Tài liệu Nghiên cứu bổ sung vi khuẩn probiotic lactobacillus plantarum trong chế biến yaourt mứt mít

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG  NGUYỄN THỊ MỸ DUYÊN NGHIÊN CỨU BỔ SUNG VI KHUẨN PROBIOTIC LACTOBACILLUS PLANTARUM TRONG CHẾ BIẾN YAOURT MỨT MÍT Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2013 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào trƣớc đây và đƣợc hội đồng chấm luận văn thông qua. Cán Bộ Hƣớng Dẫn Sinh viên thực hiện Đoàn Anh Dũng Nguyễn Thị Mỹ Duyên i Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CẢM TẠ Cám ơn cha mẹ đã tận tụy vì tƣơng lai và sự nghiệp của con. Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể quý Thầy, Cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm trƣờng ĐẠI HỌC CẦN THƠ đã cung cấp cho tôi nhiều kiến thức quý báo trong suốt những năm học vừa qua. Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Đoàn Anh Dũng đã tận tình hƣớng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành tốt đề tài trong thời gian quy định. Xin cám ơn PGS.TS Nguyễn Minh Thủy đã cung cấp mứt đông giúp em hoàn thành luận văn. Đồng thời xin cám ơn các bạn trong dự án RIP đã giúp tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Xin chân thành cám ơn các bạn đã luôn động viên, tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ tôi trong thời gian thực hiện đề tài. Do kiến thức còn hạn chế nên còn nhiều khuyết điểm và thiếu sót trong quyển luận văn này, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến chân thành của quý Thầy, Cô và các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 11 tháng 01 năm 2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Mỹ Duyên ii Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ TÓM LƯỢC Nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở khảo sát ảnh hưởng thời gian ủ tăng sinh vi khuẩn Lactobacillus plantarum ở (24, 48, 72 giờ) đến mật số vi khuẩn, đời vi khuẩn được sử dụng (đời 3, đời 4, đời 5, đời 6) cho quá trình lên men yaourt. Mặt khác, đề tài cũng khảo sát tỷ lệ khối lượng giống vi khuẩn Lactobacillus plantarum bổ sung (2, 4, 6, 8%) đến sự thay đổi pH, hàm lượng acid lactic sinh ra trong quá trình lên men, chất lượng của sản phẩm: tính chất vật lý (cấu trúc, khả năng giữ nước) và giá trị cảm quan của yaourt trái cây. Bên cạnh đó, nghiên cứu khảo sát khả năng bảo quản sản phẩm ở các chế độ nhiệt độ (4oC, 8oC) và tỉ lệ kali sorbate bổ sung thích hợp. Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian tăng sinh vi khuẩn Lactobacillus plantarum trong 24 giờ cho mật số vi khuẩn cao nhất thích hợp cho quá trình lên men yaourt. Để chế biến yaourt đạt chất lượng cao cần sử dụng đời vi khuẩn thứ 5. Mặt khác, để nâng cao chất lượng sản phẩm cần bổ sung yaourt cái được lên men từ giống vi khuẩn Lactobacillus plantarum với tỉ lệ 6%. Để kéo dài thời gian bảo quản và đảm bảo chất lượng yaourt cần bảo quản ở 4oC với 0,06% kali sorbate bổ sung. iii Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................. ii TÓM LƢỢC .............................................................................................................. iii MỤC LỤC ..................................................................................................................iv BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... vii DANH SÁCH HÌNH............................................................................................... viii DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................ix CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................... 1 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU................................................................................. 1 CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 2 2.1. GIỚI THIỆU SỮA LÊN MEN – YAOURT ........................................................ 2 2.1.1. Nguồn gốc của yaourt ....................................................................................... 2 2.1.2.Phân loại yaourt.................................................................................................. 2 2.2.NGUYÊN LIỆU SỮA TRONG SẢN XUẤT YAOURT ..................................... 3 2.2.1. Sữa tƣơi ............................................................................................................. 3 2.2.1.1. Tính chất vật lí của sữa tƣơi ........................................................................... 3 2.2.1.2. Thành phần hóa học của sữa tƣơi................................................................... 4 2.2.1.3. Hệ vi sinh vật trong sữa ................................................................................. 