1.2.5.2.1 Vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae. Các chủng vi khuẩn thuộc nhóm này có đặc điểm sinh thái khác nhau nhưng đặc tính sinh lý tương đối giống nhau. Tất cả đều có đặc điểm có đặc điểm chung là vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử, không di động, hô hấp tùy tiện (kị khí và hiếu khí) và không chứa các men hô hấp như xitoccrom và catalaza. Chúng thu nhận năng lượng nhờ quá trình phân giải hydrat cacbon và sinh ra axit lactic, sinh sản bằng hình thức phân đôi tế bào
Nhóm vi khuẩn lactic bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus,
Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Ngày nay người ta bổ sung vào nhóm vi
khuẩn lactic những chủng vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium.
a) Đặc điểm hình thái
Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn lactic thành dạng hình cầu và hình que. Kích thước của chúng thay đổi tùy từng loài.
- Giống Streptococcus có dạng hình tròn hoặc hình ovan, đường kính tế bào 0,5-1µm. Sau khi phân chia theo một phương chúng thường xếp riêng biệt, cặp đôi hoặc chuỗi ngắn.
- Giống Leuconostoc có hình dạng hơi dài hoặc hình ovan, đường kính từ 0,5-0,8µm và chiều dài khoảng 1,6µm. trong một số điều kiện chúng cũng có dạng hơi tròn, chiều dài khoảng 1-3µm. Sau khi phân chia chúng thường sắp xếp thành chuỗi, không tạo thành đám tập trung.
- Giống Lactobacillus có dạng hình que. Tùy vào điều kiện của môi trường sống mà hình dạng của chúng thay đổi từ hình que ngắn đến dài. Sắp xếp thành chuỗi hay đứng riêng lẽ.
- Giống Pedicoccus là những tứ cầu khuẩn hoặc song cầu khuẩn. Có hoạt tính thủy phân protein rất yếu.
- Giống Bifidobacterium là những trực khuẩn, khi mới phân lập có thể phân nhánh dạng chữ Y, V và tập hợp thành khối. Sau nhiều lần cấy truyền chúng trở thành dạng trực khuẩn dạng thẳng hoặc hơi uốn cong.
b) Đặc điểm sinh lý- sinh hóa
Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
Các loại vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau. Chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố cở bản như cacbon, nitơ, photphat và lưu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất cần thiết khác như vitamin, muối vô cơ…
Nhu cầu dinh dưỡng cacbon:
Vi khuẩn lactic có thể sử dụng nhiều loại hydrat cacbon từ các monosaccarit (glucoza, fructoza, manoza), các disaccarit (saccaroza, lactoza, maltoza) cho đến các polysaccarit (tinh bột, dextrin)
Chúng sử dụng nguồn cacbon này để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các acid hữu cơ.
Nhu cầu dinh dưỡng nitơ:
Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất chứa nitơ. Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng các nguồn nitơ có sẵn trong môi trường.
Các nguồn nitơ mà vi khuẩn lactic có thể sử dụng như: cao thịt, cao nấm men, trypton, dịch thủy phân casein từ sữa, pepton…Hiện nay cao nấm men là nguồn nitơ được sử dụng nhiều nhất và có hiệu quả nhất. Tuy nhiên ở quy mô công nghiệp không thể sử dụng nguồn nitơ này vì rất tốn kém.
Nhu cầu về Vitamin:
Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào, nên rất cần thiết cho hoạt động sống. Tuy nhiên, đa số các loài vi khuẩn lactic
không có khả năng sinh tổng hợp vitamin. Vì vậy cần bổ sung vào môi trường các loại vitamin. Các chất chứa vitamin thường sử dụng như nước chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men…
Nhu cầu các hợp chất hữu cơ khác:
Ngoài các axit amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ khác cho sự phát triển như các bazơ nitơ hay các axit hữu cơ
Một số axit hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic như axit xitric, axit oleic. Nên hiện nay người ta sử dụng các muối xitrat, dẫn xuất của axit oleic làm thành phần môi trường nuôi cấy, phân lập và bảo quả các chủng vi khuẩn lactic.
Tương tự như hai axit hữu cơ trên, axit axetic cũng có những tác động quan trọng đến sự sinh trưởng của tế bào. Nên người ta thường sử dụng axit axetic dưới dạng các muối axetat để làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy vi khuẩn lactic.
