THỬ NGHIỆM CHẾ BIẾN SỮA CHUA KEFIR TRÁI CÂY DẠNG KHUẤY

2.1.2 Thành phần cấu tạo của hạt kefir Hạt kefir được xem là một tập đoàn vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và cả những vi sinh vật tạp nhiễm bám vào một lớp màng có cấu t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

THỬ NGHIỆM CHẾ BIẾN SỮA CHUA KEFIR TRÁI CÂY DẠNG KHUẤY

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG NGỌC CẢNH Ngành: BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Niên khoá: 2006-2010

Giáo viên hướng dẫn:

Tiến sĩ Hồ Thị Nguyệt Thu

CẢM TẠ

Đầu tiên, xin cho con gửi lời cảm ơn đến ba mẹ và gia đình, những người đã yêu

thương, dạy bảo và nuôi dưỡng con khôn lớn

Xin cho em gửi lời cảm ơn đến cô Hồ Thị Nguyệt Thu, người đã tận tình chỉ dạy

và hướng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Em rất biết ơn các thầy cô trong khoa Công Nghệ thực phẩm cùng các thầy cô

quản lý phòng thí nghiệm, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất có thể giúp em tích luỹ kiến thức

Kính chúc sức khoẻ, niềm vui và hạnh phúc đến tất cả!

Tp Hồ Chí Minh - ngày 6, tháng 8 năm 2010

Dương Ngọc Cảnh

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Thử nghiệm chế biến sữa chua kefir trái cây dạng khuấy” được tiến hành tại phòng thí nghiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm, thời gian từ 01/5/2010 đến 23/7/2010, gồm có 4 thí nghiệm với nội dung chính như sau:

- Tìm hiểu lượng hạt kefir sử dụng và thời gian lên men thích hợp

- Khảo sát lượng bổ sung của sữa bột gầy và bột whey protein cô đặc 34 trong công thức chế biến

- Xác định tỷ lệ bổ sung mứt trái cây và đường

- Tìm hiểu lượng guar gum phù hợp trong chế biến sữa chua kefir

Kết quả khảo sát cho thấy khi sử dụng kefir với lượng 5 % và tỷ lệ sữa bột gầy và bột whey protein là 50 % : 50 % sẽ tạo nên sữa chua kefir sau 11 giờ Việc bổ sung mứt trái cây (9,42 %) và đường (3,93 %) cho sản phẩm được đánh giá cao về mùi vị Cuối cùng, kết cấu của sản phẩm được cải thiện một cách có ý nghĩa khi bổ sung 0,24 % guar gum Sữa chua kefir thành phẩm được các cảm quan viên đánh giá cao về hương vị và cấu trúc

MỤC LỤC

Trang tựa i

Cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách các chữ viết tắt vi

Danh sách các hình vii

Danh sách các bảng viii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

2.1 Hạt kefir và sữa chua kefir 2

2.1.1 Những đặc điểm về trạng thái bên ngoài của hạt kefir 2

2.1.2 Thành phần cấu tạo của hạt kefir 2

2.1.2.1 Thành phần hoá học 3

2.1.2.2 Thành phần vi sinh 3

2.1.3 Phương pháp bảo quản hạt kefir 6

2.1.4 Dạng thương phẩm của hạt kefir trên thị trường 7

2.1.5 Phương pháp sản xuất sữa chua kefir 7

2.1.6 Quy định của tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7030:2009 về sữa chua kefir 10

2.1.7 Các dạng hư hỏng thường gặp của kefir 11

2.1.8 Giá trị dinh dưỡng của sữa chua kefir 11

2.1.9 Thời gian bảo quản sữa chua kefir 12

2.2 Guar gum 12

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

3.1 Vật liệu nghiên cứu 14

3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 14

3.2.1 Nội dung nghiên cứu 14

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu 15

3.2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 16

3.2.2.2 Phương pháp phân tích 19

3.2.2.3 Phương pháp thống kê 21

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng hạt kefir đến thời gian lên men của sữa chua kefir 22

4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung sữa bột và bột whey đến thời gian lên men của sữa chua kefir 24

4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của việc bổ sung mứt trái cây và đường ăn đến mùi vị của sữa chua kefir 27

4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của guar gum trên cấu trúc của sữa chua kefir 31

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 34

5.1 Kết luận 34

5.2 Đề nghị 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

PHỤ LỤC 39

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

oSH: Soxhlet – Henkel

oTh: Thorner

ADI: Acceptable Daily Intake, lượng được phép chấp nhận mỗi ngày

GMP: Good Manufacture Practice, thực hành sản xuất tốt

SMP: skim milk powder, sữa bột gầy

WPC 34: whey protein concentrate 34, whey protein cô đặc 34

CT: công thức

TS: total solid, tổng hàm lượng chất khô

g: gram, gam

NT: nghiệm thức

BIB: balance incompleted block, khối cân bằng không hoàn toàn

SD: standard deviation, độ lệch chuẩn

CV: coefficient of variation, hoặc relative standard deviation, độ lệch chuẩn tương đối

CFU: colony forming unit, đơn vị hình thành khuẩn lạc

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Quy trình sản xuất sữa chua kefir 8

Hình 2.2: Quy trình chuẩn bị dịch men cái bằng kefir đông khô 9

Hình 2.3: Cấu trúc của galactomannan trong guar gum 13

Hình 3.1: Quy trình chế biến sữa chua kefir trái cây thử nghiệm 15

Hình 3.2: Quy trình chuẩn bị dung dịch chất ổn định và đường 16

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2: Quần thể vi sinh vật trong hạt kefir 3

Bảng 3.1: Hàm lượng thành phần trong các công thức 17

Bảng 3.2: Các nghiệm thức của thí nghiệm 3 18

Bảng 3.3: Cách bố trí BIB cho 5 mẫu thử (ISO 8587:2006) 19

Bảng 3.4: Cách bố trí BIB cho 9 mẫu thử 20

Bảng 4.1: Lượng acid bình quân của các loại sữa chua kefir thử nghiệm trong thí nghiệm 1 22

Bảng 4.2: Mối tương quan giữa nồng độ hạt kefir và thời gian lên men 23

Bảng 4.3: Tỷ lệ % của một số thành phần chính trong các công thức thí nghiệm 2 24

Bảng 4.4: Lượng acid bình quân của các loại sữa chua kefir thử nghiệm trong thí nghiệm 2 25

Bảng 4.5: Độ Brix và pH của nguyên liệu làm mứt và mứt 28

Bảng 4.6: Độ Brix và acid (oTh) của các mẫu thí nghiệm 28

Bảng 4.7: Kết quả tổng hạng và hiệu số của các tổng hạng giữa các nghiệm thức thí nghiệm 3 29

Bảng 4.8: Kết quả tổng hạng và hiệu số của các tổng hạng giữa các nghiệm thức thí nghiệm 4 31

Bảng 4.9: Tỷ lệ các thành phần trong thành phẩm kefir 33

có lợi cho sức khoẻ

Hiện nay, người Việt Nam vẫn đang chuyền tay nhau những hạt kefir để sử dụng chúng theo cách riêng của mình và chế biến sữa chua kefir theo quy mô gia đình Sản phẩm thương mại của kefir trên thị trường chưa được tiêu thụ nhiều như sữa chua vì mùi

vị chưa quen thuộc với người tiêu dùng Nếu mặt hàng sữa chua trên thị trường rất phong phú và đa dạng, thì kefir chỉ có duy nhất một dòng sản phẩm là sữa chua kefir không đường

Do đó, đề tài “Thử nghiệm chế biến sữa chua kefir trái cây dạng khuấy” được thực hiện nhằm nghiên cứu các thành phần bổ sung thêm vào kefir nhằm đa dạng hoá sản phẩm và kích thích tiêu dùng, với mong muốn đạt được quy định về dinh dưỡng theo TCVN và được ưa thích về cảm quan theo đánh giá của người tiêu dùng Việt Nam

