Nghiên cứu sản xuất chế phẩm men phục vụ cho sản xuất sữa chua

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG MÃ SỐ: T2016 – 28 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM MEN PHỤC VỤ CHO SẢN XUẤT SỮA CHUA CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: TRẦN VĂN CHÍ Thái Ngun, 2017 TĨM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ Tên đề tài: Nghiên cứu sản xuất chế phẩm men phục vụ cho sản xuất sữa chua Mã số: T2016 – 28 Chủ nhiệm đề tài: Trần Văn Chí Tel: 0965.051.219 E-mail: tranvanchi@tuaf.edu.vn Cơ quan chủ trì đề tài: Trƣờng Đại học Nơng Lâm Thái Nguyên Cơ quan cá nhân phối hợp thực hiện: Khoa Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm Thời gian thực hiện: tháng 01/2016 đến 01/2017 Mục tiêu: Tìm kiếm vi khuẩn lactic có hoạt tính cao để sản xuất men phục vụ cho sản xuất sữa chua Nội dung chính: - Phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có hoạt tính cao từ nguồn tự nhiên; - Phân lập tuyển chọn chủng nấm men có khả tăng sinh khối mạnh từ nguồn tự nhiên; - Định danh chủng vi sinh vật tuyển chọn; - Nghiên cứu điều kiện để tổ hợp chủng vi khuẩn lactic nấm men tuyển chọn; - Nghiên cứu sử dụng chất mang điều kiện bảo quản Kết đạt đƣợc: - Phân lập đƣợc 50 chủng vi khuẩn LAB, từ tuyển chọn đƣợc 01 chủng có hoạt tính sinh lactic cao nhất, đƣợc định danh là: Lactobacillus plantarum - Phân lập đƣợc 50 chủng nấm men, tuyển chọn đƣợc chủng có khả tăng sinh khối mạnh, định danh sơ bộ: Saccharomyces cerevesiae (ký hiệu VPk1) - Đã thử nghiệm đƣợc khả kết hợp chủng Lactobacillus plantarum VPk1 trình lên men - Đã nghiên cứu đƣợc chất mang phù hợp đƣờng lactose - Đã nghiên cứu đƣợc điều kiện phù hợp để bảo quản chế phẩm: độ ẩm 14%, nhiệt độ 28O C SUMMARY Research project title: Code number: T2016 – 28 Coordinator: Tran Van Chi Implementing: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Cooperating Institution(s): Faculty of Biotechnology and Food Technology Duration: From january 2016 to january 2017 Objectives: Isolation of high yield lactic acid bacteria to produce yeast for yogurt production Main contents: - Isolation and selection of high yield lactic acid bacteria from natural sources; - Isolation and selection of yeast producing high yield biomass from natural sources; - Identification of selected microorganisms; - Optimization of conditions to combine selected yeast and bacteria; - Investigation of carrier and storage conditions; Results obtained: - 50 strains of lactic acid bacteria have been isolated and 01 strain possesses the highest lactic acid producing ability, identified as Lactobacillus plantarum (named P2) -50 strains of yeast have been isolated and 01 strain possesses the high biomass producing ability, identified as Saccharomyces cerevesiae (named VPk1) - Fermentation is tested with the combination of VPK1 and P2 - The suitable carrier is lactose - The storage condition is in humidity 14% and temperature 28OC DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1 Biểu đồ khả tăng sinh chủng qua kết qua đo OD ….41 Hình 4.2 Kết PCR gene 16S rRNA 42 Hình 4.3 Kết giải trình tự gen 16S vi khuẩn lactic 43 Hình 4.4 Kết BLAST NCBI gen 16S 43 Hình 4.5 Hình ảnh tế bào chủng VPk1 soi dƣới kính hiển vi 44 Hình 4.6: Thử nghiệm catalase 45 Hình 4.7 Thử nghiệm khả kết hợp chủng VPk1 P2 46 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các giống khác vi khuẩn lactic [3] 10 Bảng 3.1 Dụng cụ, hóa chất thiết bị sử dụng thí nghiệm 22 Bảng 4.1 Kết phân lập chủng vi khuẩn LAB 32 Bảng 4.2 Kết thử nghiệm khả phân giải CaCO3 nhờ axit sinh vi khuẩn lactic 35 Bảng 4.3 Kết đo OD chủng lactic kiểm nghiệm môi trƣờng MRS theo thời gian nuôi 36 Bảng 4.4 Kết thử nghiệm đặc tính sinh lý hóa sinh chủng lactic 36 Bảng 4.5 Kết phân lập chủng nấm men từ tự nhiên 37 Bảng 4.6 Kết thử khả