Nhu cầu các muối vô cơ khác
Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các muối vô cơ. Nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, natri, kali, photpho, lưu huỳnh, magie đặc biệt là mangan, vì mangan giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và ổn định cấu trúc tế bào.
c) Ứng dụng của vi khuẩn lactic để sản xuất thực phẩm:
Hiện nay với mục đích tạo ra các loại sản phẩm có chất lượng cao, ổn định và có khả năng bảo quản tốt. Người ta đã sử dụng các chủng vi khuẩn lactic thuần khiết làm tác nhân chính cho quá trình sản xuất. Vì chúng là những vi sinh vật có nhiều đặc tính tốt như sử dụng được nhiều nguồn cacbon khác nhau, có khả năng sinh axit, phát triển được ở nhiệt độ khá rộng và chịu mặn…Chủng này được ứng dụng trong công nghệ thịt, tạo ra các sản phẩm như xúc xích khô, xúc xích bán khô, thịt lên men…Có những sản phẩm được tạo ra từ một loại vi khuẩn, nhưng cũng có những sản phẩm được tạo ra từ hai hay nhiều loại vi khuẩn phối trộn lại với nhau, ví dụ như trong sản xuất sữa chua, rau muối chua, sản xuất nước tương…
Vi khuẩn lactic được sử dụng trong nghiên cứu sản xuất thử nghiệm nước giải khát lên men lactic từ xoài là Lactobacilus sp.
Đặc điểm của loại vi khuẩn này là:
+ Hoạt động trong môi trường yếm khí
+ Phát triển tốt ở pH= 6,3- 6,5
+ Phát triển mạnh ở nhiệt độ t0= 42- 45oC
+ Nồng độ đường để lên men : 5-20 %
+ Bị ức chế khi acid đạt 2,2%
+ Bị ức chế ở nhiệt độ <100C
+ Chúng chỉ có khả năng lên men đồng hình bởi vì không có enzym cacboxylase.
1.2.5.2.2 Nấm mốc
Phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Có cấu trúc hình sợi phân nhánh, phát triển rất nhanh, tạo thành màng sợi chằng chịt gọi là hệ sợi nấm.
Nấm mốc là nhóm tạo khuẩn ty ở dạng bột màu xanh, vàng, trắng, đen. Là những loại vi sinh vật hiếu khí. Nhiều loại nấm mốc có lợi được sử dụng trong công nghệ sản xuất các chế phẩm enzim tổng hợp acid hữu cơ…Nhưng bên cạnh đó một số loại gây tác hại như làm mốc sản phẩm, thực phẩm có thể gây bệnh cho người. Trong và sau quá trình lên men lactic thường gặp các loại mốc: Aspergillus, Penicillium, Aspergillus cidium lactic.
1.2.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men của dịch quả
a) Đường:
Đường có khả năng thúc đẩy quá trình lên men và giúp cho sản phẩm có vị ngọt. Nếu sử dụng nguyên liệu có lượng đường thấp thì acid sinh ra ít. Do đó sản phẩm có chất lượng kém và khó bảo quản.
b) Vi sinh vật:
Mức độ thuần khiết của vi khuẩn lactic có ảnh hưởng chất lượng dịch quả lên men. Lượng vi khuẩn lactic càng nhiều và mức độ thuần khiết càng cao thì tốc độ của quá trình lên men càng nhanh và sản phẩm có chất lượng càng tốt. Ngược lại, lượng vi khuẩn lactic càng ít và mức độ thuần khiết càng thấp, các vi khuẩn gây hại càng có điều kiện phát triển làm hư hỏng sản phẩm.
c) Acid:
chua sẽ kém hoạt động và sự chuyển hóa của nó sẽ chậm lại. Đồng thời các vi sinh vật có khả năng phát triển trong môi trường acid cao sẽ phát triển, ngăn cản tác dụng của vi khuẩn gây chua. Do đó cần tạo môi trường có độ acid thích hợp cho các vi khuẩn lactic hoạt động
Bảng 1.2: pH thích hợp cho các loại vi sinh vật. [4]
Loại vi sinh vật pH
Nấm mốc 1,2- 2,5
Nấn men 2,5-3,0
Vi khuẩn gây chua 3,0-4,5
Vi khuẩn gây thối 4,5-5,0
Vi khuẩn đường ruột 5,0-5,5
d) Nhiệt độ môi trường:
Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng lớn đến thời gian lên men và lượng acid tạo thành. Mỗi loại vi sinh vật có một khoảng nhiệt độ thích hợp để hoạt động, ở nhiệt độ cao quá hoặc thấp quá nó sẽ bị ức chế.
e) Oxy:
Sự lên men lactic cần được tiến hành trong điều kiện yếm khí và các vi khuẩn lactic hoạt động tốt trong điều kiện môi trường không có oxi không khí. Trong khi đó, các vi sinh vật cũng như vi khuẩn acetic, các loại nấm mốc lại hoạt động trong điều kiện hiếu khí và khi không có oxi thì nó không phát triển được. Do đó, trong quá trình lên men lactic, phải hạn chế sự có mặt của không khí.