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Hạt kefir và sữa chua kefir

2.1.1 Những đặc điểm về trạng thái bên ngoài của hạt kefir

Theo truyền thuyết, nguồn gốc của hạt kefir xuất phát từ vùng núi Cáp-ca Các hạt kefir có hình dạng như những bông cải nhỏ, có màu trắng hoặc vàng và có độ nhớt Khi cho vào trong sữa, các hạt kefir trương nở lên và chuyển hết thành màu trắng Những hạt kefir không tan trong nước và trong hầu hết các dung môi Do đó, người ta có thể thu hồi được các hạt kefir sau quá trình lên men bằng cách lọc, để sử dụng cho những đợt lên men tiếp theo (Robinson, 2002)

Các hạt kefir có kích thước dao động và rất đa dạng Theo Hui (2004), hạt kefir có thể nhỏ như hạt lúa mỳ, hoặc cũng có thể to như quả óc chó Robinson (2002) lại cho rằng đường kính hạt kefir từ 1 mm đến 6 mm và sau khi được nuôi trong sữa thì có thể tăng lến

từ 0,5 cm đến 3,5 cm Khi được nuôi trong sữa, hạt kefir sẽ tăng cả về sinh khối lẫn kích thước, chúng có thể được giữ nguyên hình dạng lớn nhờ quá trình tăng sinh hay bị chia nhỏ ra do sự khuấy trộn

2.1.2 Thành phần cấu tạo của hạt kefir

Hạt kefir được xem là một tập đoàn vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và cả những vi sinh vật tạp nhiễm bám vào một lớp màng có cấu tạo từ

polysaccharide (kefiran), nước liên kết, những protein biến tính và một lượng nhỏ chất béo Thành phần hoá học và vi sinh của hạt kefir cũng rất đa dạng, tương tự như sự phong phú về kích thước của chúng Tuỳ theo từng vùng, miền mà các hạt kefir có tỷ lệ các chất cấu thành khác nhau (Tamime, 2006)

2.1.2.1 Thành phần hoá học

Theo Tamime (2006), khối lượng vật chất khô của hạt kefir ướt đạt khoảng 10 % -

16 %, trong đó protein chiếm 30 % và carbohydrate chiếm 25 – 50 % Hạt kefir ở Nga, Bungari và Thuỵ Điển có thành phần cấu chất gồm nước (90 %) protein (3,2 %), chất béo

Lactobacillus kefir, Lb kefiranofacien và Lb kefiranofacien spp kefirgranum cùng một số

loại vi khuẩn khác trong hạt kefir Cấu tạo của kefiran gồm D-glucose và D-galactose với

tỷ lệ bằng nhau Trong hạt kefir, chất này chiếm 24% khối lượng hạt Trong sữa chua kefir, chất này đạt khoảng 0,2 – 0,7 % Kefiran không chỉ có tác động tích cực đến cấu trúc bằng cách tạo nên độ nhớt cho hạt kefir và sữa chua kefir, mà còn là một prebiotic có giá trị dinh dưỡng cao, có khả năng phòng chống ung thư và một số bệnh khác

2.1.2.2 Thành phần vi sinh

a) Hệ vi sinh vật trong hạt kefir

Hệ vi sinh vật trong hạt kefir được tóm tắt trong Bảng 2

Bảng 2: Quần thể vi sinh vật trong hạt kefir

như Lacococcus ưa ấm có khả năng lên men đồng hình và dị hình, Lactobacillus lên men

đồng hình, vi khuẩn lên men sinh acid acetic và nấm men có và không có khả năng sử dụng đường lactose, cùng một số vi khuẩn tạp nhiễm khác (Hui, 2004)

Những vi sinh vật đại diện đặc trưng cho từng nhóm gồm Lactococcus spp (đặc biệt là Lactococcus lactis subsp lactis), Lactobacillus spp., Streptococcus thermophilus

và Leuconostoc spp là những vi khuẩn chính trong nhóm lên men lactic của kefir Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy sự xuất hiện của Lb delbrueckii subsp bulgaricus, Lb

casei subsp pseudoplantarum, Lb kefir trong hạt kefir Như vậy, kefir có cả hai đại diện

đặc trưng của sữa chua và một số probiotic đang được quan tâm trên thị trường sữa hiện

nay Về nấm men, Kluyveromyces spp (có khả năng lên men đường lactose) đã được ghi

nhận là có mặt thường xuyên trong các hạt kefir, và chịu trách nhiệm chính cho mùi nấm

men trong thành phẩm Sự có mặt của Acetobacter aceti và Acetobacter rasen được xem

là vi khuẩn tạp nhiễm (Angulo và ctv 1993) Tuy nhiên, Koroleva (1988) cho rằng các vi khuẩn này cần thiết cho sự phát triển của những vi sinh vật khác trong kefir (trích dẫn bởi

Tamime, 2006) Nấm mốc Geotrichum candidum có thể được xem là một phần của kefir

hoặc là vi sinh vật tạp nhiễm; tuy vậy, nó không làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản

phẩm Sự xuất hiện của những vi sinh vật tạp nhiễm như coliform, Micrococcus và nấm

mốc có thể nhanh chóng làm hư hỏng sản phẩm được sản xuất ra từ những hạt kefir như thế (Hui và ctv, 2004) Cho nên, Koroleva (1988) (trích dẫn bởi Hui và ctv, 2004) đề nghị dịch men cái kefir được nuôi trong sữa bột gầy có chất lượng tốt khi có thành phần vi sinh vật là 108 – 109 Lactococcus, 107 – 108 Leuconostoc, 105 Lactobacillus ưa nhiệt, 105 – 106nấm men và 105 – 106 vi khuẩn acetic trên một mL dịch men cái

Tỷ lệ giữa các loại vi sinh vật trong kefir cũng có nhiều kết quả khác nhau tuỳ theo

giống kefir Tamime (2006) cho rằng hạt kefir bao gồm 80 % Lactobacillus (trong đó, loại

vi khuẩn len men đồng hình chiếm 90 %, còn lại là lên men dị hình (Lactobacillus kefir

và Lb parakefir)), 12 % nấm men và 8 % Lactococcus

b) Phân bố của các vi sinh vật trong không gian của hạt kefir

Theo Tamime (2006), Lactococcus spp bám một cách lỏng lẻo trên bề mặt hạt kefir; trong khi đó, Lactobacillu và nấm men hiện diện tại những lớp sâu hơn bên trong

hạt Ở Phần Lan, theo tiêu chuẩn của đất nước này và theo khuyến cáo của các nhà cung cấp giống vi sinh vật khởi động (starter culture), không nên rửa hạt kefir nếu như chúng

quản cho trường hợp lên men không liên tục thì có thể rửa hạt một cách nhẹ nhàng bằng nước tiệt trùng hoặc sữa thanh trùng, rồi tồn trữ ở nhiệt độ thấp hơn 6oC hoặc đông lạnh

Tuy vậy, việc rửa hạt kefir sẽ làm giảm sinh khối của hạt, giảm số lượng Lactococcus và

nấm men; và việc bảo quản hạt kefir quá lâu làm thay đổi cân bằng trong hệ vi sinh vật (Tamime, 2006) Bên cạnh đó, trong quá trình lên men, một số nấm men như

Kluyveromyces marxianus spp và Candida kefir cũng di chuyển từ hạt vào trong môi

trường sữa lên men Quá trình rửa hạt sau lên men một cách dư thừa và hiện tượng tự di chuyển của các vi sinh vật từ trong hạt vào môi trường lên men đã góp phần làm suy giảm chất lượng và hoạt lực lên men của hạt kefir

c) Mối quan hệ giữa các vi sinh vật trong quá trình lên men

Thực tế cho thấy khó có thể sản xuất ra sữa chua kefir có chất lượng tốt từ những

vi sinh vật riêng lẻ từ hệ vi sinh vật trong hạt Những vi sinh vật phân lập thuần khiết từ hạt kefir nếu đem nuôi riêng lẻ từng loại một trong sữa thì không phải tất cả chúng đều phát triển, hoặc có phát triển nhưng với tốc độ chậm lại Điều này cho thấy có một mối quan hệ mật thiết hỗ trợ nhau cùng phát triển giữa các vi sinh vật trong hạt kefir, hay nói cách khác là quá trình sinh tổng hợp tự nhiên diễn ra trong hạt kefir đã tạo một môi

trường thuận lợi cho hầu hết tất cả các vi sinh vật của hệ được phát triển (Hui và ctv,

