Nghiên cứu phát triển thực phẩm chứa PROBIOTIC

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** - PHẠM THỊ NGÂN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THỰC PHẨM CHỨA PROBIOTIC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC       NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:TS HỒ PHÚ HÀ         Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp Hà nội - 2012 Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Luận văn kết tháng nỗ lực làm việc, hoàn thành thiếu giúp đỡ bảo thầy cô bạn bè Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Hồ Phú Hà Sự hướng dẫn tận tình, lắng nghe cô, định hướng nghiên cứu cách khoa học có vai trò quan trọng cho trình thực nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn TS Vũ Hồng Sơn góp ý quý báu thầy trình làm nghiên cứu hoàn thiện luận văn Tôi gửi tới lời cảm ơn chân thành tới Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm nơi thực đề tài, tới giảng viên phụ trách phòng thí nghiệm ThS Lê Thị Lan Chi KS Văn Việt Quyên tạo điều kiện giúp đỡ thời gian thực đề tài Tôi xin cảm ơn bạn sinh viên Nguyễn Thị Huyền Nguyễn Thị Bình An Sự hợp tác bạn đóng góp lớn đến trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn chân thành tới gia đình bạn sinh viên phòng thí nghiệm hỗ trợ thời điểm khó khăn Cuối cùng, xin gửi lời chúc tốt đẹp tới thầy cô, tới gia đình, tới anh chị bạn bè Một lần xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2011 Học viên thực Phạm Thị Ngân Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Lactobacillus fermentum HA6 phân lập từ rau muối chua truyền thống Việt Nam chứng minh probiotic tiềm Mặt khác, nhóm nghiên cứu Viện CNSH-CNTP, Đại học Bách Khoa Hà Nội chiết xuất polyphenol từ chè xanh vùng chè Trung Du Chế phẩm chứng minh có tác dụng kháng khuẩn, chống oxy hóa, ức chế số dòng tế bào ung thư Với mục đích tạo sản phẩm thực phẩm chức nhiều lứa tuổi sử dụng có lợi nhiều mặt cho sức khỏe, quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm sữa chua, thạch trà xanh nước cà rốt có chứa hai yếu tố probiotic polyphenol chiết xuất từ chè tiến hành nghiên cứu phát triển Chủng Lactobacillus fermentum HA6 sản xuất dạng chế phẩm khô phương pháp sấy lạnh đông với mật độ 1010cfu/g Sữa lên men chủng khởi động thương mại Streptococcus thermophilus Sau bổ sung Lactobacillus fermentum HA6 dạng chế phẩm đông khô (1010 cfu/g) với tỷ lệ 1% Chế phẩm polyphenol chiết suất từ chè xanh bổ sung với nồng độ 0,1%, 0,15%, 0,2%, 0,25% ba thời điểm khác bổ sung phối trộn, với chủng lên men với probiotic Dựa vào hàm lượng polyphenol lại hoạt tính chống oxy hóa chọn thời điểm thích hợp bổ sung polyphenol probiotic Sau sản phẩm đánh giá cảm quan phép thử so hàng thị hiếu phân tích thành phần (PCA) chọn nồng độ polyphenol thích hợp 0,1% Sau trình nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất sữa chua bổ sung