8 2.2.2. Sữa bột............................................................................................................... 9 2.3. CÁC CHẤT PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT YAOURT ................................... 9 2.3.1. Gelatin ............................................................................................................... 9 2.3.2. Monodiglyxerit (E471)....................................................................................10 2.3.3. Kali sorbat .......................................................................................................10 2.4. MỨT ĐÔNG ......................................................................................................10 2.5. VI SINH VẬT TRONG CHẾ BIẾN YAOURT ................................................11 2.5.1. Tổng quan về vi khuẩn lactic ..........................................................................11 2.5.1.1.Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic .............................................................12 2.5.1.2. Một số chủng vi khuẩn lactic thông dụng ....................................................13 2.5.2. Giới thiệu về vi khuẩn probiotic .....................................................................14 2.5.2.1. Lịch sử về probiotic .....................................................................................14 iv Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ 2.5.2.2. Định nghĩa về probiotic................................................................................14 2.5.2.3. Giới thiệu nhóm vi khuẩn probiotic .............................................................15 2.5.2.4. Vai trò của vi khuẩn probiotic......................................................................17 2.5.2.5. Cơ chế tác động của vi khuẩn probiotic .......................................................18 2.6. QUÁ TRÌNH SINH HÓA TRONG SẢN XUẤT YAOURT ............................18 2.7. QUÁ TRÌNH SINH HÓA VÀ TRAO ĐỔI CHẤT CỦA VI KHUẨN LACTIC VÀ MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN LACTIC ĐIỂN HÌNH. ...................................20 2.8. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN ........................20 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................22 3.1. PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU .......................................................................22 3.1.1. Thời gian và địa điểm......................................................................................22 3.1.2. Nguyên liệu .....................................................................................................22 3.1.3. Thiết bị, dụng cụ .............................................................................................22 3.1.4. Hóa chất ..........................................................................................................23 3.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................23 3.2.1. Phƣơng pháp thí nghiệm .................................................................................23 3.2.2. Phƣơng pháp phân tích ....................................................................................23 3.3. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM .............................................................................24 3.4. NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM...........................................................24 3.4.1. Phân tích thành phần và chỉ tiêu vi sinh của sữa nguyên liệu .........................24 3.4.2. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian ủ tăng sinh của vi khuẩn Lactobacillus plantarum đến mật số vi khuẩn sau khi tăng sinh ..............................25 3.4.3. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hƣởng của đời vi khuẩn proibotic Lactobacillus plantarum đến quá trình lên men và chất lƣợng sản phẩm ......................................25 3.4.4. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ yaourt cái đƣợc lên men từ vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum bổ sung đến quá trình lên men và chất lƣợng sản phẩm .........................................................................................................26 3.4.5. Thí nghiệm 4: Khảo sát khả năng bảo quản yaourt thành phẩm .....................27 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................29 4.