2004) Về mối quan hệ này, Tamime (2006) cho rằng Lactococcus có khuynh hướng phát

triển trong sữa nhanh hơn nấm men Chúng thuỷ phân lactose tạo môi trường thuận lợi cho những nấm men không có khả năng sử dụng đường lactose phát triển và sinh acid lactic tạo vị chua đặc trưng cho sữa Ngược lại, nấm men tổng hợp vitamin nhóm B và thuỷ phân protein – là những cơ chất cho vi khuẩn lactic phát triển Bên cạnh đó, nấm men sinh ra CO2 và rượu tạo nên đặc trưng riêng cho sữa chua kefir Thêm vào nữa là sự góp mặt của vitamin B12 sinh từ vi khuẩn acetic, điều này cũng được xem như là yếu tố kích thích sự phát triển của những vi sinh vật khác trong hạt kefir

Tỷ lệ các vi sinh vật trong quá trình lên men cũng khác so với thành phần của

chúng trong hạt kefir ban đầu Nếu như ban đầu, phần trăm của các Lactobacillus, nấm men và Lactococcus lần lượt là 65 – 80 %, 10 – 15 % và 5 – 25 % thì sau quá trình lên men, thành phần Lactococcus tăng lên đến 80 %, nấm men vẫn giữ nguyên là 10 – 15 %;

tuy nhiên Lactobacillus lại giảm xuống chỉ còn 5 – 10 % Sự lên men ở nhiệt độ cao đã kích thích sự phát triển của Lactobacillus, trong khi đó hàm lượng Lactococcus và nấm

men sẽ giảm xuống (Tamime, 2006)

2.1.3 Phương pháp bảo quản hạt kefir

Có rất nhiều cách để bảo quản hạt kefir và mỗi cách sẽ có một ảnh hưởng khác nhau đến hoạt lực hạt kefir sau quá trình bảo quản Theo Trần Thị Ánh Nguyệt (2006), hạt kefir có thể được trộn chung với sữa bột theo tỷ lệ 1:1, sau đó bảo quản ở nhiệt độ 4oC thì hoạt lực của hạt kefir được giữ tối đa trong 2 tuần

Theo Garrote và ctv (1997), nhiệt độ bảo quản -20oC là hiệu quả cho việc tồn trữ hạt kefir vì duy trì được sự sống của hệ vi sinh vật trong hạt (có cùng hệ vi sinh vật, đặc tính về tính chất lưu biến, độ acid và nồng độ CO2 tương tự như kefir được làm từ hạt kefir không qua tồn trữ) và chỉ có một sự giảm nhẹ về khối lượng hạt sau khi nuôi cấy ở môi trường tiếp theo

H Papapostolou và ctv (2008) đã bảo quản hệ vi sinh vật trong dịch men cái của kefir bằng các phương pháp sấy khác nhau Kết quả cho thấy dịch men cái kefir được sấy bằng phương pháp sấy đối lưu ở 33 oC có tốc độ sấy cao nhất, với lượng vi khuẩn lactic còn sống sót cũng cao hơn phương pháp sấy nhiệt bình thường và sấy chân không Sau

đó, sinh khối kefir sấy đối lưu ở 33 oC được mang đi bảo quản ở 4 oC trong 4 tháng đã có

sự giảm sút về khả năng sản sinh ethanol là 31% và acid lactic là 20%

Như vậy, tuỳ vào điều kiện thực tế mà người sản xuất có thể lựa chọn cho mình những phương pháp bảo quản hạt kefir sao cho phù hợp và hiệu quả nhất

2.1.4 Dạng thương phẩm của hạt kefir trên thị trường

Trên thị trường hiện có hai dạng phổ biến của kefir là hạt kefir và kefir đông khô

Đa số các nhà sản xuất công nghiệp thường sử dụng dạng kefir đông khô, còn dạng hạt thì được dùng với mục đích tạo ra dòng sản phẩm truyền thống đặc biệt Kefir đông khô có một số đặc điểm như:

- Có thể chủ động thêm một số probiotic (Bifidobacterium spp và Lb acidophilus)

vào bột kefir cũng như có thể chọn ra những giống nấm men không sinh ethanol và CO2