probiotic polyphenol sau: sữa sau lên men để nhiệt độ xuống 20°C bổ sung chế phẩm probiotic tỷ lệ 1% chế phẩm polyphenol tỷ lệ 0,1%, sau rót hộp, làm lạnh bảo quản Sản phẩm thạch chế biến sau: agar, gelatin, đường phối trộn theo công thức ngâm nhiệt độ phòng 30 phút Hỗn hợp đun sôi 10 phút, bổ sung hương, màu, làm nguội, rót khuôn, bảo quản lạnh Thời điểm bổ sung chế phẩm Lactobacillus fermentum HA6 xác định dựa chất lượng sản phẩm tỉ lệ sống sót vi khuẩn bổ sung nhiệt độ 45, 50, 55, 60, 65°C Các yếu tố nồng độ polyphenol thời điểm bổ sung polyphenol xác định theo phương pháp tương tự Sau phép thử thị hiếu so hàng tiến hành với mẫu bổ sung 0,05%, 0,1%, 0,15% polyphenol để xác định nồng độ polyphenol thích hợp sản phẩm Hàm lượng polyphenol lại hoạt tính chống oxy hóa (DPPH) xác định bổ sung polyphenol trước sau đun để tìm thời điểm bổ sung polyphenol thích hợp Kết xây dựng quy trình Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp sản xuất thạch trà xanh bổ sung 1% chế phẩm probiotic 50°C 0,05% chế phẩm polyphenol sau đun sôi 10 phút Đối với sản phẩm nước cà rốt, cà rốt nghiền lọc, sau phối trộn, trùng, rót chai bảo quản lạnh Các yếu tố nồng độ polyphenol thời điểm bổ sung polyphenol xác định theo phương pháp tương tự sản phẩm thạch Kết quy trình sản xuất nước cà rốt, chế phẩm polyphenol bổ sung 0,05% thời điểm sau trùng, lượng chế phẩm probiotic 1%, bổ sung nhiệt độ phòng Sau đó, sản phẩm kiểm tra đạt tỉ lệ Lactobacillus fermentum HA6 sống sót sau tuần bảo quản nhiệt độ 4°C là: sữa chua (2,5.107 cfu/1ml sản phẩm); thạch (2.107 cfu/ml sản phẩm); nước cà rốt (1,15.108 cfu/ml sản phẩm) Và tỷ lệ Lactobacillus fermentum HA6 sống sót điều kiện đường ruột giả lập là: sữa chua (2,5.105 cfu/ml sản phẩm); thạch (1,9.105 cfu/g sản phẩm) ; nước cà rốt (1,7.105 cfu/ml sản phẩm) Các tiêu vi sinh vật sản phẩm đạt theo quy định Các quy trình xây dựng tiến hành phát triển quy mô lớn Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .9 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ DANH SÁCH VIẾT TẮT 11 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU .14 1.1 PROBIOTIC 14 1.1.1 Khái niệm probiotic   14  1.1.2 Các tiêu chuẩn probiotic   15  1.1.3 Phương pháp sản xuất chế phẩm probiotic   16  1.1.3.1 Nguyên tắc sấy đông khô   16  1.1.3.2 Đặc điểm trình sấy đông khô   17  1.1.3.3 Inulin   18  1.1.4 Vi khuẩn Lactic - probiotic người động vật   18  1.1.4.1.Những tác động có lợi chứng minh   18  1.1.4.2.Những tác động có lợi cần nghiên cứu nhiều hơn   19  1.1.5 Đặc tính vi khuẩn Lactobacillus fermentum HA6   20  1.1.5.1 Đặc tính hình thái   20  1.1.5.2 Tính chất probiotic  . 20  1.2.POLYPHENOL 22 1.2.1 Phân loại hợp chất phenolic  . 