Ảnh hưởng của transglutaminase và gelatin đến tính chất hóa lý và cơ lý của yogurt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ẢNH HƯỞNG CỦA TRANSGLUTAMINASE VÀ GELATIN ĐẾN TÍNH CHẤT HĨA LÝ VÀ CƠ LÝ CỦA YOGURT GVHD: PHẠM THỊ HOÀN SVTH: HOÀNG ĐỨC KHÁNH NHÂN MSSV: 16116058 SVTH: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG ANH MSSV: 16116001 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2020 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2020-16116058 ẢNH HƢỞNG CỦA TRANSGLUTAMINASE VÀ GELATIN ĐẾN TÍNH CHẤT HĨA LÝ VÀ CƠ LÝ CỦA YOGURT GVHD: SVTH: TS PHẠM THỊ HOÀN HOÀNG ĐỨC KHÁNH NHÂN NGUYỄN THỊ PHƢƠNG ANH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 09/2020 MSSV: 16116058 16116001 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2020-16116058 ẢNH HƢỞNG CỦA TRANSGLUTAMINASE VÀ GELATIN ĐẾN TÍNH CHẤT HĨA LÝ VÀ CƠ LÝ CỦA YOGURT GVHD: TS PHẠM THỊ HOÀN SVTH: HOÀNG ĐỨC KHÁNH NHÂN MSSV: 16116058 NGUYỄN THỊ PHƢƠNG ANH 16116001 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 09/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hoàng Đức Khánh Nhân Nguyễn Thị Phương Anh 16116058 16116001 Ngành: Công nghệ thực phẩm Tên khóa luận: Nhiệm vụ khố luận: - Khảo sát ảnh hưởng việc bổ sung gelatin transglutaminase sản phẩm yogurt - Đánh giá tương tác transglutaminase gelatin đến tính chất hóa lý (độ axit, độ tách whey, thời gian lên men, hàm lượng protein hịa tan whey, hình ảnh chụp kính hiển vi điện tử, quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi), tính chất lý (tính chất lưu biến) tính chất cảm quan sản phẩm yogurt Ngày giao nhiệm vụ khố luận: 13/01/2020 Ngày hồn thành khoá luận: 04/09/2020 Họ tên giảng viên hƣớng dẫn: TS Phạm Thị Hoàn Phần hƣớng dẫn: Toàn nội dung khoá luận Nội dung yêu cầu khố luận tốt nghiệp đƣợc thơng qua Trƣởng Ngành Cơng Nghệ Thực Phẩm Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Trƣởng Ngành Ngƣời hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất quý thầy cô trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh nói chung q thầy khoa Cơng Nghệ Hố Học Thực Phẩm nói riêng Trong q trình học tập suốt năm trường truyền đạt nhiều kiến thức, không kiến thức đại cương, chuyên ngành mà kỹ chuyên môn, kỹ sống Đây kho tàng kiến thức vơ q báu, giúp chúng tơi tự tin công việc sống sau Và xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Thị Hoàn – Giảng viên Bộ mơn Cơng Nghệ Thực Phẩm, Khoa Cơng Nghệ Hố Học Thực Phẩm, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Cảm ơn ln hỗ trợ dạy chúng tơi tận tình từ hình thành ý thưởng đến hồn thiện khố luận tốt nghiệp Cơ ln sẵn sàng hỗ trợ để chúng tơi hồn thành nội dung nghiên cứu Chúng thật biết ơn cảm ơn cô nhiều điều Chúng xin cảm ơn quý thầy, cô phụ trách xưởng cơng nghệ thực phịng thí nghiệm thực hóa- thực phẩm tạo điều kiện tốt để chúng tơi hồn thành khố luận Q thầy cô hỗ trợ, giúp đỡ nhiều dụng cụ, máy móc, thiết bị q trình nghiên cứu Trong q trình thực đề tài, khó tránh khỏi sai xót nên chúng tơi mong thơng cảm góp ý q thầy cô