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu2.1.1 Nguyên liệu chính 2.1.1 Nguyên liệu chính
Sử dụng xoài Cát Tròn, đây là loại xoài được trồng nhiều ở Khánh Hòa Yêu cầu nguyên liệu ban đầu:
+ Xoài chín, trạng thái còn cứng không dập nát. + Có màu vàng tươi.
2.1.2 Nguyên liệu phụ 2.1.2.1 Vi sinh vật 2.1.2.1 Vi sinh vật
Giống vi sinh vật được sử dụng để lên men là chủng giống vi khuẩn
Lactobacillus sp được cung cấp bởi phòng Vi sinh thuộc bộ môn Hóa Vi sinh, khoa
Chế biến, trường Đại Học Nha Trang
2.1.2.2 Đường
Đường đóng vai trò là chất tạo vị cho sản phẩm. Sử dụng đường sacaroza có công thức hóa học C12H22O11.Đường bổ sung vào sản phẩm là đường tinh luyện RE (đạt chất lượng theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1695-87), có độ tinh khiết (pol ≥ 99,5%), độ ẩm ≤ 0,05% và đạt các chỉ tiêu cảm quan sau:
Hình dạng: dạng tinh thể tương đối đều, tơi khô, không vón cục. Mùi, vị: vị ngọt, không có mùi lạ.
Màu sắc: tất cả các tinh thể đều trắng óng ánh. Khi pha trong dung dịch nước cất thì dung dịch trong suốt.
2.1.2.3 Nước
Nước sử dụng trong sản xuất và trong sinh hoạt phải đảm bảo theo Quyết định 1329/2002/BYT/QĐ của Bộ Y tế
Nước được cung cấp từ nhà máy nước thành phố, được lấy tại phòng thí nghiệm Đại học Nha Trang.
2.1.2.4 Bao bì thủy tinh
Loại chai thủy tinh được sử dụng là chai thủy tinh có dung tích 240ml. Có độ trong suốt cao để người tiêu dùng quan sát được sản phẩm bên trong.
2.1.2.5 Hương liệu
- Hương xoài tổng hợp được phép sử dụng trong thực phẩm.
2.1.3 Hóa chất dùng trong phân tích
- NaOH 0,1N, phenolphtalein 1% - Một số hóa chất cần thiết khác 2.1.4 Thiết bị sử dụng - Cân điện tử - pH kế - Khúc xạ kế. - Tủ lạnh - Cân đồng hồ. - Bể điều nhiệt.
Và một số dụng cụ thông thường khác cần dùng trong phòng thí nghiệm
2.2 Nội dung nghiên cứu
2.2.1 Xác định một số thành phần của nguyên liệu
+ Xác định thành phần khối lượng của nguyên liệu + Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu
Xác định hàm lượng ẩm Xác định pH
Xác định nồng độ chất khô
2.2.2 Xây dựng thang điểm cảm quan cho sản phẩm nước giải khát lên men lactic xoài lactic xoài
2.2.3 Xây dựng quy trình sản xuất tham khảo
Đưa ra quy trình tham khảo sau đó nghiên cứu để xác định các thông số sau:
- Xác định tỉ lệ nước
- Kiểm tra ảnh hưởng của quá trình đồng hóa đến chất lượng sản phẩm
- Xác định hàm lượng nồng độ chất khô cần có trong dịch lên men
- Xác định thời gian lên men
- Xác định tỉ lệ hương xoài cần bổ sung
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Xác định thành phần khối lượng của nguyên liệu
Thành phần khối lượng của nguyên liệu là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá giá trị thực phẩm của nguyên liệu, là cơ sở cho việc lựa chọn nguyên liệu, dự trù lượng nguyên liệu, xây dựng định mức nguyên liệu và hoạch toán giá thành sản xuất.
Nguyên liệu xoài được chia thành hai phần chính:
- Phần ăn được: thịt quả
- Phần không ăn được: hạt, xơ, vỏ.