22  1.2.2 Tính chất chung hợp chất poly phenol   23  1.2.3 Tác dụng sinh học polyphenol   24  1.2.3.1Tác dụng chống oxy hóa flavonoit   24  1.2.3.2 Hoạt tính kháng khuẩn polyphenol   25  1.2.4 Cơ sở khoa học cho việc bổ sung polyphenol vào thực phẩm   26  1.2.4.1.Sự dung nạp polyphenol chè xanh   26  1.2.4.2 Ảnh hưởng polyphenol chè xanh đến hệ tiêu hóa   27  1.2.4.3 Sự chuyển hóa polyphenol chè xanh  . 28  1.2.5 Ứng dụng Polyphenol thực phẩm  . 29  1.2.5.1 Polyphenol sử dụng làm phụ gia thực phẩm   29  1.2.5.2 Polyphenol sử dụng để bổ sung vào thực phẩm chức năng  . 30  1.3 THỰC PHẨM CHỨC NĂNG 30 1.3.1 Sữa chua   31  1.3.2 Thạch trà xanh   31  1.3.3 Nước ép cà rốt  . 32  Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1.1 Chủng vi khuẩn   34  2.1.2 Chế phẩm polyphenol chiết xuất từ chè xanh   34  2.1.3 Môi trường nuôi cấy   34  2.1.4 Dung dịch inulin   34  2.1.5 Dung dịch đường ruột giả lập   34  2.2.1 Thu sinh khối vi sinh vật L fermentum HA6  . 34  2.2.2 Sấy lạnh đông vi khuẩn lactic   34  2.2.3 Bổ sung probiotic chiết xuất polyphenol từ chè xanh sản phẩm    35  2.2.3.1 Quy trình sản xuất sữa chua bổ sung chế phẩm probiotic, polyphenol   35  2.2.3.2 Quy trình sản xuất thạch trà xanh bổ sung chế phẩm probiotic, polyphenol   36  2.2.3.3 Quy trình sản xuất nước cà rốt bổ sung chế phẩm probiotic, polyphenol    37  2.2.4 Chỉ tiêu probiotic  . 38  2.2.4.1 Khả sống sót L fermentum HA6 trình bảo quản    38  2.2.4.2 Khả sống sót L fermentum HA6 điều kiện đường ruột giả lập   38  2.2.5 Định lượng polyphenol tổng số theo phương pháp Folin – Denis   39  2.2.5.1 Cơ sở phương pháp   39  2.2.5.2 Xác định hàm lượng polyphenol sản phẩm  . 39  2.2.5.3 Xác định hoạt tính chống oxy hóa theo phương pháp DPPH   . 39  2.2.6 Phân tích cảm quan    40  2.2.6.1.Phép thử cho điểm chất lượng tổng hợp sản phẩm  . 40  2.2.6.2 Phép thử thị hiếu   42  2.2.6.3 Phép thử Flash profile  . 43  2.2.7 Xác định tiêu vi sinh vật sản phẩm   43  2.2.7.1 Vi sinh vật tổng số   43  2.2.7.2 Nấm men nấm mốc  . 44  2.2.7.3 Coliform E.coli   44  PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1.THU NHẬN CHẾ PHẨM SẤY LẠNH ĐÔNG L FERMENTUM HA6 47 3.1.1 Thu nhận chế phẩm   47  3.1.2 Khả sống sót L.fermentum HA6 chế phẩm môi trường dịch ruột giả lập   47  3.2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA BỔ SUNG CHẾ PHẨM PROBIOTIC VÀ CHIẾT XUẤT POLYPHENOL TỪ CHÈ 48 Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp 3.2.1 Xác định thời gian lên men thích hợp.   48  3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng protein đến sản phẩm sữa lên men  48  3.2.3 Nghiên cứu thời điểm bổ sung chế phẩm polyphenol  . 50  3.2.4 Nghiên cứu nồng độ bổ sung chế phẩm polyphenol   50  3.2.5 Khả sống sót L.fermentum HA6 sản phẩm môi trường dịch ruột giả lập   51  3.2.6 Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm   52  3.2.7 Đánh giá chất lượng vi sinh sản phẩm   54  3.2.8 Xác định số tiêu hóa lý sản phẩm   55  3.3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH TRÀ XANH CÓ BỔ SUNG PROBIOTIC VÀ CHIẾT XUẤT POLYPHENOL TỪ CHÈ 56 3.3.1 Xác định nhiệt độ bổ sung probiotic  . 56  3.3.2 Xác định nồng độ bổ sung polyphenol   57  3.3.3 Xác định thời điểm bổ sung polyphenol  . 57  3.3.4 Khả sống sót L.fermentum HA6 sản phẩm môi trường dịch ruột giả lập   58  3.3.5 Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm   59  3.3.6 Đánh giá chất lượng vi sinh sản phẩm   62  3.4 XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC ÉP CÀ RỐT CÓ BỔ SUNG CHIẾT XUẤT POLYPHENOL TỪ CHÈ 63 3.4.1 Xác định nồng độ bổ sung polyphenol   63  3.4.2 Xác định thời điểm bổ sung polyphenol  . 63  3.4.3 Khả sống sót L.fermentum HA6 sản phẩm môi trường dịch ruột giả lập   65  3.4.4 Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm   66  3.4.5 Đánh giá chất lượng vi sinh sản phẩm   67  KẾT LUẬN 70 A KẾT LUẬN 70 B KIẾN NGHỊ 73 PHỤ LỤC .78  Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ sấy đông khô L fermentum HA6 17 Hình 2: L fermentum HA6 nhìn kính hiển vi điện tử quét (SEM)(21)…………… 17 Hình 3: Quy trình sản xuất sữa chua quy mô phòng thí nghiệm 36 Hình 4: Quy trình sản xuất thạch quy mô phòng thí nghiệm………………………… 34 Hình 5: Quy trình sản xuất nước ép cà rốt quy mô phòng thí nghiệm……………… 35 Hình 6: (2,2)-diphenyl-1-picrylhydrazyl 39 Hình 7: Chế phẩm sấy lạnh đông L fermentum HA6 .44 Hình 8: Phân tích PCA – Hình ảnh sản phẩm mặt phẳng thứ 50 Hình 9: Phân tích PCA – Vòng tròn tương quan mẫu tính chất cảm quan 54 Hình 10: Phân tích HCA – Phân nhóm sản phẩm 54 Hình 11: Phân tích PCA – Hình ảnh sản phẩm mặt phẳng thứ 60 Hình 12: Phân tích PCA – Vòng tròn tương quan mẫu tính chất cảm quan 61 Hình 13: Phân tích HCA – Phân nhóm sản phẩm 61 Hình 14: Phân tích PCA – Hình ảnh sản phẩm mặt phẳng thứ 66 Hình 15: Phân tích PCA – Vòng tròn tương quan mẫu tính chất cảm quan 67 Hình 16: Phân tích HCA – Phân nhóm sản phẩm 67 Hình 17: Quy trình sản xuất sữa chua chứa vi khuẩn probiotic chế phẩm polyphenol chè xanh quy mô phòng thí nghiệm 67 Hình 18: Quy trình sản xuất thạch trà xanh chứa vi khuẩn probiotic chế phẩm polyphenol chè xanh quy mô phòng thí nghiệm 68 Hình 19: Quy trình sản xuất nước ép cà rốt chứa vi khuẩn probiotic chế phẩm polyphenol chè xanh quy mô phòng thí nghiệm 68         Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị Số lượng vi khuẩn sống sót đưa chế phẩm vào dịch ruột giả lập 44 Đồ thị 2: Sự thay đổi pH dịch sữa trình lên men .46 Đồ thị 3: Hàm lượng PP lại khả chống oxy hóa bổ sung PP thời điểm khác 47  Đồ thị Số lượng vi khuẩn sữa chua sống sót môi trường dịch ruột giả lập .49 Đồ thị 5: Lượng vi khuẩn sống sót* sản phẩm bổ sung chế phẩm probiotic nhiệt độ khác nhau  53 Đồ thị 6: Lượng polyphenol lại* Hoạt tính chống oxy hóa* sản phẩm thạch bổ sung chế phẩm polyphenol thời điểm khác 55 Đồ thị 7: Lượng vi khuẩn L fermentum HA6* sống sót điều kiện đường ruột giả lập 55 Đồ thị 8: Khả sống sót L fermentum HA6* sản phẩm thạch theo thời gian bảo quản (4oC) 59 Đồ thị 9: Lượng polyphenol lại* Hoạt tính chống oxy hóa* sản phẩm nước cà rốt bổ sung chế phẩm polyphenol thời điểm khác 61 Đồ thị 10: Lượng vi khuẩn L.fermentum HA6* sống sót điều kiện đường ruột giả lập 62 Đồ thị 11: Khả sống sót L fermentum HA6* sản phẩm nước cà rốt theo thời gian bảo quản (4oC) 65 Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 10 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Lượng vi khuẩn sống (log CFU/ml sản phẩm) 9.00 a Luận văn tốt nghiệp a b 8.50 c 8.00 7.50 7.00 6.50 6.00 5.50 5.00 16 ngày 25 ngày Thời gian bảo quản (ngày) Đồ thị 11: Khả sống sót L fermentum HA6* sản phẩm nước cà rốt theo thời gian bảo quản nhiệt độ 4oC *: Kết thể giá trị trung bình với sai số từ kết thí nghiệm độc lập Các giá trị trung bình có kí tự giống không khác có nghĩa (P 60 Phụ lục 9: Công thức thạch trà xanh (cho 100 g thạch) Agar-agar 0,55 g Gelatine 1g Saccarose 7,5 g Acid citric, tinh dầu trà xanh Ít Phụ lục 10: Chỉ tiêu sữa chua trước bổ sung chế phẩm Hàm lượng chất khô tổng số 18oBx Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 80 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội pH Lipit Protein Luận văn tốt nghiệp 4.6 – 4.7 3,3 g/100 ml g/100 ml Phụ lục 11: Công thức nước ép cà rốt (cho 1000 mL) Cà rốt 1kg Nước lit Saccarose 80 g Acid citric, acid ascorbic Ít Phụ lục 12: Chỉ tiêu nước ép cà rốt trước bổ sung chế phẩm Hàm lượng chất khô tổng số 10 – 10,2oBx pH 4,4 – 4,6 Phụ lục 13: Bảng tiêu vi sinh vật sữa chua theo TCVN 7030: 2002 Tên tiêu Mức cho phép Không xử lý nhiệt Xử lý nhiệt Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số 10 104 khuẩn lạc 1g sản phẩm Nhóm Coliform, số vi khuẩn 10 1g sản phẩm Staphylococcus, số vi khuẩn 0 1g sản phẩm E.coli, số vi khuẩn 1g sản 0 phẩm Salmonella, số vi khuẩn 1g sản 0 phẩm Nấm men nấm mốc, số vi khuẩn 10 1g sản phẩm Phụ lục 14: Chỉ tiêu vi sinh vật theo « Quy định Giới hạn tối đa Ô nhiễm Sinh học Hóa học thực phẩm » Bộ Y tế, số 46/2007/QD-BYT (2) Vi sinh vật tổng Nấm men, nấm số (cfu/ml) Coliforms mốc (cfu/ml) Chỉ tiêu E Coli Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 81 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Thạch trà xanh Nước ép cà rốt ≤ 1000 ≤1000 Phạm Thị Ngân-CHCNTP-2009 Luận văn tốt nghiệp ≤10 ≤10 0 0 82 ... vi khuẩn (32) Vì vậy, chọn đền tài: Nghiên cứu phát triển thực phẩm chứa probiotic Với mục đích nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm chức chứa probiotic polyphenol chè xanh mang... trách nhiệm cao việc cung cấp thực phẩm an toàn Thực phẩm probiotic phải an toàn loại thực phẩm khác Thực phẩm probiotic phải phê duyệt hợp pháp theo hướng dẫn EU sản phẩm Một chủng có truyền thống... người tiêu dùng. Nhận thức vai trò probiotic sức khỏe, ngày có nhiều nghiên cứu ứng dụng probiotic vào thực phẩm Do vậy, nhiều sản phẩm đời phải kể đến sản phẩm thực phẩm vừa đáp ứng nhu cầu thị hiếu