răng, bệnh nôn, bệnh hen suyễn, bệnh tim, rối thấp khớp Châu Phi, gừng dùng làm thuốc chống ợ từ dày, thuốc long đờm, tuần hoàn máu ngoại vi, chất làm tế bào co lại để ngừng chảy máu, chất kích thích ăn ngon miệng, thuốc lợi tiểu tiêu hóa Mỹ, gừng dùng làm chất bống buồn nôn tàu xe - tác dụng chống nấm ci sinh vật gừng Gừng có thuộc tính chống nấm, gừng ức chế Aspegillus niger, S Serevisiae, Mycodema spp, L.acidophilus gừng ngăn chặn tăng cholesterol chất chống oxy hóa Trường đại học quốc gia dinh dưỡng Hyderabat Ấn Độ nghiên cứu gừng có khả ức chế viêm tấy kinh niên biến đổi acid crachidonic với thuộc tính chống oxy hóa - tác dụng chống oxy hóa gừng Khả chống oxy hóa chất gừng so sánh với BHA, BHT, – Tocopherol Gừng khô trích ly với metanol có nồng độ 80% dịch trích ly tinh chế với etyl acetat chất hoạt động tách sắc kí cột sở kết phân tích hóa học quang phổ xác định – shogaol 12 – shogaol (113) - ứng dụng nhựa dầu gừng để bảo quản thực phẩm Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa gừng trích ly với dầu hướng dương nghiên cứu (153) Để sử dụng dịch trích ly gừng làm chất chống oxy hóa thực phẩm người ta khảo sát nhiệt độ thời gian tàng trữ nên khả chống oxy hóa dịch trích ly gừng dầu hướng dương Các mẫu hướng dương có dịch trích ly gừng rán 185 từ – 120 phút phân tích hoạt tính chống oxy hóa phương pháp tioxianat Sự thay đổi số biểu thị bảng 1.11 1.12 thể gừng trích ly chất chống oxy hóa tự nhiên dùng cho thực phẩm Bảng 1.11 thay đổi số dầu hướng dương bảo quản dịch gừng trích ly (GE) tháng 25 45 (153) PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA Mẫu thí nghiệm 25 Chỉ số peroxit Mẫu đối chứng 90,0 GE Mẫu chưa 1600 24,5 ppm GE Mẫu chứa 2400 25 ppm GE 45 %acid oleic Chỉ số Iod Chỉ số pẽoit Chỉ số Iod 198 % acid oleic 0,38 0,308 60,0 0,075 83 26,7 0,083 80 0,08 95 24 0,08 92 53 Bảng 1.12: thay đổi số dầu hướng dương bảo quản dịch gừng GE rán 185 50 phút (153) Mẫu thí nhiệm Mẫu chứa 1600 ppm GE Mẫu chứa 2400 ppm GE Chỉ số Peroxit 20,5 % acid oleic 0,127 Chỉ số Iod 78 0,7 0,055 11 Dịch trích ly gừng từ etanol dùng để bảo quản dầu hạt cải 60 21 ngày Sự oxy hóa đánh giá dựa sở số axid, số TBA, số liên kết đôi kết luận dịch trích ly gừng có tính chống oxy hóa mạnh (40, 141) Hoạt tính chống oxy hóa, chống ung thư, chống VSV từ duch trích ly gừng xác định (99) Gừng trích ly siêu tới hạn, có không etanol isoprolyalcol trích ly Khả kháng oxy hóa dihcj trích ly thử phản ứng β – caroten acid linoleic, hoạt tính kháng VSV với M Tuberulosis thử MABA, hoạt lực chống ung thư thử với người bị ung thư khẳng định gừng có khả chống ung thư chọn lọc Hoạt tính chống oxy hóa dịch trích ly gừng bị ảnh hưởng điều kiện pha chế ảnh hưởng số dung môi bao gồm: nước PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA cất, cồn 76%, este acid acetic5 phương pháp sấy, phương pháp trích ly lên khả chống oxy hóa dịch trích ly gừng (39) Ngoài ra, dịch trích ly gừng dùng để làm mềm thịt gà (138), làm mềm chống oxy hóa thịt cừu (108) 1.3.2 sản phẩm gừng lên men Gừng lên men lấy ý thưởng từ sản phẩm gari Nhật Bản Gari dưa muối làm từ gừng, thường dùng để ăn sushi Người Nhật chọn loại gừng tươi, thái thành lát thật mỏng đem ngâm với đường dấm Gari có vị cay, chua ngọt, màu hồng nhạt Cùng với wasabi, gari giúp làm giảm vị tanh, bổ sung vị chống lại tính hàn loại hải sản sushi 1.3.3 chủng giống khởi động trình lên men gừng CHƯƠNG II: Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên vật liệu thiết bị 2.1.1 Vật liệu nghiên cứu Các sản phẩm lên men truyền thống là: nước dưa chua muối, nem chua Thanh Hóa, men vi sinh từ tôm chua 