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NGUYÊN LIỆU SỮA TƢƠI .........29 4.2. ẢNH HƢỞNG THỜI GIAN Ủ TĂNG SINH VI KHUẨN PROBIOTIC LACTOBACILLUS PLANTARUM ĐẾN MẬT ĐỘ VI KHUẨN SAU KHI TĂNG SINH..........................................................................................................................30 4.3. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỜI VI KHUẨN PROBIOTIC LACTOBACILLUS PLANTARUM ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM .31 v Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ 4.4. ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ LỆ YAOURT CÁI ĐƢỢC LÊN MEN TỪ VI KHUẨN PROBIOTIC LACTOBACILLUS PLANTARUM BỔ SUNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM ............................................34 4.5. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN ĐẾN CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM YAOURT......................................................................................................39 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................43 5.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................43 5.2. ĐỀ NGHỊ ...........................................................................................................43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................44 PHỤ LỤC ...................................................................................................................xi 1. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .............................................................................xi 2. KẾT QUẢ THỐNG KÊ .......................................................................................xiv vi Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ thông thƣờng Gf Gram lực Lp Lactobacillus plantarum TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam vii Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1. Cấu trúc của micelle casein ......................................................................... 6 Hình 2.2. Quy trình sản xuất mứt đông.....................................................................11 Hình 2.3.Lactobacillus plantarum ............................................................................16 Hình 2.4.Lactobacillus fermentum ............................................................................16 Hình 2.5.Lactobacillus bulgaricus ............................................................................17 Hình 2.6. Tóm lƣợc sự chuyển hóa các chất trong quá trình lên men sữa ................19 Hình 2.7. Sơ đồ phát triển của vi sinh vật trong môi trƣờng ....................................21 Hình 3.1. (a) Máy ly tâm, (b) Máy phân tích sữa, (c) Hệ thống chuẩn acid lactic ...22 Hình 3.2. Quy trình chế biến sữa chua mứt trái cây .................................................24 Hình 4.1. Khuẩn lạc sau khi ủ 36 giờ 37oC ...............................................................30 Hình 4.2. Ảnh hƣởng của đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến hàm lƣợng acid của sản phẩm trong quá trình lên men ....................................................31 Hình 4.3. Ảnh hƣởng của đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến sự thay đổi pH của sản phẩm trong quá trình lên men ..................................................32 Hình 4.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ yaourt cái lên men từ giống vi khuẩn Lactobacillus plantarum bổ sung đến hàm lƣợng acid sinh ra trong quá trình lên men ................34 Hình 4.5. Ảnh hƣởng của tỷ lệ yaourt cái đƣợc lên men từ vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum bổ sung đến sự thay đổi pH trong quá trình lên men........35 Hình 4.6. (a) Sản phẩm yaourt trƣớc ly tâm, (b) Sản phẩm yaourt sau quá trình ly tâm .............................................................................................................................37 Hình 4.7.(a) Sản phẩm yaourt bổ sung mứt mít, (b) bề mặt của sản phẩm ..............38 viii Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1. Các thông số vật lý của sữa ........................................................................ 4 Bảng 2.2. Thành phần hóa học của sữa ....................................................................... 4 Bảng 2.3. Thành phần chất khoáng trong sữa bò tƣơi ................................................ 7 Bảng 3.1. Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu chất lƣợng của yaourt .......................23 Bảng 4.1. Thành phần nguyên liệu của sữa bò tƣơi ..................................................29 Bảng 4.2. Kết quả phân tích mật số vi sinh của sữa tƣơi nguyên liệu ......................29 Bảng 4.3. Ảnh hƣởng thời gian ủ tăng sinh vi khuẩn Lactobacillus plantarum đến mật độ vi khuẩn sau khi tăng sinh. ............................................................................30 Bảng 4.4. Kết quả thống kê ảnh hƣởng đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến hàm lƣợng acid của sản phẩm trong quá trình lên men ....................31 Bảng 4.5. Kết quả thống kê ảnh hƣởng đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến sự thay đổi pH của sản phẩm trong quá trình lên men .....................32 Bảng 4.6. Kết quả thống kê ảnh hƣởng của đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến cấu trúc của sản phẩm .......................................................................33 Bảng 4.7. Kết quả thống kê ảnh hƣởng đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến khả năng giữ nƣớc của sản phẩm......................................................33 Bảng 4.8. Kết quả thống kê ảnh hƣởng của đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến giá trị cảm quan của sản phẩm..........................................................34 Bảng 4.9. Ảnh hƣởng của tỷ lệ yaourt cái giống probiotic Lactobacillus plantarum bổ sung đến hàm lƣợng acid của sản phẩm trong quá trình lên men ........................35 Bảng 4.10. Ảnh hƣởng của tỷ lệ yaourt cái đƣợc lên men từ vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đếnsự thay đổi pH của sản phẩm trong quá trình lên men36 Bảng 4.11. Ảnh hƣởng của tỷ lệ yaourt cái đƣợc lên men từ vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến cấu trúc của sản phẩm ................................................36 Bảng 4.12.Ảnh hƣởng của tỷ lệ yaourt cái đƣợc lên men từ vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến khả năng giữ nƣớc của sản phẩm ...............................37 Bảng 4.13. Ảnh hƣởng tỷ lệ yaourt cái đƣợc lên men từ vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến giá trị cảm quan của sản phẩm ...................................38 Bảng 4.14. Mật số vi khuẩn lactic có trong sản phẩm ..............................................38 Bảng 4.15.Ảnh hƣởng của nhiệt độ và tỷ lệ kali sorbate đến sự thay đổi pH sản phẩm trong thời gian bảo quản..................................................................................39 ix Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ Bảng 4.16. Kết quả thống kê ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự thay đổi pH sản phẩm trong thời gian bảo quản............................................................................................39 Bảng 4.17. Kết quả thống kê ảnh hƣởng của tỷ lệ kali sorbate đến sự thay đổi pH sản phẩm trong thời gian bảo quản ...........................................................................40 Bảng 4.18. Kết quả thống kê ảnh hƣởng của nhiệt độ đến khả năng giữ nƣớc của sản phẩm trong thời gian bảo quản..................................................................................40 Bảng 4.19. Kết quả thống kê ảnh hƣởng của tỷ lệ kali sorbate đến khả năng giữ nƣớc của sản phẩm trong thời gian bảo quản............................................................40 Bảng 4.20. Sự thay đổi mật số vi khuẩn lactic theo thời gian bảo quản sản phẩm yaourt (cfu/g) .............................................................................................................41 Bảng 4.21. Sự thay đổi mật số vi sinh vật hiếu khí theo thời gian bảo quản sản phẩm yaourt (cfu/g) .............................................................................................................42 x Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ rất lâu trong lịch sử loài ngƣời, chúng ta đã biết một nguồn thực phẩm rất giàu dinh dƣỡng đó là sữa. Sữa là nguồn thực phẩm dành cho các loài động vật có vú còn non mới sinh chƣa thể sử dụng các loại thực phẩm khác. Trong sữa có chứa nhiều chất dinh dƣỡng nhƣ glucid, protein, lipid, khoáng, vitamin,…Những hợp chất này rất có lợi và cần thiết cho sức khỏe và sự tăng trƣởng, phát triển của con ngƣời và các loài động vật. Là nguồn thực phẩm quan trọng, nên các sản phẩm chế biến từ sữa đã đƣợc đa dạng hóa nhƣ phô mai, bơ, sữa lên men – yaourt, kefir là các sản phẩm truyền thống cho đến các sản phẩm hiện đại đƣợc sản xuất theo dây chuyền công nghiệp nhƣ sữa tƣơi thanh trùng, sữa nguyên kem, sữa bột, sữa gầy, sữa cô đặc,…Tất cả nhằm nâng cao chất dinh dƣỡng, bảo quản và đa dạng hóa nguồn thực phẩm chế biến từ sữa. Trong các sản phẩm chế biến từ sữa lên