Một lần xin chân thành cảm ơn tất cả, chúc người nhiều sức khoẻ thành công Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Hoàng Đức Khánh Nhân Nguyễn Thị Phương Anh ii LỜI CAM ĐOAN Chúng tơi xin cam đoan tồn nội dung trình bày khóa luận tốt nghiệp chúng tơi thực Chúng tơi xin cam đoan nội dung tham khảo khóa luận tốt nghiệp tr ch d n ch nh xác đầy đủ theo quy định Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Sinh viên thực Hoàng Đức Khánh Nhân Nguyễn Thị Phương Anh iii PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN iv PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN v PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN iv PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆNv PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC BẢNG xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xii TÓM TẮT KHÓA LUẬN xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan sản phẩm yogurt 1.1.1 Lịch sử phát triển tính đa dạng yogurt 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Một số đặc tính yogurt 1.2 Nguyên liệu sản xuất yogurt 1.2.1 Sữa tƣơi 1.2.2 Sữa bột 1.2.3 Chủng vi khuẩn khởi đầu 1.2.3.1 Casein 10 1.2.3.2 Cơ chế đông tụ 11 1.3 Gelatin 14 1.4 Transglutaminase 16 1.4.1 Giới thiệu transglutaminase 16 vii 1.4.2 Ứng dụng MTGase 17 1.4.3 Cơ chế tác dụng Transglutaminase 18 1.5 Tình hình nghiên cứu nƣớc 19 1.5.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 19 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 19 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 21 2.1 Địa điểm, nguyên liệu, hóa chất thiết bị sử dụng 21 2.1.1 Địa điểm thực thí nghiệm 21 2.1.2 Nguyên liệu 21 2.1.3 Hóa chất 22 2.1.4 Thiết bị sử dụng 22 2.2 Qui trình sản xuất 23 2.3 Nội dung nghiên cứu 26 2.3.1 Phân tích thành phần hóa học sữa bột nguyên liệu 26 2.3.2 Đánh giá tƣơng quan gelatin MTGase sản phẩm yogurt 26 2.3.2.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 26 2.3.2.2 Kiểm định ý nghĩa hệ số hồi quy 30 2.3.2.3 Kiểm định tiêu chuẩn Fisher: 31 2.3.2.4 Giải toán tối ƣu đơn mục tiêu 31 2.3.3 Đánh giá ảnh hƣởng Gelatin MTGase đến đặc điểm hóa lý lý sản phẩm yogurt 32 2.4 Phƣơng pháp phân tích 32 2.4.1 Độ tách whey 32 2.4.2 Xác định protein hòa tan 32 2.4.3 Độ axit 33 2.4.4 Phân tích đặc điểm lƣu biến học 34 2.4.5 Đo quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi (Fourier Transform InfraredFTIR) 34 viii 2.4.6 Kính hiển vi điện tử quét trƣờng phát xạ (Field Emission Scanning Electron Microscopy-FESEM) 35 2.4.7 Phƣơng pháp phân tích thành phần hóa học 35 2.4.8 Đánh giá cảm quan 35 2.4.9 Phƣơng pháp xử lý liệu 35 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 36 3.1 Thành phần hóa học sữa nguyên liệu 36 3.2 Đánh giá tƣơng quan gelatin MTGase sản phẩm yogurt36 3.2.1 Xây dựng hàm mục tiêu độ tách whey 36 3.2.2 Xây dựng hàm mục tiêu hàm lƣợng protein hòa tan whey 38 3.2.3 Đánh giá mơ hình 40 3.3 Đánh giá ảnh hƣởng Gelatin MTGase đến đặc điểm hóa lý lý sản phẩm yogurt 42 3.3.1 Độ tách whey 42 3.3.2 Đánh giá cảm