lên men đƣờng saccharose mantose 39 Bảng 4.7 Kết thử khả tăng sinh khối cách đo OD 40 Bảng 4.8 Kết thử khả kết hợp nấm men VPk1 với chủng LAB P2 45 Bảng 4.9 Đánh giá hiệu sử dụng chất mang 47 Bảng 4.10 Đánh giá tác động điều kiện bảo quản đến chất lƣợng chế phẩm 47 MỤC LỤC CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích 1.3 Yêu cầu .8 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan vi khuẩn lactic (LAB) 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Lịch sử nghiên cứu vi khuẩn lactic (LAB) 2.1.3 Đặc tính chung 2.1.4 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa vi khuẩn lactic 10 2.1.4.1 Đặc điểm sinh lý 10 2.1.4.2 Đặc điểm sinh hoá vi khuẩn lactic .10 Nhu cầu dinh dƣỡng cacbon 11 Nhu cầu dinh dƣỡng nitơ 11 Nhu cầu vitamin .11 Nhu cầu hợp chất hữu khác .11 Nhu cầu muối vô khác .11 Nhu cầu dinh dƣỡng oxi .12 2.1.4.3 Quá trình lên men vi khuẩn lactic 12 Lên men lactic đồng hình .12 Lên men lactic dị hình 13 2.2 Một số ứng dụng vi khuẩn lactic [4] 14 2.2.1 Ứng dụng công nghệ thực phẩm .14 2.2.2 Ứng dụng chăn nuôi 14 2.2.3 Ứng dụng số lĩnh vực khác 14 2.3.1 Vai trò nấm men 15 2.3.2 Ứng dụng nấm men 16 2.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc .17 2.4.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 17 2.4.2 Tình hình nghiên cứu giới .19 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Đối tƣợng, vật liệu, địa điểm thời gian nghiên cứu .22 3.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu: Các chủng vi khuẩn LAB chủng nấm men từ tự nhiên 22 3.1.2 Dụng cụ, hóa chất, thiết bị nghiên cứu .22 3.1.3 Địa điểm thời gian nghiên cứu 23 3.2 Nội dung nghiên cứu 23 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 23 3.3.1.Phƣơng pháp nuôi cấy, phân lập 23 3.3.1.1 Phƣơng pháp phân lập vi khuẩn LAB 23 3.3.1.2 Phƣơng pháp phân lập nấm men 23 3.3.2 Phƣơng pháp cấy chuyển giữ giống 25 3.3.3 Thử nghiệm catalase 26 3.3.4 Phƣơng pháp thử khả phân giải CaCO3 .26 3.3.5 Phƣơng pháp thử khả di động .26 3.3.6 Phƣơng pháp thử khả sinh khí 27 3.3.7 Phƣơng pháp nhuộm Gram [15] .27 3.3.8 Phƣơng pháp đếm tế bào vi khuẩn lactic 28 3.3.9 Phƣơng pháp đo pH 29 3.3.10 Phƣơng pháp định lƣợng acid lactic 29 3.3.11 Phƣơng pháp đo sinh trƣởng phát triển vi khuẩn lactic cách đo số OD máy quang phổ UV – Vis 30 3.3.12 Phƣơng pháp thử khả kết hợp chủng vi khuẩn lactic với chủng nấm men 30 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 4.1 Kết nghiên cứu phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn LAB có hoạt tính cao từ nguồn tự nhiên 32 4.1.1 Kết phân lập chủng vi khuẩn LAB 32 4.1.2 Kết tuyển chọn chủng LAB có hoạt tính mạnh 35 4.2 Kết nghiên cứu phân lập tuyển chọn chủng nấm men có khả tăng sinh khối mạnh từ nguồn tự nhiên .37 4.2.1 Kết phân lập chủng nấm men từ nguồn tự nhiên 37 4.2.2 Tuyển chọn chủng nấm men có khả tăng sinh mạnh 39 Thử khả lên men đƣờng saccharose mantose 39 Kết thí nghiệm khả tăng sinh 40 Định danh sơ chủng VPk1 43 Quan sát hình thái tế bào 44 Thử nghiệm catalase .44 4.5 Kết nghiên cứu sử dụng chất mang điều kiện bảo quản .46 4.5.1 Kết nghiên cứu sử dụng chất mang 46 4.5.2 Kết nghiên cứu điều kiện bảo quản 47 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 5.1 KẾT LUẬN .49 5.2 KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Vi khuẩn lactic (LAB) có ý nghĩa quan trọng trình lên men, tạo hƣơng vị bảo quản thực phẩm Đặc biệt LAB đƣợc sử dụng rộng rãi sản xuất thực phẩm lên men bao gồm sản phẩm sữa nhƣ sữa chua, mát, sản phẩm thịt, sản phẩm bánh mì rƣợu vang [26] Trong trình lên men, LAB sinh axit hữu cơ, chúng tạo mơi trƣờng khơng thích hợp cho phát triển vi sinh vật gây bệnh hay gây hƣ hỏng sản phẩm, tác động lên màng tế bào chất vi khuẩn, ảnh hƣởng đến chức bảo vệ chức dinh dƣỡng màng tế bào, ức chế trình vận chuyển chủ động màng tế bào Axit lactic dễ dàng thấm qua màng tế bào, làm giảm pH nội bào tự oxi hoá, làm dừng trình trao đổi chất, gây chết tế bào nhạy cảm với [1] Trên thị trƣờng nay, sữa chua đa dạng loại sữa chua thƣờng đƣợc sản xuất mang tính chất độc quyền số hãng sô công ty sản xuất thực phẩm định, giá thành sữa chua cao so với nhu cầu thu nhập ngƣời lao động Việc tạo sữa chua quy mơ nhỏ lẻ, hộ gia đình đơn giản, nhiên chất lƣợng thƣờng không đƣợc nhƣ mong muốn Lý ngƣời ta thƣờng sử dụng men loại sữa chua thị trƣờng, giống khơng ổn định q trình lên men Với định hƣớng tìm chủng LAB có khả sinh acid lactic cao ứng dụng sản xuất chế phẩm men phục vụ cho sản xuất sữa chua, tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm men phục vụ cho sản xuất sữa chua” 1.2 Mục đích Tìm kiếm vi khuẩn lactic có hoạt tính cao để sản xuất men phục vụ cho sản xuất sữa chua 1.3 Yêu cầu - Tuyển chọn đƣợc chủng LAB có hoạt lực lên men cao từ nguồn tự nhiên - Tuyển chọn đƣợc chủng nấm men có khả tăng sinh mạnh từ tự nhiên - Nghiên cứu đƣợc điều kiện lên men để kết hợp hai chủng thành tổ hợp - Nghiên cứu đƣợc môi trƣờng lên men thay - Nghiên cứu đƣợc chất mang phù hợp - Nghiên cứu đƣợc điều kiện bảo quản men giống CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan vi khuẩn lactic (LAB) 2.1.1 Khái niệm Vi khuẩn lactic (LAB) nhóm vi khuẩn Gram dƣơng có thống hình thái, đặc điểm sinh lý, sinh hóa trao đổi chất Chúng trực khuẩn ngắn hay que cầu khuẩn không hô hấp, khơng sinh bào tử Chúng thƣờng đƣợc tìm thấy chất bị phân hủy sản phẩm chứa lactic, axit lactic đƣợc tạo nhƣ sản phẩm chủ yếu trao đổi chất kết thúc trình lên men carbohydrate Vì LAB đƣợc dùng thực phẩm lên men, axit hóa ức chế tăng trƣởng tác nhân gây hƣ hỏng [2] 2.1.2 Lịch sử nghiên cứu vi khuẩn lactic (LAB) Từ xa xƣa, ngƣời sử dụng vi khuẩn lactic để bảo quản chế biến loại thức ăn Cho đến năm 1780, nhà bác học Thuỵ điển Carl Wilhelm Schaele lần tách đƣợc axit lactic từ sữa bò lên men chua Năm 1874, Bloudean xác nhận axit lactic (CH3CHOHCOOH) sản phẩm cuối lên men Mƣời năm sau, năm 1857, L.Pasteur chứng minh sữa chua kết hoạt động nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi vi khuẩn lactic Đến năm 1878, Joseph Lister phân lập thành công vi khuẩn lactic đặt tên Bacterium lactic, ngày gọi Streptococcus lactic Công nghệ sản xuất axit lactic đời năm 1881, từ đến có nhiều cơng trình nghiên cứu vi khuẩn lactic nhƣ trình lên men lactic đƣợc thực Các nhà khoa học liên tục phân lập đƣợc loài vi khuẩn lactic khác [3] 2.1.3 Đặc tính chung Vi khuẩn lactic vi khuẩn Gram dƣơng, không sinh bào tử, catalase âm tính vi khuẩn vi hiếu khí (aerotolerant organisms), trao đổi chất chủ yếu đƣờng lên men khơng hơ hấp khơng có cytochromes (trừ giống Bifidobacterium kỵ khí bắt buộc) Vi khuẩn lactic lên men đƣợc đƣờng monosaccharid, đƣờng disaccharid, protein tan, pepton axit Phần lớn chúng không lên men đƣợc tinh bột polisaccharid khác Đƣờng kính dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5 - 1,5μm Các tế bào hình cầu xếp thành cặp hình chuỗi có chiều dài khác Kích thƣớc tế bào trực khuẩn lactic từ - 8μm Trực khuẩn đứng riêng rẽ kết thành chuỗi Các loài vi khuẩn lactic có khả khác tạo thành axit lactic môi trƣờng, sức 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 ... sinh acid lactic cao ứng dụng sản xuất chế phẩm men phục vụ cho sản xuất sữa chua, tiến hành thực đề tài: ? ?Nghiên cứu sản xuất chế phẩm men phục vụ cho sản xuất sữa chua? ?? 1.2 Mục đích Tìm kiếm...TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ Tên đề tài: Nghiên cứu sản xuất chế phẩm men phục vụ cho sản xuất sữa chua Mã số: T2016 – 28 Chủ nhiệm đề... trọng trình lên men, tạo hƣơng vị bảo quản thực phẩm Đặc biệt LAB đƣợc sử dụng rộng rãi sản xuất thực phẩm lên men bao gồm sản phẩm sữa nhƣ sữa chua, mát, sản phẩm thịt, sản phẩm bánh mì rƣợu