men, yaourt là một trong những thực phẩm hàng đầu vì không chỉ thơm ngon về mặt cảm quan mà nó còn đƣợc xem là một dạng thực phẩm chứa các vi khuẩn có lợi cho sức khỏe con ngƣời. Trên cơ sở đó, việc “Nghiên cứu sử dụng vi khuẩn có nguồn gốc probiotic trong chế biến yaourt” đƣợc thực hiện. Để đáp ứng nhu cầu thị hiếu ngƣời tiêu dùng, một trong những cách để đa dạng hoá sản phẩm là bổ sung trái cây vào yaourt. Bên cạnh tác dụng làm tăng hàm lƣợng vitamin và chất khoáng, trái cây còn tạo hƣơng vị đặc trƣng, màu sắc hấp dẫn hơn cho sản phẩm. Một trong những đặc tính quan trọng của yaourt trái cây là cấu trúc. Thêm chất khô và chất làm đặc là phƣơng pháp có thể cải thiện cấu trúc của sản phẩm. Chất làm đặc thƣờng đƣợc sử dụng nhất là gelatin. Gelatin giúp cải thiện cấu trúc, làm tăng độ nhớt, làm giảm sự tách nƣớc làm tăng cảm giác ngon miệng và giảm đƣợc giá thành cho sản phẩm. Phần trăm của mứt đông (jam) và cách phối hợp giữa yaourt và jam cũng đƣợc nghiên cứu. Jam có độ nhớt cao nên gây khó khăn trong quá trình khuấy, thời gian khuấy sẽ kéo dài, dẫn đến tình trạng tách nƣớc và giảm độ nhớt của yaourt. Tuy nhiên, trong công nghiệp sản xuất yaourt trên thế giới vẫn sử dụng jam làm nguyên liệu trong sản xuất yaourt trái cây nhƣ yaourt FOB hay kiểu sundae truyền thống và đây là một kiểu sản phẩm yaourt mới tại Việt Nam. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu đƣợc thực hiện nhằm mục đích tạo ra sản phẩm yaourt trái cây có chất lƣợng tốt, có giá trị cảm quan cao và có lợi cho sức khỏe ngƣời sử dụng bằng cách bổ sung giống vi khuẩn có nguồn gốc probiotic Lactobacillus plantarum cho quá trình lên men sản phẩm. Để đạt đƣợc mục đích đó, đề tài đã tiến hành các nội dụng nghiên cứu sau: Khảo sát ảnh hưởng của đời vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum đến thời gian lên men và chất lượng của yaourt. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ yaourt cái được lên men từ giống vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum bổ sung đến quá trình lên men và chất lượng của yaourt. Khảo sát khả năng bảo quản sản phẩm. 1 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1. GIỚI THIỆU SỮA LÊN MEN – YAOURT 2.1.1. Nguồn gốc của yaourt Do sự nhiễm bẩn trong quá trình vắt sữa và sử dụng sữa dẫn đến sự phát triển của các nguồn vi sinh vật khác nhau. Trong đó, hầu hết vi khuẩn lactic chiếm ƣu thế do phát triển nhanh so với các vi sinh vật khác. Ngƣời ta không thể ngăn ngừa sữa khỏi bị chua ngay cả khi sữa đƣợc nấu sôi, nên đã quen dần với vị chua và dần dần đi sâu vào nghiên cứu để hiểu rõ giá trị của nó và nhận thấy rằng acid tạo thành trong quá trình lên men sữa có khả năng ngăn chặn bệnh ung thƣ và hạn chế vi sinh vật hoạt động phân giải lipid, protein giúp bảo quản sữa. Do đó, các sản phẩm sữa lên men chua đƣợc biết rộng rãi ở nhiều quốc gia. Công nghệ lên men sữa do ngƣời du mục vùng Mount Elbus phát hiện ra từ xa xƣa, xuất hiện đầu tiên ở các nƣớc Đông Âu nhƣ: Bungari, Thổ Nhĩ Kỳ…với nhiều tên gọi khác nhau nhƣng phổ biến nhất là yaourt. Các vi sinh vật phổ biến để sản xuất yaourt là: Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus. Sự hình thành acid trong quá trình lên men làm cho casein trong sữa bị keo tụ và làm cho sữa bị tách ra.Hiện tƣợng này đƣợc ứng dụng trong sản xuất phomai, tuy nhiên hiện tƣợng co gel và tách nƣớc sữa không có lợi trong các sản phẩm sữa lên men vì chúng cần có một cấu trúc đồng nhất. Các sản phẩm sữa lên men tuy có nhiều tên gọi khác nhau nhƣng có thể chia thành một vài nhóm chính, sự khác nhau giữa các nhóm này phụ thuộc vào: loại sữa sử dụng, loại vi sinh vật và phƣơng pháp chế biến sữa trƣớc và sau khi lên men. (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 2.1.2.Phân loại yaourt Sản phẩm yaourt đƣợc phân loại nhƣ sau Yaourt truyền thống (Set yogurt): sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi đƣợc xử lí, cấy giống rồi đƣợc xử lý rót vào bao bì.Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trƣng cho sản phẩm. Yaourt dạng khuấy (Stirred yogurt): khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần nào đó do sự khuấy trộn cơ học. Trong quy trình sản xuất yaourt dạng khuấy, sữa nguyên liệu đƣợc xử lí và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì. Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất nhƣ yaourt truyền thống. Yaourt uống (drinking yogurt) hay yaourt dạng lỏng: khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng, ngƣời tiêu dùng không cần dùng muỗng. Điểm khác biệt là quá trình lên men, ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp khuấy trộn hoặc phƣơng pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm. Yaourt lạnh đông (frozen yogurt): sản phẩm có dạng tƣơng tự nhƣ kem (ice-cream) 2 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ quá trình lên men sữa đƣợc thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lên men sẽ đƣợc đem đi xử lí và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói. Yaourt cô đặc (concentrated yogurt): quy trình sản xuất gồm các giai đoạn quan trọng nhƣ: lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và đóng gói sản phẩm. Trong quá trình cô đặc, ngƣời ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm. Yaourt cô đặc còn có tên gọi là strained yaourt hay labneh. Theo tổ chức y tế thế giới WHO và tổ chức nông lƣơng FAO, sản phẩm yaourt có thể chia thành 3 nhóm sau: Yaourt béo (Fat yogurt): hàm lƣợng béo sản phẩm không thấp hơn 3%. Yaourt bán gầy (Partially skimmed yogurt): hàm lƣợng chất béo nằm trong khoảng 0,5-3%. Yaourt gầy (Skimmed yogurt): hàm lƣợng chất béo không lớn hơn 0.5%. (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 2.2.NGUYÊN LIỆU SỮA TRONG SẢN XUẤT YAOURT Sữa là một dung dịch đƣợc tạo thành từ các tuyến sữa của động vật. Sữa chứa đầy đủ các chất dinh dƣỡng, các enzym, hoocmon, khoáng chất, vitamin cần thiết cho sự phát triển của trẻ em và động vật con vì đặc tính của sữa là tính hoà hòa cân đối. 2.2.1. Sữa tƣơi Sữa đƣợc vắt từ những con bò khỏe mạnh vào những thời điểm nhất định trong ngày, thƣờng là vào lúc sáng sớm và chiều tối (Lâm Xuân Thanh, 2004). Sữa mới vắt có nhiệt độ khoảng 37oC là môi trƣờng rất thuận lợi cho các loại vi khuẩn gây hƣ hỏng sữa. Vì vậy sữa phải đƣợc làm lạnh xuống 4 - 6oC càng nhanh càng tốt và phải giữ ổn định nhiệt độ này trong suốt thời gian bảo quản (Lâm Xuân Thanh, 2004). Sữa tƣơi sử dụng trong sản xuất yaourt phải có chất lƣợng tốt. Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tƣơi nhƣ sau: tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt. Không chứa kháng sinh. Không chứa các enzyme. Không chứa dƣ lƣợng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặc thiết bị đựng sữa. Hai tiêu chí quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lƣợng chất béo và hàm lƣợng chất khô không béo (Lê Văn Việt Mẫn, 2004). 2.2.1.1. Tính chất vật lí của sữa tươi Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do chất béo, protein và một số chất khoáng tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc vào hàm lƣợng β-carotene có trong chất béo của sữa. Sữa bò thƣờng có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trƣng, vị ngọt nhẹ (Lê Văn Việt Mẫn, 2004). Các thông số vật lý của sữa bò tƣơi 3 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ đƣợc thể hiện ở Bảng 2.1. Bảng 2.1. Các thông số vật lý của sữa Tính chất Giá trị 3 Tỉ trọng (g/cm ) 1,026 ÷ 1,032 0 Nhiệt độ đóng băng ( C) -0,54 ÷ -0,59 pH 6,5 ÷ 6,8 Độ nhớt 1,5 ÷ 2 0 Độ acid ( T) 16 ÷ 22 Sức căng bề mặt (dyn/cm) 42,4 ÷ 46,5 46.104 Độ dẫn điện (1/ohm.cm) Chỉ số khúc xạ ở 200C 1,35 ( Nguồn: Lâm Xuân Thanh, 2004 ) ( Nguồn: Lâm Xuân Thanh, 2004 ) Thành phần và chất lƣợng sữa luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: thành phần thức ăn, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, trọng lƣợng của con vật, thời kỳ tiết sữa, phƣơng pháp vắt sữa, loài giống và nhiều yếu tố khác (Lê Văn Việt Mẫn, 2004). 2.2.1.2. Thành phần hóa học của sữa tươi Thành phần hóa học của sữa tƣơi đƣợc thể hiện ở bảng 2.2. Bảng 2.2. Thành phần hóa học của sữa Thành phần Hàm lƣợng (%) Nƣớc 88,5 Chất khô 11,5 Béo 3,07 Protein 3,15 Glucid 4,6 Tro 0,68 ( Nguồn: Lâm Xuân Thanh, 2004 ) (i) Nƣớc Nƣớc tự do chiếm 96 – 97% tổng lƣợng nƣớc. Nó có thể tách đƣợc trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô (Lâm Xuân Thanh, 2004). Là môi trƣờng phân tán cho các chất phân tán (casein, béo) và là dung môi cho các chất 4 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ tan (lactose, khoáng, acid hữu cơ,…) Nƣớc liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ, khoảng 3 - 4%. Hàm lƣợng liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các polysacarit, phosphatit (Lâm Xuân Thanh, 2004). (ii) Chất khô Chất béo: chất béo đƣợc xem là thành phần quan trọng nhất của sữa tạo nhũ tƣơng dầu/nƣớc. Về mặt dinh dƣỡng, chất béo có độ sinh năng lƣợng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, E) và các thành phần acid béo khác. Chất béo trong sữa có hai loại: Chất béo đơn giản: trong công thức phân tử chỉ có C, H, O. Chất béo phức tạp: ngoài C,H,O còn có N, P, S… (Dƣơng Thị Phƣợng Liên, 2006) Chất béo của sữa bao gồm các