2.1.2 Hóa chất môi trường Hóa chất sử dụng nghiên cứu hãng : Oxoid, Merk, Shobigel, Sigma cung cấp Môi trường MRS agar Pepton Meat extract Yeast extract CH3COONa D (+) glucoza Amonium citrat MnSo4.4H2O MgSO4.7H2O K2HPO4 Tween 80 Agar PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 15g 10g 5g 5g 20g 2g 0,04 g 0,2g 0,05g 1ml 20g GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA 1000ml Nước pH 6,8 – 7,2 Với môi trường MRS lỏng không cần bổ sung agar Tất môi trường trùng 110 30 phút 2.1.3 Dụng cụ thiết bị cần thiết STT Tên thiết bị Nồi trùng Cân phân tích Tủ cấy vô trùng Tủ sấy Máy ly tâm Máy đo OD Máy Vortex 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp phân lập vi khuẩn lactic - mẫu tôm chua nem chua: cân 2g mẫu, tiến hành nghiền mịn chày, cối, sau hòa với 5ml nước cất - với mẫu men vi sinh: hoạt hóa nấm men nước đường khoảng thời gian 6h Với mẫu này, lấy mẫu 1ml dịch vào ống nghiệm chứa 9ml nước cất Máy đánh nhuyễn máy Vortex pha loãng nước cất với nồng độ từ Với mẫu có nồng độ từ đến , mẫu lấy 0,05ml dịch trang lên đĩa thạch môi trường MRS, nồng độ làm đĩa Các đĩa thạch nuôi kỵ khí tủ ấm 37 48h Sau ngày ủ, khuẩn lạc hình thành với hình thái màu sắc khác Lấy que cấy móc khuẩn lạc vào ống thạch nghiêng để giữ giống (10) 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu chọn lọc vi khuẩn lactic PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA 2.2.2.1 Đặc điểm hình thái tế bào Các chủng vi khuẩn tách từ môi trường phân lập làm lại phương pháp cấy vạch bề mặt thạch để khuẩn lạc hoàn toàn mọc riêng rẽ Các khuẩn lạc cấy truyền sang môi trường MRS 24h sau dùng khuẩn lạc làm tiêu tế bào sinh trưởng nhuộm tê sbaof theo phương pháp nhuộm Gram thông thường (2) quan sát kính hiển vi có độ phóng đại 1000 lần 2.2.2.2 Hoạt tính catalaza Nhỏ giọt huyền phù vi khuẩn lên đĩa, dùng que trang nuôi tủ ấm Khi thấy khuẩn lạc mọc nhỏ giọt dung dịch oxy già 3% lên khuẩn lạc Nếu thấy bọt khí xuất chứng tỏ có enzym catalaza tế bào 2.2.2.3 Khả sinh axit lactic( phương pháp thử ufemen) Cho vào ống nghiệm 0,5 ml phenol, thêm từ từ giọt 1% vào dung dịch có màu tím phức phenol – sắt Tiếp đến, thêm vào ml dịch nghiên cứu Nếu dung dịch chuyển màu vàng dịch nghiên cứu có mặt acid lactic 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu tính chất probiotic vi khuẩn lactic 2.2.3.1 Khả chịu nhiệt độ Nghiên cứu lên men giống dải nhiệt độ thích hợp theo dõi sinh trưởng phát triển VSV kết lên men PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA bình gừng lên men với tỷ lệ 3% Chủng nghiên cứu bổ sung vào Sau đó, bình tiến hành ủ nhiệt độ thường, 30 , 37 , 40 Sau nuối cấy 24 mẫu kiểm tra khả sinh trưởng 2.2.3.2 Khả chịu pH thấp Tiến hành lên men dải pH trải dài để xác định vùng hoạt động vi khuẩn lactic phân lập Vẫn với 3% giống, bổ sung vào mẫu lên men với pH ban đầu khác 4, 5, 6, 7, Sau 24 tiến hành đo để kiểm tra khả sinh trưởng 2.3.3.3 Phương pháp xác định tính đối kháng vi khuẩn lactic PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 [...]... do sự phát triển của vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh, casein trong sữa bị đông tụ, sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt và có vị thơm ngon Quá trình làm sữa chua phải sử dụng hai chủng vi khuẩn lactic đồng hình và dị hình Vi khuẩn lactic đồng hình lên men nhanh làm giảm pH, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm và tạo thành mùi thơm đặc trưng của sữa chua  Sản xuất phomat: để sản xuất phomat người... sản phẩm có hương vị lạ  Cách khắc phục: đảm bảo tiến hành tốt về điều kiện lên men 1.2 Giới thiệu về các sản phẩm