quan 44 3.3.3 Độ axit 47 3.3.4 Thời gian lên men 48 3.3.5 Phân tích đặc điểm lƣu biến học 50 3.3.6 Quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi – FTIR 55 3.3.7 Kính hiển vi điện tử (Field Emission Scanning Electron MicroscopyFESEM) 58 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 4.1 Kết luận 61 4.2 Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 70 ix DANH MỤC HÌNH Hình 1: Quy trình sản xuất yogurt 24 Hình 2: Sơ đồ nghiên cứu 26 Hình 3: Mơ mơ hình Central Composite Circumscribed (Tang, 2016) 28 Hình 4: Đối tượng cơng nghệ sản xuất yogurt 28 Hình 5: Thiết bị đo lưu biến 34 Hình 1: Mơ hình đáp ứng bề mặt (a) đồ thị đường đồng mức (contour) (b) hàm mục tiêu độ tách whey 41 Hình 2: Mơ hình đáp ứng bề mặt (a) đồ thị đường đồng mức (contour) (b) hàm mục tiêu độ hàm lượng protein whey 42 Hình 3: Độ tách whey m u yogurt 43 Hình 4: Hình ảnh ngoại quan sản phẩm yogurt thời điểm phút 45 Hình 5: Hình ảnh ngoại quan sản phẩm yogurt thời điểm 30 phút 46 Hình 6: Độ axit m u yogurt 47 Hình 7: Thời gian lên men (pH=4,6) m u yogurt 49 Hình 8: Sự thay đổi ứng suất cắt m u yogurt theo tốc độ cắt 51 Hình 9: Hình ảnh biểu diễn độ nhớt theo tốc độ cắt m u yogurt 53 Hình 10: Phổ FTIR m u yogurt khảo sát 55 Hình 11: Vùng phổ FTIR số sóng 1800-1200cm-1 56 Hình 12: Vùng phổ FTIR số sóng 3600-3000 cm-1 57 Hình 13: Hình ảnh chụp FESEM m u yogurt 58 x DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần yogurt thông thường, yogurt béo yogurt không béo Bảng 2: Thành phần loại sữa bột Bảng 3: Thành phần số đặc điểm Casein 10 Bảng 4: Tóm tắt ảnh hưởng số điều kiện chế biến đến q trình đơng tụ axit sữa tính chất gel sữa bị axit hóa 13 Bảng 1: Thành phần hóa học sữa bột nguyên kem sử dụng 21 Bảng 2: Các mức yếu tố ảnh hưởng 29 Bảng 3: Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 30 Bảng 1: Thành phần hóa học sữa nguyên liệu 36 Bảng 2: Kết độ tách whey 37 Bảng 3: Hệ số phương trình hồi quy cho hàm mục tiêu độ tách whey 37 Bảng 4: Kết thông số 0đo 38 Bảng 5: Hệ số phương trình hồi quy cho hàm mục tiêu độ tách whey 39 Bảng 6: Hàm lượng bổ sung m u yogurt khảo sát 42 Bảng 7: Phương trình hồi quy ứng suất cắt ban đầu m u yogurt 52 Bảng 8: Kết độ nhớt ban đầu kết thúc 53 xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Str thermophilus: Streptococcus thermophilus L bulgaricus: Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus MTGase : Transglutaminase RSM : Respone Surface Method – Phương pháp đáp ứng bề mặt FTIR : Fourier Transform Infrared spectroscopy – Quang phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourier xii TÓM TẮT KHÓA LUẬN Đề tài nghiên cứu “Ảnh hưởng Transglutaminase gelatin đến tính chất hóa lý lý yogurt” tiến hành nhằm đánh giá tương tác transglutaminase có nguồn gốc vi sinh vật (microbial transglutaminase – MTGase) gelatin đến tính chất hóa lý (độ axit, độ tách whey, thời gian lên men, hàm lượng protein hịa tan whey, hình ảnh chụp kính hiển vi điện tử (FESEM), quang phổ FTIR), tính chất lý (tính chất lưu biến) tính chất cảm quan sản phẩm yogurt Tổ hợp gồm 13 thí nghiệm với thành phần bổ sung xây dựng phương pháp đáp ứng bề mặt Sau chọn m u vùng đại diện (M1-M6), bên cạnh ba m u gồm m u bổ sung MTGase (ĐC1), m u bổ sung gelatin (ĐC2) m u không bổ sung MTGase gelatin (ĐC3) sử dụng làm m u đối chứng Từ kết phân tích chúng tơi đưa số kết luận nghiên cứu sau: Sự kết hợp MTGase gelatin q trình sản xuất yogurt có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Cụ thể độ tách whey m u yogurt có bổ sung MTGsae gelatin (M1-M6) thấp (33,22 – 37,57%) so với m u đối chứng không bổ sung thành phần (45,39 %) Kết hình ảnh chụp k nh điện tử hiển vi cho thấy việc xử lý đồng thời với MTGase gelatin giúp mạng lưới vi cấu trúc yogurt trở nên đồng hơn, cấu tử k ch thước nhỏ so với m u yogurt không bổ sung đồng thời MTGase gelatin Ở m u bổ sung hàm lượng gelatin cao có cấu trúc mịn Kết phân t ch lưu biến cho thấy m u có chất chất lỏng giả dẻo ( Pseudoplastic) có số hành vi chất lỏng n 6,0, k ch thước hạt micelle casein phần lớn không thay đổi (Lucey J A., 2004) pH 6,0-5,0: Khi độ pH sữa giảm tiếp từ pH 6,0 đến 5,0 tổng điện tích âm hạt micelle casein giảm đáng kể điện tích κ-casein co lại (cuộn lại) Cả hai nguyên nhân ảnh hưởng đến ổn định micelle casein Ở pH ≤6,0 tốc độ hòa tan CCP tăng lên, làm suy yếu cấu trúc bên micelle casein tăng lực đẩy tĩnh điện gốc phosphoserine tiếp xúc Trong sữa, CCP hịa tan hồn tồn micelle casein pH ~ 5,0 (Lucey J A., 2004) pH 5,0: Khi pH sữa gần với điểm đẳng điện casein (pH 4,6), tổng điện tích casein tiếp tục giảm, d n đến giảm lực đẩy tĩnh điện phân tử casein Mặt khác, lực hút casein-casein tăng lên tương tác kỵ nước tăng lên Q trình axit hóa d n đến hình thành mạng lưới ba chiều bao gồm cụm chuỗi casein (Mulvihill, 1995) 1.1.3.2 Các đặc tính lƣu biến yogurt Lưu biến thực phẩm nghiên cứu biến dạng chảy nguyên liệu thực phẩm (Rao, 1999) Yogurt phân loại vật liệu giả dẻo (pseudoplastic) (chứa ứng suất chảy phải vượt để bắt đầu chảy) Nhớt đàn hồi (hay gọi đàn nhớt – Viscoelastic) cho biết vật liệu có số đặc t nh đàn hồi chất rắn lý tưởng số đặc tính chảy chất lỏng lý tưởng ( độ nhớt) Các đặc t nh lưu biến biến dạng lớn yogurt quan trọng hầu hết sản phẩm loại khuấy, nơi gel ban đầu cắt khuấy Các đặc tính độ lớn gel thực phẩm liên quan đến đặc tính chức bao gồm đặc điểm định hình, cắt / thái Do đó, thuộc tính kết cấu cảm quan thường tương quan với kết từ thử nghiệm lưu ... MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2020-16116058 ẢNH HƢỞNG CỦA TRANSGLUTAMINASE VÀ GELATIN ĐẾN TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ CƠ LÝ CỦA YOGURT GVHD: SVTH:... MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2020-16116058 ẢNH HƢỞNG CỦA TRANSGLUTAMINASE VÀ GELATIN ĐẾN TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ CƠ LÝ CỦA YOGURT GVHD: TS... ? ?Ảnh hưởng Transglutaminase gelatin đến tính chất hóa lý lý yogurt? ?? tiến hành nhằm đánh giá tương tác transglutaminase có nguồn gốc vi sinh vật (microbial transglutaminase – MTGase) gelatin đến