triglyceride, diglyceride, acid béo, sterol, carotenoid, vitamin (A, D, E, K…) và có một số chất khác (Lâm Xuân Thanh, 2004). Chất béo trong sữa tồn tại dƣới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu, hạt này đƣợc bao bọc bởi một lớp màng. Thành phần của lớp màng có protein, phospholipid, enzyme phosphatase, chiều dày khoảng 8 - 10nm. Chức năng của màng bảo vệ không cho các hạt béo liên kết lại với nhau và ổn định nhũ tƣơng của sữa. Các hạt béo thƣờng có đƣờng kính 0,1 - 20 m trung bình là 3 m . Kích thƣớc hạt béo bị ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố nhƣ loài, thời kỳ cho sữa, điều kiện sức khỏe, loại thức ăn, hàm lƣợng chất béo của sữa…(Lâm Xuân Thanh, 2004). Hàm lƣợng của acid béo chiếm đến 98 - 99% tổng chất béo của sữa. Chất béo sữa khác với mỡ của các động vật khác chứa nhiều acid no, khối lƣợng phân tử thấp. Hàm lƣợng các acid béo không bão hòa trong sữa đƣợc xác định bởi chỉ số iod của chất béo (Lâm Xuân Thanh, 2004). Protein: protein trong sữa tƣơng đối hoàn chỉnh, có chứa các acid amin cần thiết. Protein sữa bao gồm: casein, whey và thành phần màng hạt béo. Casein hiện diện trong sữa dƣới dạng keo huyền phù, protein nƣớc sữa (whey) hiện diện dƣới dạng dung dịch (Dƣơng Thị Phƣợng Liên, 2006). Trong cấu trúc micelle hình 2.1 các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calci và sự tƣơng tác giữa các gốc kỵ nƣớc. 5 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ Hình 2.1. Cấu trúc của micelle casein ( Nguồn: http://www.foodsci.uoguelph.ca/deicon/casein.html) Casein: chiếm khoảng 80% tổng số protein của sữa. Casein có chứa nhiều nhóm chức tự do khác nhau (-COOH, -NH2. =NH2, -OH,…) trong đó nhóm carbonyl – COOH và nhóm amin –NH2 có ý nghĩa nhất vì nó quyết định tính chất của casien, vừa là một acid, vừa là một bazơ. Trong sữa hầu hết casien hiện diện trong một tập thể hạt keo canxi casinat và nó lại kết hợp với các ion Ca, P và nhiều hợp chất khác hình thành micell casein. Mỗi micell do khoảng 400 - 500 tiểu micell hợp thành. Các tiểu micell có dạng hình cầu, đƣờng kính dao động 10 - 15 nm, bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau. Thành phần các micell có thể thay đổi theo các tỉ lệ khác nhau. (iii) Đƣờng Trong sữa chủ yếu là đƣờng lactose hay còn gọi là đƣờng sữa, trung bình mỗi lít sữa chứa khoảng 50 g lactose (Dƣơng Thị Phƣợng Liên, 2006) và tồn tại dƣới hai dạng: Alpha - lactose monohydrat C12H22O11.H2O (phân tử alpha-lactose ngậm một phân tử nƣớc) và beta-lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử beta-lactose khan). Lactose là một disaccharide của 2 đƣờng đơn glucose và galactose. Lactose trong sữa có ý nghĩa quan trọng vì nó dễ bị một số vi sinh vật gây lên men, chuyển hóa lactose thành acid acetic và những sản phẩm phụ khác (Lê Văn Việt Mẫn, 2004). Khi hòa tan đƣờng alpha - lactose monohydrate dạng tinh thể vào nƣớc, góc quay cực sẽ là 89,4o. Nếu giữ dung dịch này ở nhiệt độ phòng, sau 24 giờ góc quay cực sẽ giảm xuống giá trị 55o. Đó là do một số phân tử alpha - lactose monohydrat đã chuyển sang dạng beta - lactose anhydrous. Khi đó dung dịch sẽ tồn tại cân bằng. Lactose là đƣờng khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các loại disaccharide và monosaccharide là glucose và galactose bởi enzyme betagalactosidase (lactase) (Lê Văn Việt Mẫn, 2004). 6 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ (iv) Chất khoáng Hàm lƣợng khoáng trong sữa khoảng 6,8 g/l, chủ yếu là các nguyên tố Ca, Mg, Fe,…Trong đó thành phần calci và phospho chiếm cao nhất. Thành phần chất khoáng trong sữa bò tƣơi đƣợc thể hiện ở bảng 2.3. Trong sữa các chất khoáng tồn tại dƣới hai dạng cân bằng là hòa tan và thể keo. Sự cân này bị phá vỡ hoặc bị biến đổi dƣới ảnh hƣởng của nhiều yêu tố nhƣ nhiệt độ, pH… Bảng 2.3. Thành phần chất khoáng trong sữa bò tƣơi Chất khoáng Hàm lƣợng (mg/100 g) Ca 120 P 300 K 150 Na 50 Mg 12 Fe 0,04 ( Nguồn: Lâm Xuân Thanh, 2004 ) (v) Vitamin: các vitamin trong sữa đƣợc chia làm hai nhóm: Vitamin tan trong nƣớc gồm: B1, B2, B3, B5, B6, C… Viamin hòa tan trong chất béo gồm: A, D, E, K. (Lâm Xuân Thanh, 2004) (vi) Enzyme Enzyme trong sữa có nhiều loại với các chức năng khác nhau. Lipase chúng xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglyceride và giải phóng ra các acid béo tự do glycerol, gây nên mùi xấu, còn hoạt tính ở nhiệt độ thấp (4-5oC), mất hoạt tính ở chế độ nhiệt độ cao thời gian ngắn. Protease thủy phân liên kết peptid, phá hủy protein, có thể tạo vị đắng. Phosphatase thủy phân liên kết ester với gốc phosphate. Catalase và Lactoperoxydase là những enzyme xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxyde (Dƣơng Thị Phƣợng Liên, 2006). 7 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ 2.2.1.3. Hệ vi sinh vật trong sữa Bình thƣờng, với điều kiện vệ sinh tốt thì trong sữa vẫn chứa một lƣợng lớn tế bào vi sinh vật (khoảng từ 100.000 đến 200.000 tế bào/ml sữa). Trong sữa có một hệ vi sinh vật đa dạng bao gồm vi khuẩn, nấm mem và nấm mốc (Lâm Xuân Thanh, 2004). (i) Vi khuẩn Nhóm vi khuẩn lactic: là các vi khuẩn sinh lƣợng tƣơng đối lớn axit lactic từ hydrat cacbon. Các loài chủ yếu thuộc các chi Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus và Streptocococcus thermophilus nằm trong nhóm này (Kiều Hữu Ảnh, 2010). Các vi khuẩn butyic: phát triển trong sữa gây mùi khó chịu và gây hƣ hỏng nặng trong sữa. Thanh trùng sữa theo phƣơng pháp Pasteur không hiệu quả vì vi khuẩn này có khả năng tạo bào tử và có khả năng chịu nhiệt cao (Kiều Hữu Ảnh, 2010). Các vi khuẩn propionic: là các vi khuẩn sản sinh axit propionic và đƣợc sử dụng trong lên men sữa. Trong sữa phát triển chậm làm đông sữa từ 5 - 7 ngày lên men, nhiệt độ phát triển thích hợp 30 – 35oC và đƣợc ứng dụng trong sản xuất phomat gây hƣơng đặc biệt (Kiều Hữu Ảnh, 2010). Các vi khuẩn gây thối: không lên men đƣờng sữa, là vi khuẩn có sinh bào tử, có khả năng sinh enzyme phân hủy protein, giải phóng pepton, các acid tự do và amoniac. Pepton làm cho sữa có vị đắng còn amoniac làm cho sữa có phản ứng kiềm. Nhóm này chia thành hai loại: Loại hiếu khí: Bacterium fluorescen, Proteus vulgaris, Bacillus subtillis. Loại yếm khí: Bacterium putrificus, Bacterium botulinus… (Dƣơng Thị Phƣợng Liên, 2006) (ii) Nấm men: trong sữa và các sản phẩm sữa thƣờng thấy các giống nấm mem sinh bào tử và không sinh bào tử, chúng lên men đƣờng lactose thành carbonic và rƣợu. Có loại nấm men không phân hủy lactose đƣợc, nhƣng vi khuẩn lactic trong sữa chuyển lactose thành glucose và galactose, sau đó nấm men lên men các đƣờng đơn này tạo thành các sản phẩm cần thiết cho các sản phẩm sữa lên men (Dƣơng Thị Phƣợng Liên, 2006). (iii) Nấm mốc: có khả năng phân giải protein và lipid nên thƣờng gây vị đắng trong các sản phẩm sữa. Nấm mốc thƣờng phát triển sau nấm men, vì thế chỉ thấy trong sữa bị hƣ hỏng hoặc trên phomai mềm, tất cả nấm mốc thƣờng hiếu khí, thích nghi với môi trƣờng acid (môi trƣờng đã bị vi khuẩn acid hóa). Nấm mốc không phát triển trong sữa tƣơi mà phát triển trong sữa chua, làm kiềm hóa sữa (Dƣơng Thị 8 Luận văn tốt nghiệp khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ Phƣợng Liên, 2006). 2.2.2. Sữa bột Trong các loại sữa bột thì sữa bột gầy có vai trò quan trọng trong việc bổ sung cân bằng các sản phẩm protein nhƣ yaourt. Yêu cầu của sữa bột bổ sung vào là dễ phân tán vào pha nƣớc, hòa tan hoàn toàn, không để lại các hạt thô, không có những hạt bị cháy xém có thể để lại màu nâu hay đen cho sản phẩm. Sữa bột có khả năng hút ẩm cao nên cần bảo quản trong bao bì kín. Bảo quản lâu còn làm cho sữa bột bị biến màu, chuyển từ màu vàng nhạt sang ngã nâu, có mùi khét và giảm độ hòa tan rõ rệt (Dƣơng Thị Phƣợng Liên, 2006). Sữa bột là sản phẩm nhận đƣợc từ sữa lỏng đƣợc làm mất nƣớc gần nhƣ hoàn toàn bằng cách sấy phun hay sấy màng. Sữa bột có thể đƣợc bảo quản trong thời gian dài do hàm lƣợng nƣớc trong sản phẩm còn thấp. Sữa bột là nguồn protein đầy đủ và giá rẻ cung cấp cho quá trình chế biến yaourt. Yaourt đƣợc làm từ sữa có bổ sung sữa bột có cấu trúc rắn chắc và mạng lƣới liên kết dày đặc. Theo Bourgeois và Larpent (1989), tổng hàm lƣợng chất khô tối ƣu cho quá trình lên men sản xuất yaourt là từ 14 - 16% (Lê Văn Việt Mẫn, 2004). Tuy nhiên lƣợng sữa bột thêm vào quá cao sẽ làm yaourt có cảm giác nhám và bột, đồng thời cũng ảnh hƣởng tới mùi vị của sản phẩm nhƣ mùi khê, mặn, đắng (Drake et al., 2003). 2.3. CÁC CHẤT PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT YAOURT Chất ổn định (palsgaard) là một nhóm chất phụ gia đƣa vào thực phẩm phải đạt các yêu cầu sau: Không mang tính chất dinh dƣỡng. Không độc hại đối với sức khỏe con ngƣời. Đƣợc làm từ nguyên liệu đã đƣợc lựa chọn cẩn thận. Chế phẩm này hoàn toàn tuân theo những qui định về tính đồng nhất và độ tinh khiết (Lê Thị Liên Thanh và ctv, 2002). 2.3.1. Gelatin Là một polypeptide, thu nhận từ collagen, thành phần protein cơ bản của các mô liên kết động vật (bao gồm xƣơng, da, gân). Gelatin thƣờng có 2 loại là A và B: Loại A thu nhận từ nguyên liệu ban đầu xử lý với acid có pH 3,8 đến 6,0. Loại B thu nhận từ nguyên liệu ban đầu xử lý với kiềm có pH 5,0 đến 7,4. Gelatin có khả năng tạo gel mà không cần phối hợp với chất nào khác. 9