lên men lactic tiêu biểu 1.2.1 Khái niệm PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA 5 hóa đường thành acid lactic nhờ vi • Lên men lactic là quá trình chuyển sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là một trong những loại hình lên men phát triển nhất trong thiên... đường, tinh bột đã được đường hóa Nồng độ đường sử dụng cho quá trình lên men lactic từ 8% - 20%  Nếu nguyên liệu là rỉ mật, phải làm trong để loại bỏ các hợp chất chứa nito Quá trình lên men lactic xảy ra tốt nhất trong môi trường acid, tuy nhiên vi khuẩn lactic không có khả năng chịu được nồng độ acid quá cao Khi nồng độ acid quá cao sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn, vì vậy cần điều chỉnh... khuẩn Đối với các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường không ảnh hưởng đến sản phẩm đặc trưng của các sản phẩm lên men còn đối với các vi khuẩn lên men lactic dị hình thì ngược lại  Khi pH môi trường cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic  Khi pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid lactic còn có thêm acid acetic và nhiều sản phẩm khác Chính quá trình lên men lactic. .. đơn, có khi ghép thành đôi một Khi lên men, chúng tạo thành acid lactic, rượu etylic, acid acetic và Chúng có khả năng tạo bào tử Tế bào sinh dưỡng thường chết ở nhiệt độ 80 1.1.2.3Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic Quá trình lên men dù khác nhau về cơ chế điều kiện nhưng đều bị ảnh hưởng bởi các nhân tố:  Nồng độ đường: nồng độ đường để lên men xê dịch từ 5 – 20% Nếu nồng độ đường. .. BA năng tạo thành sợi Nhiệt độ 5tối ưu cho chúng phát triển từ 45 - 50 Khác với các loài khác chúng không có khả năng lên men đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa  Lactobacterium cueumeris fermenti: thường được tìm thấy trong sữa ủ chua Là trực khuẩn không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn và có khi tạo thành chuỗi (trong quá trình lên men) Khả năng tạo acid tối đa trong. .. nén khối rau quả, đậy kín để yếm khí Hiện tượng sản phẩm bị nhớt: Nguyên nhân: Do các vi khuẩn có vỏ nang phát triển Nước lên men rau quả có hàm lượng muối và acid quá thấp, nhiệt độ    •   lên men cao tạo điều kiện cho vi khuẩn sinh nhầy phát triển Biện pháp khắc phục: Loại bỏ nước đang lên men và thay bằng nước muối Chắt nước đang lên men ra, đun sôi để nguội rồi lại đổ vào sản phẩm Hiện tượng... quan trọng trong bốn nhân tố vì nếu vi khuẩn phát triển ưu thế thì pH sẽ là 3 – 3,5, còn nếu không thì vi sinh vật khác sẽ phát triển (pH 4 – 4,5: vi khuẩn thối hoạt động; pH 5 – 5,5 vi khuẩn đường ruột phát triển; pH 2,5 – 3 nấm men hoạt động, pH 1,2 – 3 nấm mốc phát triển) 1.1.2. 4Ứng dụng của lên men lactic • Sản xuất acid lactic  Nguyên liệu dùng để sản xuất acid lactic là: rỉ mật, đường, tinh... giống gừng Trong các loại gừng có trên thị trường, giống gừng Jamaica được coi là có chất lượng tốt nhất do có hương thơm và mùi vị dễ chịu nhất ứng thứ hai về chất lượng là giống gừng Cochin Ấn Độ, loại gừng này có hương thơm lai chanh vì vậy các chuyên gia về chất thơm lại yêu thích gừng Cochin hơn gừng Jamaica nên trong thực tế đôi khi gừng Cochin lại có giá trị hơn gừng Jamaica Sau hai loại gừng. .. khí  Giai đoạn 2: quá trình lên men lactic đồng hình xảy ra mạnh Các loài vi khuẩn lactic chỉ phát triển trong điều kiện yếm khí .ếu có oxy vi khuẩn gây thối phát triển sẽ tạo thành mùi khó chịu và ảnh hưởng đến thức ăn ủ chua Chất lượng khối ủ phụ thuộc rất nhiều vào sự phát triển vi khuẩn lactic PHẠM THỊ LAN HƯƠNG | KTTP1 – K56 GVHD: TS NGUYỄN LIÊU BA 5 thì chính vi khuẩn lactic cũng bị tiêu  Giai