2.3.2 Xác định thành phần hóa học và chỉ tiêu hóa lý
a) Xác định hàm lượng ẩm
Xác định hàm lượng ẩm của nguyên liệu bằng phương pháp sấy ở nhiệt độ 100 1050C. Các bước tiến hành được trình bày ở phụ lục 2.
b) Xác định hàm lượng hàm lượng đường
Sử dụng khúc xạ kế đo độ đường, đơn vị Brix% (% Mas Sucrose) chuyển đổi về 200C. Cách đo được tiến hành ở phụ lục 3
c) Xác định pH
Để xác định pH của dung dịch mẫu ta có thể dùng giấy đo pH hoặc dùng pH kế. Các sử dụng được trình bày ở phụ lục 4
d) Xác định hàm lượng axit chung (axit tổng số) Dùng phương pháp thể tích để xác định acid Các bước tiến hành được trình bày ở phụ lục 5
2.3.3 Phương pháp phân tích cảm quan
Tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm bằng phương pháp cảm quan cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3215-79).
Trong TCVN 3215-79 sử dụng hệ 20 diểm xây dựng trên một thang thống nhất có 6 bậc (từ 0-5) và điểm 5 là điểm cao nhất, 0 là điểm thấp nhất cho một chỉ tiêu.
2.4 Nghiên cứu các công đoạn của quy trình công nghệ 2.4.1 Quy trình sản xuất dự kiến 2.4.1 Quy trình sản xuất dự kiến
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến Lọc Nguyeân lieäu Phân loại Nguyeân lieäu Xay Cắt miếng Rửa, gọt vỏ Chuẩn bị dịch lên men Men giống Nhân giống Cấy men Nước Lên men Đồng hóa Bảo quản Thành phẩm Rót chai
2.4.2 Giải thích các công đoạn nghiên cứu
Để một sản phẩm chế biến có chất lượng cao thì điều kiện cần là nguyên liệu phải đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật, nhưng yếu tố quyết định vẫn là công nghệ chế biến. Và mỗi công đoạn trên quy trình đều có ảnh hưởng nhất định đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Tức là phải đảm bảo mỗi công đoạn đều đúng kỹ thuật tối ưu thì mới có sản phẩm đạt chất lượng cao.
Lựa chọn, phân loại:
Lựa chọn nguyên liệu nhằm loại trừ các nguyên liệu đưa vào chế biến không đủ quy cách như sâu bệnh, men, mốc, hư hỏng.
Muốn cho sản phẩm có chất lượng tốt thì nguyên liệu đầu vào phải có chất lượng tốt. Thông thường nguyên liệu chế biến phải thích hợp với quy trình chế biến thì mới thu được sản phẩm có chất lượng tốt sản lượng cao, đồng thời sẽ giảm được hao phí nguyên vật liệu.
- Yêu cầu nguyên liệu:
+ Xoài chín, trạng thái còn cứng không dập nát. + Có màu vàng tươi.
Sơ chế:
Gồm có công đoạn rửa và xử lý cơ học:
+ Rửa nhằm mục đích làm sạch nguyên liệu loại bỏ các tạp chất cơ học như cát , sạn đồng thời loại bỏ được một phần vi sinh vật trên bề mặt vỏ nguyên liệu.
Yêu cầu nguyên liệu sau khi rửa xong phải sạch, không bị dập nát, các chất dinh dưỡng ít bị tổn thất. Lượng nước dùng phải ít nhất, nước rửa cũng như nước dùng trong chế biến phải là nước uống được đảm bảo các chỉ tiêu do bộ y tế quy định.
Xoài sau khi rửa tiến hành gọt vỏ, cắt thành từng miếng để dễ dàng khi xay, bỏ hạt. Sau khi đã loại bỏ hết phần không ăn được, tiến hành tiếp công đoạn xay
Xay:
Xay giúp xé rách các tế bào chứa đựng phần dịch (thịt) làm dịch, thịt quả thoát ra dễ dàng, nâng cao hiệu xuất tách dịch. Để quá trình xay được thuận lợi thì cần bổ sung 1 lượng nước thích hợp. Nếu lượng nước bổ sung ít thì quá trình xay sẽ khó, và ngược lại nếu quá nhiều nước dịch xay sẽ không nhuyễn nên hiệu suất tách
dịch sẽ thấp, đồng thời lượng nước bổ sung trong quá trình xay còn ảnh hưởng đến mùi, vị , trạng thái của sản phẩm.
Lọc: