Luận văn Bước đầu thử nghiệm sản xuất sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina

1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN CNSH ĐỀ TÀI BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT SỮA CHUA ĐẬU NÀNH BỔ SUNG TẢO SPIRULINA 2HDĐT: Th.S Nguyễn Minh Khang GVHD: Th.S Võ Viết Phi SVTH : Nguyễn Thị Hoài Thương MSSV: 0607227 NIÊN KHÓA 2006– 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỀ TÀI BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT SỮA CHUA ĐẬU NÀNH BỔ SUNG TẢO SPIRULINA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CỬ NHÂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM 3 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1. ThS. Nguyễn Minh Khang 2. ThS. Võ Viết Phi NIÊN KHÓA 2006 – 2010 4 5CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Sữa chua đậu nành là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng. Trong sữa chua đậu nành có hơn 20 loại acid amin, trong đó có 8 loại acid amin thiết yếu cho cơ thể con người, bao gồm: leucine, isoleucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophane, valine. Các acid béo không no và hợp chất oligosaccharide trong đậu nành có tác dụng giảm và phòng chống nhiều bệnh: ung thư, tim mạch, bệnh thận,…[33] Nghiên cứu cho thấy rằng dùng protein đậu nành, đặc biệt là isoflavone có thể có tác động tốt lên độ khoáng trong xương ở những phụ nữ mãn kinh mà không dùng Ostrogen thay thế. Ngoài ra, trong sữa chua chứa nhiều vi sinh vật hữu ích có lợi cho cơ thể với tác dụng: chống lão hóa, giảm cholesterol trong máu, hạn chế rối loạn đường ruột, làm giảm tác dụng phụ khi sử dụng thuốc kháng sinh, làm tăng interferon, giảm viêm loét dạ dày, ngăn ngừa bệnh loãng xương, ...[26] Bột tảo Spirulina với thành phần giàu dinh dưỡng cho người và vật nuôi. Nhiều giá trị dinh dưỡng và chức năng sinh học của tảo Spirulina đã được khám phá và công bố rộng rãi không chỉ ở Pháp mà ở cả nhiều nước khác trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Mehico, Đài Loan…Việc ứng dụng tảo Spirulina vào công nghệ chế biến thực phẩm đã nghiên cứu ở các nước trên thế giới. Chính vì những lí do trên, chúng tôi thực hiện đề tài: ”Bước đầu thử nghiệm sản xuất sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina” nhằm tạo ra sản phẩm mới đa dạng về cảm quan và có tác dụng bổ dưỡng. 1.2. Mục tiêu đề tài Tạo ra sản phẩm sữa chua đậu nành vừa có giá trị dinh dưỡng cao vừa chất lượng cảm quan tốt, đa dạng thực phẩm. 1.3. Nội dung đề tài. + Xây dựng đường cong sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus trên môi trường MRS. + Khảo sát thời gian lên men bởi hỗn hợp sinh khối. + Khảo sát tỉ lệ giống cấy 6+ Khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung. + Tỉ lệ phối chế giữa đậu nành và sữa tươi. + Khảo sát hàm lượng chất ổn định bổ sung. + Khảo sát hàm lượng tảo bổ sung. + Khảo sát thời gian bảo quản. + Đưa ra quy trình sản xuất thử nghiệm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina. + Kiểm tra an toàn vi sinh và phân tích dinh dưỡng sản phẩm. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về đậu nành và sữa chua đậu nành 2.1.1. Lịch sử Hình 2.1. Cây đậu nành Hình 2.2. Hạt đậu nành 7 Đậu nành được xem là một trong những cây trồng cổ nhất của nhân loại. Nó được trồng trên nhiều loại đất khác nhau và có phạm vi khí hậu rộng khắp, trải dài từ vùng nhiệt đới Brazil đến đảo Hokkaido đầy tuyết nằm ở phía bắc Nhật Bản. Các nhà khoa học đã sớm phát hiện giá trị sử dụng của đậu nành trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ứng dụng trong thực phẩm. Vì vậy, đậu nành được lan rộng ngày càng nhiều trên khắp thế giới. [27] Yogurt tiếng Thổ Nhĩ Kỳ có nghĩa là sự lên men, là loại thực phẩm có lượng acid nhẹ được lên men bởi vi khuẩn lactic như: Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus. Cuối năm 1970 tại Mỹ, sản phẩm từ sữa đậu nành được gọi theo nhiều cách khác nhau: soymilk yogurt, soy yogurt, soyogurt, soygurt. Năm 1912 tại Pari, Li – Yu – Ying và Grand Voinnet đã chế biến thành công sữa đậu nành lên men. Các nghiên cứu của Wang và Konishi vào năm 1974, đã chứng minh chủng L.acidophilus thích hợp để chế biến sữa chua đậu nành. Năm 1977, Sterm, Hesseltine, Wang và Konishi đã sử dụng giống sữa đậu sản xuất sữa chua đậu nành có vị ngon (pH = 4,2), có khả năng làm giảm đầy hơi. Đến năm 1981 tại Nhật Bản lần đầu tiên sản xuất sữa chua đậu nành số lượng lớn. [24] 2.1.2. Giới thiệu về cây đậu nành 8Cây đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L) Merrill, thuộc họ Leguminosae, chủng Papilionoidae, là cây bụi nhỏ, cao trung bình 1m, có lông toàn thân. Lá có 3 chét hình bầu dục. Chùm lông mọc ở nách lá, bông có màu trắng hoặc tím. Trái có nhiều lông vàng, dài 3 – 4 cm, rộng 0,8 cm, mỗi trái có từ 3 – 5 hạt. Cây đậu nành là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn. [1] [20] Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt: · pH của đất trồng: 6,0 – 6,5. · Nhiệt độ: 25 – 30oC. · Lượng mưa: 500 – 700 mm. · Đất trồng có nhiều mùn hữu cơ với độ ẩm trung bình. · Thời kỳ trồng: cuối mùa xuân, đầu mùa hè. 2.1.3. Tính chất cơ lý và cấu trúc của hạt đậu nành [8] Tính chất cơ lý ảnh hưởng rất lớn đến quy trình chế biến cũng như chất lượng sản phẩm. Một số tính chất chủ yếu là: P Hình dáng: hạt đậu nành có hình dạng tròn, bầu dục, tròn dài, tròn dẹt…Tùy từng giống. P Độ lớn của hạt cũng rất khác nhau tùy đặc điểm của giống và kĩ thuật trồng trọt, thường từ 220 – 300g /1000 hạt. P Kích thước hạt: tùy thuộc vào giống và điều kiện canh tác. P Vỏ hạt nhẵn phần lớn màu vàng, một số có màu vàng đậm, xanh, nâu hoặc đen. Vỏ chỉ chiếm khoảng 8% khối lượng của hạt Cấu trúc hạt đậu nành gồm có 3 bộ phận chính: vỏ, trụ dưới lá mầm, lá mầm. PVỏ: là lớp ngoài cùng của hạt đậu nành. Vỏ hạt đậu nành có nhiều loại màu sắc và là yếu tố cho việc xác định giống đậu nành. Vỏ hạt có tác dụng bảo vệ phôi mầm chống lại nấm và vi khuẩn. PTrụ dưới lá mầm: là rễ mầm, phần sinh trưởng của hạt khi hạt nảy mầm. PLá mầm: gồm hai lá mầm tích trữ dinh dưỡng cho hạt. Nó chiếm phần lớn khối lượng của hạt, chứa hầu hết các protein, lipid của hạt, có màu xanh trước khi hạt chín, và chuyển thành màu vàng khi hạt chín. Bảng 2.1: Thành phần hóa học trung bình của các hợp phần trong hạt đậu nành Protein (Nx6,25) Lipid Glucid ( Cả xơ) Khoáng Tổng 9Lá mầm 43,0 23 29 5,0 90 Vỏ 8,8 1 86 4,3 8 Trụ dưới lá mầm 41,0 11 43 4,4 2 Hạt nguyên 40,0 20 35 4,9 100 (Tính theo % so với khối lượng chất khô của hạt) [8] 2.1.4. Thành phần hóa học của hạt đậu nành So với các nguồn thực phẩm chính hiện nay, Đậu nành có nguồn protein cao so với trong các loại đậu, hạt khác; giàu chất béo, carbohydrate, các chất xơ, vitamins, chất khoáng giúp cho việc ngăn ngừa và chữa trị các bệnh mãn tính. Bảng 2.2. Thành phần hóa học các chất trong hạt đậu nành [24] Thành phần Hàm lượng Hàm lượng trung bình PROTEIN (%) 30 – 50 40 10 AMINO ACID (g/100g hạt) Alanine Arginine Aspartic acid Glutamic acid Glycine Cysteine Proline Serine Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Tyrosine Valine 1,49 – 1,87 2,45 – 3,49 3,87 – 4,98 6,10 – 8,72 1,88 – 2,02 0,56 – 0,66 1,88 – 2,61 1,81 – 2,32 0,89 – 1,08 1,46 – 2,12 2,71 – 3,20 2,35 – 2,86 0,49 – 0,66 1,70 - 2,08 1,33 – 1,79 0,47 – 0,54 1,12 – 1,62 1,52 – 2,24 1,69 2,90 4,48 7,26 1,69 0,60 2,02 2,07 1,04 1,76 3,03 2,58 0,54 1,95 1,58 0,49 1,43 1,83 LIPID (%) 12 – 30 20 ACID BÉO ( %so với lipid tổng) Palmitic acid Stearic acid Oleic acid Linoleic acid Linolenic acid 4 - 23 3 - 30 25 - 86 25 - 60 1 - 15 11 4 25 53 7 CARBOHYDRATE (%) 26 - 38 34 Sucrose Raffinose Stachyose 2,5 - 8,2 0,1 - 0,9 1,4 - 4,1 5,5 0,9 3,5 TRO (%) 4,61 - 5,94 5,0 VITAMIN Thiamine 6,26 - 6,85 11 (µg/g) Riboflavin Vitamin E 0,92 - 1,19 10,9 - 28,4 ISOFLAVONE (%) 0,2 SAPONINS (%) 0,1 - 0,3 PHYTATE (%) 1,0 - 1,5 1,1 TRYPSIN INHIBITORS (mg/g) 16,7 - 27,2 22,3 PHYTOSTEROLS (mg/g) 0,3 - 0,6 2.1.4.1. Protein Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, Đậu nành có giá trị dinh dưỡng cao, chứa đầy đủ 8 loại amino axit thiết yếu: tryptophan, threonine, isoleucine, valine, lysine, methionine, phenylalanine và leucine. Hàm lượng của các chất amino axit này tương đương với hàm lượng của các chất amino axit trứng gà đặc biệt là tryptophan gần gấp rưỡi của trứng. [5], [8]. Protein trong hạt Đậu nành chứa trên 38% tuỳ loại, hiện nay nhiều giống Đậu nành có hàm lượng protein đặc biệt cao tới 40-50%. Có những chế phẩm của Đậu nành tới 90-95% protein, đây là nguồn protein thực vật có giá trị cao, cung cấp cho con người. [6] Protein của Đậu nành dễ tiêu hoá, không có cholesterol và ít chất béo bão hoà. Hàm lượng protein của Đậu nành cũng cao hơn cả thịt cá. [5] Dựa vào chức năng sinh học ở thực vật, protein trong hạt đậu nành được chia làm 2 loại: protein chuyển hóa (metabolic protein) và protein dự trữ. Protein chuyển hóa gồm protein enzyme và protein cấu trúc. Protein dự trữ cùng với dầu dự trữ được tổng hợp trong quá trình phát triển của hạt đậu. Protein đậu nành chủ yếu là protein dự trữ. Hai loại protein dự trữ chính trong đậu nành là glycine (11S) và beta-conglycine (7S) chiếm khoảng 65 – 80% protein tổng trong hạt.[ 20], [ 24] Nếu phân loại theo tính tan trong nước, protein đậu nành chứa 85 – 95% globuline, một lượng nhỏ albumine, một lượng không đáng kể prolamine và glutelin. Khả năng hòa tan trong nước của protein đậu nành ảnh hưởng nhiều bởi pH. Khoảng 80% protein trong hạt đậu nành có thể được trích ly ở pH trung tính hoặc kiềm. pH đẳng điện của protein đậu nành là 4,2 – 4,6. [ 24] Hình 2.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hòa tan của protein đậu nành 12 Các chất phi dinh dưỡng trong thành phần protein đậu nành: trypsin inhibitors và hemagglutinins (lectins) [ 24] P Trypsin inhibitors là hợp chất không bền ở nhiệt độ cao. Chất này có khả năng kết hợp với trypsin làm trypsin không được hấp thu. Thiếu trypsin sẽ làm cơ thể chậm phát triển và ảnh hưởng nhiều đến các chức năng khác của cơ thể. Đậu nành chứa 2 loại trypsin inhibitors: Bowman – Brik inhibitor và Kunitz inhibitor P Lectin (hemagglutinins) là protein có khả năng kết dính các tế bào hồng cầu. Nó được xem là chất có độc tính cao, tuy nhiên nó cũng dễ dàng bị vô hoạt dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Các tính chất chức năng của protein đậu nành: hấp thụ và giữ nước, tạo gel, tạo kết cấu, tạo độ nhớt, tạo nhũ, tạo bọt. [24] P Khả năng hấp thụ và giữ nước của protein dựa trên tương tác giữa protein – protein và protein – nước. Nồng độ protein tăng, khả năng hấp thụ nước tăng. pH thay đổi thì sự tích điện của protein cũng thay đổi, ở pH đẳng điện sự hút nước là thấp nhất vì tương tác giữa protein – protein rất chặt chẽ, ở pH 7-9, sự hấp thụ và giữ nước càng tăng. Nhiệt độ tăng, khả năng hấp thụ nước giảm vì làm giảm liên kết hydro. PKhả năng tạo gel: Khi protein bị biến tính, các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, các mạch polypeptide duỗi ra, tiến lại gần nhau, tiếp xúc và tạo nên mạng lưới không gian tương đối chặt và pha phân tán chứa trong nó. Các yếu tố tạo gel 13 + Sử dụng nhiệt: Khi dịch sữa protein đậu nành có nồng độ cao được đun nóng ở pH trung tính, thì sẽ tạo gel. + Sử dụng pH đẳng điện: Protein tạo gel. + Sử dụng các muối của ion kim loại: Do liên kết giữa Ca2+ và nhóm carboxyl. PKhả năng tạo kết cấu: Protein đậu nành có khả năng tạo sợi tốt. Khi protein bị phân ly, chuỗi polypeptide duỗi mạch, vì vậy khi cho qua khuôn đúc, sẽ định hướng được các phân tử protein và các sợi hình thành. PKhả năng tạo độ nhớt: Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch gồm: pH, nhiệt độ, ion Ca2+… và nồng độ protein. PKhả năng tạo nhũ: Trong phân tử protein đậu nành có hai đầu ưa nước và ưa béo, nên có khả năng nhũ hóa với chất béo. PKhả năng tạo bọt: Khả năng tạo bọt là do sự khuếch tán protein đến bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và nước. 2.1.4.2. Chất sinh tố và chất khoáng. Đậu nành rất giàu chất sinh tố và chất khoáng, chứa nhiều chất xơ rất tốt cho tiêu hoá. [31] Hạt Đậu nành chứa trung bình 8% nước, 4-5% chất vô cơ, trong đó rất nhiều Kali 2%, Natri 0,38%, Canxi 0,23%, photpho 0,65%, Magiê 0,24%, lưu huỳnh 0,45%. Đậu nành chứa các vitamin tan trong nước như: các vitamin B1, B2, B3, B6; vitamin PP và chứa các vitamin tan trong dầu như: vitamin A, vitamin D, vitamin E, vitamin K, vitamin F không có vitamin C. Các vitamin A và D xuất hiện khi hạt mới chín, sau đó bị men oxy hoá phá huỷ. Trong nhóm vitamin B, Đậu nành chứa lượng vitamin B1 gấp 3 lượng vitamin B1 trong sữa bột và trong bột những loại hạt Đậu khác.[2] 2.1.4.3. Chất béo và chất cholesterol. Đậu nành là thực phẩm nhiều protein nhưng lại ít calorit, ít chất béo bão hoà và hoàn toàn không có cholesterol. [26] Chất béo chiếm khoảng 15-20% có khi đạt tới 23%. Tỷ lệ phần trăm của các glyxerid axit béo: linolein 49,3%, olein 32%, linolenin 2%, panmitin 6,5%, stearin 4,2%, aracgidin 0,7%, lignoxerin 0,1% và 0,5% axit panmitoleic. [3] 2.1.4.4. Dầu đậu nành Dầu đậu nành thuộc loại dầu khô như dầu hạt lanh, chứa khoảng 14% chất béo bão hoà, 59% chất béo không bão hoà đa tính, 23% chất béo không bão hoà đơn tính. Trong số lượng chất béo không bão hòa đa tính 14 lại chứa 8% linoleic axit (omega – 3 - fatty acid), hiếm có trong các thực phẩm nguồn gốc thực vật. [3], [30] Trong dầu béo Đậu nành còn có photpholipit chủ yếu là lecitin 1-5%. Lecitine hoặc nằm trong dầu béo (tách ra bằng lạnh), hoặc còn nằm trong phần bã (tách ra bằng dung môi bay hơi). Ngoài ra dầu béo còn có các chất steron như: stigmasteron, sitosteron và một số sapogenon khác. [3] 2.1.4.5. Thành phần hoá thảo mộc trong Đậu nành Điều làm các nhà khoa học thích thú nhất trong những năm nghiên cứu gần đây là sự khám phá ra các hợp chất trong Đậu nành và những ứng dụng của chúng trong lĩnh vực y khoa trị liệu. Viện ung thư quốc gia Hoa Kì, viện đại học Havard, viện đại học Alabama, Minnesota, Helsinki và Finland đã thực hiện nhiều công trình khảo cứu khoa học để xác định những lợi ích của các hoá thảo Đậu nành. Họ đã thấy rằng sự tiêu thụ những chất này không những có khả năng ngăn ngừa mà còn có khả năng trị liệu một số bệnh như: bệnh đau tim, bệnh tai biến mạch máu não, ung thư vú, ung thư nhiếp hộ tuyến và ung thư kết tràng…[32] Protease inhibitor Năm 1980, Dr.Walter Troll thuộc trường Đại học Y khoa New York Medical Center đã khám phá ra trong nguyên sơ có khả năng ngăn cản không cho bệnh ung thư phát triển trên các loài động vật, do tác dụng của chất protease inhibitors. Tiếp sau đó, nhiều nhà khoa học đã khảo sát và thử nghiệm chất protease inhibitors Đậu nành trong phòng thí nghiệm và thấy rằng nó có tác dụng chống lại sự phát triển mầm ung thư kết tràng, ung thư phổi, ung thư miệng…[30],[32] Protease inhibitor ngăn ngừa sự tác động của một số gen di truyền gây nên chứng ung thư. Nó cũng bảo vệ các tế bào cơ thể không cho hư hại, gây nên bởi sự tác động của môi trường xung quanh như tia nắng, phóng xạ và các chất có thể tấn công ADN. [30],[32] Phytate [30],[32] Phytate là một hợp thể chất khoáng phosphorus và inositon. Các nhà khoa học đã chứng minh phytate không những có tác dụng ngăn ngừa mầm ung thư mà còn có khả năng ngăn ngừa bệnh tim mạch. Hai nhà nghiên cứu Drs.E.Graf và J. W.Eator cho thấy phytate đã liên tiếp ngăn cản bệnh ung thư kết tràng phát triển và không cho phát sinh mầm ung thư vú. Mặt khác phytate có tác dụng ngăn cản sự hấp thụ sắt trong ruột do đó bảo vệ chúng ta khỏi chứng có quá nhiều chất sắt, yếu tố nguy hại đến chứng nhồi máu cơ tim. Phytates hoạt động giống như chất antioxydant, vitamin C, Beta – carotin. Phytosterol [30],[32] 15 Phytosterol có liên hệ với cholesterol, tuy nhiên cholesterol chỉ có trong các thực phẩm động vật còn phytosterol chỉ có trong các thực phẩm rau đậu. Không giống như cholesterol, phytosterol có tác dụng ngăn ngừa các bệnh về tim mạch qua việc dành chỗ thẩm thấu qua ruột của cholesteron để vào máu. Do đó cholesterol không vào máu được mà phải bài tiết ra ngoài, lượng cholesterol trong máu giảm, mức độ giảm tuỳ từng cá thể . Phytosterol cũng có khả năng làm giảm sự phát triển các bướu ung thư kết tràng và chống lại ung thư da. Saponin Năm 2007 các nhà khoa học Hàn Quốc và Nhật Bản dùng bột Đậu nành đã khử dầu đem chiết xuất trong metanol, butanol 80%. Dịch chiết sau khi làm khô trong chân không đem định tính bằng sắc kí lớp mỏng, sắc kí lỏng hiệu năng cao HPLC và xác định cấu trúc bằng cách ghi phổ. Sau khi xác định thành phần saponin trong Đậu nành, các khoa học gia tiến hành thí nghiệm thử hoạt tính của saponin trên chuột đực 5 tuần tuổi bằng cách tiêm qua tĩnh mạch đuôi. Kết quả cho thấy saponin trong Đậu nành có tác dụng ngăn cản sự di căn của những tế bào ung thư. [14] Nhiều công trình nghiên cứu khác đã chỉ ra, saponin là một hợp chất có đặc tính giống như antioxydant. Saponin có khả năng trực tiếp ngăn cản sự phát triển ung thư kết tràng đồng thời làm giảm lượng cholesterol trong máu. Phenolic axit [30],[32] chống oxy hoá và phòng ngừa các nhiễm sắc thể AND khỏi bị tấn công bởi những tế bào ung thư. Lecithin [30],[32] Khi nghiên cứu thành phần hoạt chất trong Đậu nành các nhà khoa học đã nhận thấy, đạm chất Đậu nành có chứa 3% lecithin, đóng một vai trò quyết định trong việc kích thích sự biến dưỡng ở khắp các tế bào cơ thể. Lecithin có khả năng làm gia tăng trí nhớ bằng cách nuôi dưỡng tốt các tế bào não và hệ thần kinh, làm vững chắc các tuyến và tái tạo các mô tế bào cơ thể. Ngoài ra, lecithin có tác dụng cải thiện hệ thống tuần hoàn, bổ xương và tăng cường sức đề kháng. Khi hệ thần kinh thiếu năng lượng, chất lecithin ở Đậu nành sẽ phục hồi năng lượng đã mất. Browman – Birk Inhibitor (BBI): BBI là một hoá thảo mới nhất tìm thấy trong Đậu nành, có khả năng ngăn cản tiến trình phát triển mầm ung thư. [26] Omega – 3 fatty axit [30] Là loại chất béo không bão hoà có khả năng làm giảm lượng cholesterol xấu đồng thời làm gia tăng lượng cholesterol tốt trong máu. 16 Nhiều nghiên cứu khoa học đã xác nhận tiêu thụ nhiều Omega – 3 fatty axit giúp ngăn chặn sự phát triển của các bệnh tim mạch. Isoflavone Do những tính năng kì diệu trong việc phòng và điều trị bệnh, đặc biệt là các căn bệnh thời đại, isoflavone đang là hoá thảo thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học hiện nay. Isoflavones là hợp chất phenolic được xem như là phytoestrogens, hay estrogens thực vật vì chúng có công thức hóa học, chức năng và ảnh hưởng đến cơ thể con người như estrogen. Probiotic vi khuẩn lactic khi phát triển có thể chuyển hóa glycoside isoflavone thành dạng aglycone mà không cần phải bổ sung thêm chất dinh dưỡng nào. Trong sữa đậu nành chưa lên men giàu glycoside, dạng aglycone thấp hơn. Ngược lại, sữa đậu nành sau lên men lại có hàm lượng aglycone cao hơn so với glycoside do các vi khuẩn lactic có khả năng tiết ra enzyme b - glucosidase chuyển hóa glycoside thành aglycone. Isoflavone aglycone hấp thu nhanh hơn và nhiều hơn so với dạng glucoside trong cơ thể người, giúp ngăn chặn các bệnh mãn tính như ung thư và các bệnh về tim mạch. [17] Lợi ích của isoflavone đậu nành [ 29] PNgăn cản và chữa trị ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư ruột. PGiảm khả năng hoạt động của hormone giới tính – hormone này kích thích khả năng phát triển ung bướu ở cả nam và nữ. PGiảm nguy cơ bệnh tim mạch, chứng loãng xương và tăng cường khả năng tự miễn dịch. 2.1.4.6. Enzyme Về mặt công nghệ, enzyme quan trọng của đậu nành là lipoxygenase, được biết đến là lipoxydase. Enzyme này xúc tác cho phản ứng oxy hoá acid béo không bão hoà bởi O2, gây mùi cho đậu nành. Khử mùi đậu nành dựa trên nguyên tắc vô hoạt enzyme lipoxygenase bằng cách sử dụng riêng rẽ hay kết hợp các phương pháp nhiệt (sấy, chần), phương pháp hóa học (NaHCO3). Enzyme urease được tìm thấy với hàm lượng lớn ở đậu nành sống. Nó sẽ phân hủy urê thành ammoniac, là một hợp chất độc đối với cơ thể người. Enzyme này sẽ chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua màng ruột, do đó không nên ăn đậu nành sống. Hơn nữa, enzyme urease dễ dàng bị vô hoạt bởi nhiệt [8] 2.1.5. Các sản phẩm từ đậu nành và lợi ích của sữa chua đậu nành Các sản phẩm từ đậu nành [ 23] 17 PSữa đậu nành: đậu nành tươi được ngâm với nước, sau đó lấy dịch lọc đun 20 phút ở nhiệt độ 900C, sẽ được sữa đậu nành đơn giản. Sữa đậu nành rất giàu protein, isoflavones và vitamin B, đồ uống thay thế cho những người dị ứng với sữa bò. PTofu: được tạo thành bởi sự đông tụ sữa đậu nành bằng chất làm đông. Tofu có ba dạng: dạng rắn rất giàu protein, chất béo và calcium, dùng để nấu, nướng, chiên; dạng mềm và dạng mịn dùng để trộn làm thức ăn. PYoghurt: là sản phẩm của sự lên men sữa đậu nành bằng vi khuẩn. P Tempeh: là dạng bánh được tạo thành bởi sự nấu đậu và trộn với vi khuẩn, lão hóa (ageing) một hay hai ngày. Tempeh rất giàu protein và khoáng chất, isoflavones (100g tempeh có 53 mg isoflavones). P Miso: là sản phẩm của sự kết hợp đậu nành với muối, nấm mốc và sau đó ủ trong thùng gỗ 1 – 3 năm. P Shoyu: là chất lỏng màu nâu sậm, được làm từ đậu nành qua quá trình lên men. Lợi ích của sữa chua đậu nành [ 23] P Vi khuẩn lên men sữa đậu nành có thể sử dụng được các đường raffinose, stachyose có trong sữa đậu nành làm giảm các triệu chứng đầy hơi do các đường này gây ra. PVi khuẩn trong sữa lên men còn sống giúp tăng cường hệ miễn dịch và tạo ra các enzyme thủy phân protein thành các polypeptid, thủy phân tinh bột thành các maltodextrin làm sản phẩm trở nên dễ tiêu hóa hơn. P Probiotic trong sữa lên men còn làm cân bằng hệ vi sinh vật trong đường ruột, tăng cường các vi khuẩn có lợi, giảm các vi khuẩn có hại gây bệnh cho người. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng một số vi khuẩn lactic có khả năng chuyển hóa isoflavone glucoside (có nhiều trong đậu nành) thành các isoflavone aglycol là chất có hoạt tính sinh học, có tác dụng làm giảm nguy cơ gây bệnh ung thư, tim mạch, giảm các triệu chứng ở phụ nữ mãn kinh như bốc hỏa, loãng xương,… 2.2. Tổng quan về tảo Spirulina 2.2.1. Giới thiệu về tảo [22] Spirulina là tên gọi do nhà tảo học người Đức – Deurben đặt vào năm 1827 dựa trên hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc với khoảng 5-7 vòng đều nhau không phân nhánh. Và cũng vào năm 1827, Turpin lần đầu tiên phân lập được Spirulina từ nguồn nước tự nhiên. Năm 1973, Tổ chức Nông lương Quốc tế (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã chính thức công nhận Spirulina là nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, đặc biệt trong chống suy dinh dưỡng và chống lão hóa. Năm 1977, Viện sinh vật học là nơi tiên phong trong việc nuôi trồng Spirulina ở Việt Nam theo mô hình ngoài trời, không mái che, có sục khí CO2 tại xí nghiệp nước suối Vĩnh Hảo (Bình Thuận). hình 2.4.cấu tạo tảo Spirulina Hình 2.4.Cấu tạo tảo Spirulina Hình 2.5.Sản phẩm tảo 18 2.2.2. Phân loại [2],[5],[8] Tảo (algae) là một nhóm vi sinh vật, nhưng chúng khác với vi khuẩn và nấm men ở chỗ chúng có diệp lục và có khả năng tổng hợp được các chất hữu cơ từ các chất vô cơ dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Tảo chia làm 9 ngành: tảo lam (Cyanophyta); tảo lục (Chorophyta); tảo silic (Diatomea); tảo vàng ánh (Chysophyta); tảo giáp (Pynophyta); tảo mắt (Euglenophyta); tảo roi lệch (Hererocontac); tảo đỏ (Rhodophyta); tảo nâu. Tảo Spirulina thuộc: Ngành: Cyanophyta Bộ: Oscillatoriales Giống: Spirulina Lớp: Cyanophyceae Họ: Ocyllatoniaceace (Nostocales) 2.2.3. Đặc điểm cấu tạo và sinh sản của tảo Spirulina [2],[5] Tảo Spirulina có dạng xoắn lò xo khoảng 5 - 7 vòng đều nhau không phân nhánh. Đường kính xoắn khoảng 35 - 50 µm, bước xoắn 60 µm, chiều dài thay đổi có thể đạt 0,25 mm. Tảo là trung gian giữa vi khuẩn và tảo nhân thực. Người ta cho rằng tảo Spirulina giống với vi khuẩn hơn, do đó tảo Spirulina còn có tên là vi khuẩn lam. Tảo có khả năng vận chuyển theo hình thức trượt xung quanh trục của chúng. 19 2.2.3.1. Đặc điểm cấu tạo tế bào của tảo Spirulina Là tảo lam đa bào dạng sợi, gồm nhiều hình trụ xếp không phân nhánh. Mỗi tế bào của sợi có chiều rộng 5 µm, dài 2 mm. Không có lục lạp mà chỉ chứa thylacoid phân bố đều trong tế bào. Không có không bào. Không có nhân điển hình, vùng nhân không rõ, trong đó có chứa DNA. (Hedeskog và Hifsten A, 1980) Thành tế bào có cấu trúc nhiều lớp chứa mucopolymer, pectin và các loại polysaccharide khác. Màng tế bào nằm sát ngay dưới thành tế bào và nối với màng quang hợp thylacoid tại một vài điểm. Bộ máy quang hợp của Spirulina PPhycobilisome: chứa phycobiliprotein và protein liên kết được gắn vào bề mặt ngoài của thylacoid. Phycobilisome có khối lượng khoảng 7 triệu dalton và có thể tách nguyên vẹn để nghiên cứu. Đối với phycobilisome có cả phycoerythin và phycocianin thì lớp ngoài cùng là phycoerythin, tiếp theo là phycocianin và phần trong cùng là allophycocyanin. PPhycobilisome hoạt động như một anten thu nhận năng lượng mặt trời để chuyển vào PS II. Con đường truyền năng lượng bắt đầu từ phycoerythin sang phycocyanin và cuối cùng đến allophycocyanin trước khi đạt tới PS II. PCó khoảng 50% năng lượng ánh sáng mặt trời, Spirulina nhận được nhờ phycobilisome. PCác sắc tố quang hợp gồm chlorophylla, carotenoid, phycocianin và thường có carotenoid-glycoside như myxoxanthophyll, oscillaxanthin. Spirulina có chứa 3 nhóm sắc tố chính PChlorophyll hấp phụ ánh sáng lam và đỏ. PCarotenoid hấp thụ ánh sáng lam và lục. PPhycobilin hấp thụ ánh sáng lục, vàng và da cam. 2.2.3.2. Sinh sản của tảo Spirulina [ 11], [ 5] Spirulina có phương thức sinh sản vô tính, từ một cơ thể mẹ trưởng thành (gọi là trichome), tự phân chia thành nhiều mảnh, mỗi mảnh gồm một số vòng xoắn (2-4 tế bào, gọi là hormogonia). Để tạo thành các hormogonia, sợi Spirulina sẽ hình thành các tế bào chuyên biệt cho sự sinh sản (gọi là đoạn Necridia). Các necridia hình thành các đĩa lõm ở 2 mặt và tạo ra hormogonia bởi sự chia cắt tại vị trí các đĩa. Khi phát triển, dần dần phần đầu hormogonia bị tiêu giảm và trở nên tròn nhưng vách tế bào vẫn có chiều dày không đổi. Các hormogonia phát triển, trưởng thành và chu kỳ sinh sản lặp lại để đảm bảo vòng đời của Spirulina Hình 2.6. Sơ đồ vòng đời của Spirulina [Ciferri, 1985] 20 Thông thường Spirulina sinh sản bằng cách gãy ra từng khúc. Trong trường hợp gặp điều kiện không thuận lợi, Spirulina cũng có khả năng tạo bào tử giống như ở vi khuẩn. Chu kỳ phát triển của Spirulina rất ngắn. Chu kỳ này thường diễn ra trong 24 giờ như của tảo Chlorella Spirulina là sinh vật phiêu sinh sống tự do trong nước, phát triển tốt trong khí hậu ấm, môi trường kiềm và đặc biệt là những nơi có nhiều nắng như Kona, Hawai 2.2.4. Thành phần hóa học của tảo Spirulina Spirulina chứa hàm lượng protein rất cao và chứa đầy đủ các vitamin và các chất có hoạt tính sinh học khác. Giá trị protein trung bình của Spirulina là 65%, cao hơn so với nhiều loại thực phẩm. (R. Herehson, Earth Food Spirulina, Konore Press,1977). Bảng 2.3. Thành phần hóa học của Spirulina [5] STT Thành phần Số lượng (% chất khô) 1 Protein tổng số 60 ÷ 70 2 Glucid 13 ÷ 16 3 Lipid 7 ÷ 8 4 Acid nucleic 4,29 5 Diệp lục 0,76 21 6 Carotene 0,23 7 Tro 4 ÷ 5 Spirulina là nguồn giàu vitamin B12 nhất. Nếu hàng ngày chúng ta sử dụng 1g Spirulina thì sẽ đáp ứng đủ nhu cầu vitamin B12 hàng ngày. Ngoài ra, Spirulina còn chứa các vitamin khác như A, B1, B2, B6, E và H (Fox, 1986). Spirulina cung cấp 21% thiamin và riboflavin so với nhu cầu hàng ngày. Provitamin A (b-caroten) (chiếm 0,1% chất khô) cao hơn 20 lần so với trong carrot. Thành phần các vitamin của Spirulina được liệt kê trong Bảng 2.4. Bảng 2.4. Thành phần vitamin trong Spirulina [22] Vitamin Trên 10g Nhu cầu hàng ngày cho phép % so với nhu cầu hàng ngày cho phép Vitamin A ( b-carotene) 23000 IU 5000 460 Vitamin B1 (Thiamine) 0,31 µg 1,5 21 Vitamine B2 (Riboflavin) 0,35 µg 1,7 21 Vitamin B3 (Niacin) 1,46 µg 20 7 Vitamin B6 (Pyridoxine) 80 µg 2,0 4 V i t a m i n B 1 2 (Cyanocobalamine) 32 µg 6,0 533 Citamine E (a-tocoferol) 1 IU 30 3 Folacin 1 µg 400 0,04 Panthothenic acid 10 µg 10 1 Biotin 0,50 µg - - Inositol 6,40 µg - - Spirulina giàu sắt và calcium, hỗ trợ tốt cho máu, cho xương và răng. Lượng calcium của Spirulina cao hơn trong sữa (Fox, 1986). Lượng sắt trong Spirulina cao hơn 12 lần so với trong các loại thực phẩm khác. 22 Ngoài ra, Spirulina giàu magnesium, potassium. Những khoáng đa lượng bao gồm sodium, calcium, magnesium, potassium, chlorine, sulfur và phosphorous. Lượng K và Ca chiếm lượng lớn nhất trong các khoáng đa lượng (160 µg và 100 µg/10g Spirulina), trong các khoáng vi lượng thì Mn chiếm hàm lượng cao nhất (500 µg/10g Spirulina). Bảng 2.5. Thành phần khoáng trong Spirulina [22] Khoáng Trên 10g Nhu cầu hàng ngày % so với nhu cầu hàng ngày Calcium 100 µg 1000 µg 10 Iron 15 µg 18 µg 83 Zinc 300 µg 15 µg 2 Phosphorous 90 µg 1000 µg 9 Magnesium 40 µg 400 µg 10 Copper 120 µg 2 µg 6 Sodium 60 µg 2 - 5 µg 1 Potassium 160 µg 6 µg 3 Manganese 500 µg 3 µg 17 Selenium 2 µg 100 µg 2 Spirulina chứa 18 trong số 20 loại amino acid được biết (Fox, 1986). Một số amino acid có hàm lượng cao trong Spirulina như glutamic acid (14,6%); aspartic acid (9,8%); leucine (8,7%); aniline (7,6%)… Bảng 2.6. Thành phần acid amin trong Spirulina [5] Acid amin thiết yếu Hàm lượng trong 10g %/Tổng Các Acid amin khác Hàm lượng trong 10g %/tổng Phenylalanine 280 µg 4,5 % Glycine 320 µg 5,2 % Threonine 320 µg 5,2 % Histidine 100 µg 1,6 % Tryptophan 90 µg 1,5 % Proline 270 µg 4,3 % Valine 400 µg 6,5 % Serine 320 µg 5,2 % Isoleucine 350 µg 5,6 % Tyrosine 300 µg 4,8 % 23 Leucine 540 µg 8,7 % Alanine 470 µg 7,6 % Lysine 290 µg 4,7 % Arginine 430 µg 6,9 % Methionine 140 µg 2,3 % A s p a r t i c Acid 610 µg 9,8 % Glutamic Acid 910 µg 14,6 % Cystine 60 µg 1,0 % Spirulina có màu xanh lam-lục là do Spirulina chứa nhiều sắc tố với hàm lượng cao như chlorophyll, phycocyanin, beta-caroten, xanthophyll (Estrada và cộng sự, 2001) Bảng 2.7. Các chất màu trong Spirulina [ 5] Chất màu Màu sắc Hàm lượng trong 10g % Spirulina Phycocyanin Xanh da trời 1400 µg 14 % Chlorophyll Xanh lá cây 100 µg 1,0 % Carotenoids Màu vàng cam 47 µg 0,47% 2.2.5. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và úng dụng của tảo Spirulina [2] Spirulina được coi là nguồn thức ăn của con người trong nhiều thế kỷ. Spirulina sp là giống được biết đến nhiều nhất vì giá trị dinh dưỡng của nó. Sinh khối tảo được sử dụng chủ yếu như nguồn cung cấp protein cho người và gia súc. Ở Nhật Bản, người ta sản xuất sinh khối tảo có nhãn hiệu Linablue A, ở Mỹ có Phycobiliprotein. Bảng 2.8. Tình hình sản xuất Spirulina trên thế giới [ 2] Công ty Địa điểm Diện tích (ha) Sản lượng (tấn khô) Sosa-Texcoco Mehico 12 300 Earthrise Hoa Kì 5,5 340 Cyanotech Hoa Kì 2 170 Siam Algae Thái Lan 3,8 480 Blue Continent Đài Loan - 480 Nippon Spirulina Nhật Bản 1,5 40 Bình Thuận Việt Nam 0,5 8 Nhiều công ty Trung Quốc 200 2798 24 Nhiều công ty Ấn Độ 12,2 260 Nhiều công ty Cu Ba - 40 Ứng dụng của tảo Spirulina: PSpirulina được sử dụng như một nguồn thực phẩm cung cấp dinh dưỡng và cải thiện sức khoẻ cho con người [ 20] P Năm 1970-1980, nhiều nghiên cứu sử dụng Spirulina để phòng và trị bệnh suy dinh dưỡng trẻ em đã được tiến hành ở Mehico, Pháp, Roumani, Nhật Bản, Hoa Kỳ, Peru… [ 11] PBột khô Spirulina được dùng như một thức ăn cao cấp giàu protein, acid amin và nhiều vi lượng bổ dưỡng khác. [ 11] PTheo Gloria và cộng sự (2004), khi bổ sung thêm sinh khối tảo S. platensis dạng khô với hàm lượng (6 mg/ml) vào sữa sẽ kích thích sự phát triển của Lactococcus lactis lên 27%, do đó bổ sung Spirulina để thúc đẩy quá trình lên men lactic [ 16] PChế phẩm Enalac (bột dinh dưỡng bổ sung 5% Spirulina) là một chế phẩm do Trung tâm Dinh dưỡng trẻ em Tp.HCM sản xuất. Enalac chứa 16,5% protein; 7% lipid; 74% glucide, vitamin…với sự phối chế của 5% bột Spirulina. Khi sử dụng, chế phẩm được pha loãng trong nước ấm (50-60oC) được sử dụng để ăn trực tiếp. Kết quả nghiên cứu cho thấy chế phẩm có tác dụng tốt cho bệnh nhân suy dinh dưỡng ở mọi lứa tuổi [ 11] P Một số nghiên cứu cho thấy Spirulina có tác dụng tốt trong điều trị bệnh béo phì, bệnh tiểu đường, bệnh thiếu máu, bệnh loét dạ dày tá tràng, viêm tụy, bệnh đục thủy tinh thể và suy giảm thị lực, bệnh rụng tóc. [11] 2.3. Tổng quan về vi sinh vật Probiotic trong yogurt có thể đem đến cho cơ thể những lợi ích sau đây [24] - Ngăn chặn sự xâm nhập của các vi khuẩn gây bệnh bằng cách cản chúng bám vào thành ruột. - Giúp cho việc tiêu hóa thức ăn được hữu hiệu hơn. Đối với những người thường bị chứng bất dung nạp đường lactose (intolérance au lactose) thì probiotic sẽ giúp họ tiêu hóa chất đường nầy được dễ dàng hơn. - Giảm nguy cơ bị tiêu chảy do uống nhiều thuốc kháng sinh (antibiotic associated diarrhea hay AAD). - Điều hoà hệ miễn dịch. - Ngừa cancer ruột. - Giảm cholesterol trong máu. Hình 2.7. Vi khuẩn Lactobacilus bulgaricus 25 - Giảm thiểu hiện tượng dị ứng. - Các thí nghiệm gần đây cho biết probiotic cũng có ít nhiều tác dụng tốt trong việc chữa trị các bệnh viêm ruột tiêu chảy do virus và vi khuẩn chẳng hạn như Clostridium difficile. 2.3.1. Lactobacilus delbulruackii subsp bulgaricus [14] Phân loại khoa học Giới Ngành Lớp Bộ Họ Chi Loài Bacteria Firmicute Bacilli Latobacillales Lactobacillaceae Lactobacillus Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus bulgaricus được xác định vào năm 1905 bởi Stame Grigorov người Bungari. Là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45-500C trong môi trường có pH thấp ( 4,6-5,4 ). Loài này có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid từ đường lactose. Trong quá trình lên men, Lactobacillus bulgaricus sản xuất ra acetaldehyl. Đây là một trongg những thành phần chính tạo hương thơm cho sản phẩm. 2.3.2 . Streptococcus thermophilus [33] Hình 2.8. Vi khuẩn Streptoccocus thermophilus 26 Giới Bacteria Ngành Firmicutes Lớp Cocci Bộ Lactobacillales Họ Streptococcaceae Chi Streptococcus Loài S.alivarius Phân loài S. salivarius subsp. Thermophilus 2.3.3. Vi sinh vật trong sản xuất yaourt [28], [29] Chất lượng sữa chua phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của chủng. Đối với từng loại sữa chua, người ta dùng các chủng khác nhau, đảm bảo sữa chua có mùi vị đặc trưng. Một số chủng vi sinh vật thường dùng: Streptococcus lactic, Streptococcus cremoric, Streptococcus diacetyl lactic, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus… Trong quá trình lên men, các chủng vi sinh vật này không chỉ sản sinh ra acid lactic mà còn các acid bay hơi, khí CO2, este, diacetyl. Kết quả tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng. Vi khuẩn cần thiết trong quá trình chế biến yaourt là Streptococcus Thermophilus và Lactobacillus Bulgaricus. Streptococcus thermophilus phát triển nhanh hơn Lactobacillus bulgaricus và nhiệt độ thích hợp cao hơn một ít. Đến khi sự phát triển của Streptococcus thermophilus bị chậm lại do acid sinh ra, lúc này Lactobacillus bulgaricus sẽ phát triển và làm độ acid tăng lên đến khi đạt cân bằng giữa 2 loài. Khi đó sản phẩm đã được ổn định..Nhiều người cho rằng Streptococcus tạo ra acid lactic còn Lactobacillus quyết định mùi vị và 27 cấu trúc sản phẩm, nhưng cũng có giả thuyết cho rằng Streptococcus thúc đẩy nhiều quá trình sinh hoá tạo hương thơm đặc trưng. Khi lấy từng giống riêng lẻ thì mùi vị và cấu trúc không bằng sự kết hợp cân đối giữa 2 loài. Do đó, tỷ lệ giữa 2 giống thích hợp nhất là 1:1. Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 ÷ 500C trong môi trường có độ acid cao và có thể tạo đến 2,7% acid lactic từ đường lactose. Streptococcus thermophilus là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37 ÷ 400C nhưng chỉ phát triển được trong môi trường có độ acid thấp hơn Lactobacillus bulgaricus. 2.4. Các nguyên liệu khác [13] 2.4.1. Nước Nước là thành phần chủ yếu trong sữa đậu nành, thành phần và tính chất của nước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.Các chỉ tiêu chất lượng của nước theo Quyết định 1329/2002/BYT/QĐ về “Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống” Chỉ tiêu cảm quan trong suốt, không màu, không mùi vị lạ. Chỉ tiêu hóa lý: pH = 6 ÷ 7 Độ cứng tổng cộng : ≤2 mg đương lượng/l Bảng 2.9. Chỉ tiêu cho phép của nước Chỉ tiêu Clo H2SO4 As Pb F Zn Cu Fe Độ cặn Hàm lượng (mg/l) ≤ 0,5 ≤ 80 ≤0,05 ≤ 0,1 ≤ 3 ≤ 5 ≤ 3 ≤ 0,3 ≤ 600 2.4.2. Đường Sử dụng các loại đường tinh luyện có bán trên thị trường để điều chỉnh hàm lượng chất khô và tăng độ ngọt cho sản phẩm. Đường phải đảm bảo yêu cầu chất lượng của TCVN 6958:2001 như sau: Bảng 2.10. Quy định về hàm lượng nhiễm bẩn Thành phần (%) Mức tối đa (mg/kg) Hình 2.9. Công thức cấu tạo Guar Hình 2.10. Cây đậu guar gum - Ấn Độ 28 Asen (As) 1 mg/kg Đồng (Cu) 2 mg/kg Chì (Pb) 0,5 mg/kg 2.5. Tổng quan về sữa và chất ổn định 2.5.1. Sữa [25] Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, chứa đầy đủ các nhóm chất cần thiết cho cơ thể như protein, lipit, đường, vitamin và các khoáng chất. Protein sữa có thành phần acid amin cân đối và có độ đồng hóa cao. Protein sữa bao gồm casein, lactoalbumin và lactoglobulin. Sữa bò, sữa trâu, sữa dê thuộc loại sữa casein vì lượng casein chiếm hơn 75% tổng số protein. Casein có đủ tất cả các acid amin cần thiết. Đặc biệt là Lysin là một acid amin cần thiết cho sự phát triển của trẻ em. Chất béo sữa có trạng thái nhũ tương có độ phân tán cao, chứa nhiều acid béo chưa no. Chính vì vậy, chất béo sữa có độ tan chảy thấp và dễ đồng hóa, có giá trị sinh học cao. Đường của sữa là lactoza, một loại đường kép, khi thủy phân cho 2 phân tử đường đơn là galactoza và glucoza. Lactoza trong sữa bò là 2,7-5,5%, sữa mẹ là 7%. Chất khoáng trong sữa có nhiều: canxi, Kali, Phospho,... vì vậy sữa là thức ăn gây kiềm. Sữa là nguồn thức ăn cung cấp canxi, quan trọng cho trẻ em. Sữa cung cấp chủ yếu Vitamin A, B1, B2, còn các vitamin khác không đáng kể. 2.5.2. Chất ổn định (Guar gum) [34] 29 Mô tả : Guar Gum ở dạng bột. Tan hoàn toàn trong nước; không tan trong dầu mỡ bôi trơn, dầu khí, xeton, este. Không mùi, không gây độc hại, có màu xám nhạt. Là chất ổn định nhiệt. Đặc hơn tinh bột từ 5 đến 8 lần. Guar gum là một polysacharide (một chuỗi dài các đường) làm bằng các loại đường galactose và mannose. Một số polysacharides quen thuộc khác là tinh bột và cellulose, được làm bằng dây chuyền dài của đường glucose. Guar gum xuất phát từ nội nhũ của hạt giống của cây họ đậu tetragonolobus Cyamopsis tetragonolobus. Cyamopsis là một cây trồng hàng năm, được trồng trong các khu vực khô cằn của Ấn Độ như là một cây trồng thực phẩm cho động vật. Trong sữa chua, guar gum được sử dụng như một chất ổn định, làm dày. Hạn chế tạo các tinh thể đá. CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Thời gian và địa điểm thí nghiệm 3.1.1. Thời gian Thời gian thực hiện đề tài: Từ ngày 21/03 đến ngày 23/06/2010 3.1.2. Địa điểm thí nghiệm Các thí nghiệm được thực hiện tại : · Phòng thí nghiệm Khoa Công Nghệ Sinh Học trường Đại học Bình Dương. Địa chỉ: 504 Đại lộ Bình Dương , Phường Hiệp Thành, TX.Thủ Dầu Một, Bình Dương. · Phòng thí nghiệm khoa Công Nghệ Sinh học trường Cao đẳng Kinh tế Công nghệ TPHCM . Địa chỉ: 547/M8, Thành Thái, P14, Quận 10, TP.HCM 3.2. Nguyên liệu Hạt đậu nành mua tại chợ Đình, phường Phú Lợi, Thủ Dầu Một, Bình Dương. Sữa tươi tiệt trùng không đường của Vinamik Tảo Spirulina là loại tảo viên thương mại có nguồn gốc Nhật Bản, được đóng gói tại công ty Châu Đại Dương (79/3X, Phan Tây Hồ, Phường 7, Quận Phú Nhuận, Tp.HCM) loại hộp 30g. Đường tinh luyện Biên Hòa 30 Giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus từ phòng thí nghiệm trường Cao đẳng Kinh tế Công nghệ TPHCM . Chất phụ gia ổn định Guar gum 3.3. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 3.3.1. Dụng cụ: PNhiệt kế PNồi nấu PBếp đun PVải lọc PRay PQue cấy trải, vòng PCốc thuỷ tinh 1000ml PỐng nghiệm PPipet PMicropipet 1ml PHũ đựng sản phẩm PĐĩa Petri PBình tam giác 250ml PĐũa thủy tinh PBuret 25ml PỐng đong 50ml 3.3.2. Thiết bị Bảng 3.1. Thiết bị sử dụng Tên thiết bị Nguồn gốc PTủ sấy PCân điện tử 4 số PCân đồng hồ Nhơn Hòa PMáy xay sinh tố PMáy đồng hóa Yellow line PNồi hấp tiệt trùng PBể điều nhiệt Memmert PTủ giữ lạnh Toshiba PTủ ấm Trung Quốc Nhật Việt nam Nhật Đức Nhật Đức Nhật Đức 31 PTủ cấy PMáy đo pH P Bộ Soxlet ly trích béo PBộ chưng cất đạm PKính hiển vi Olypus PMáy cất nước Việt Nam Đức Trung Quốc Trung Quốc Nhật Trung Quốc 3.3.3. Hóa chất PDung dịch NaOH 0,1N PMôi trường MRS Broth PMôi trường MRS Agar PPhenolphtalein 1%. PEther PH2SO4 đậm đặc 3.3.4. Phương pháp xử lý số liệu Phần mềm Excel Phần mềm Stagraphics plus 3.0 của Statistical Graphisc Corp 32 3.4 . Sơ đồ nghiên cứu sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina Đồng hóa Phối trộn ậu nành Ủ Sản phẩm Rót hũ Lên men Thanh trùng Xử lý Tảo spirulina Dịch tảo Gia nhiệt Ngâm Làm nguội Sơ đồ 3.1. Quy trình sản xuất sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina Dịch sữa Chần Tách vỏ Xay nóng Lọc Men giống Chất nhũ hóa Đường Sữa UHT không 33 3.4.2. Giải thích quy trình 34 Lựa chọn đậu nành: đậu được chọn thường là đậu già, ruột vàng, vỏ mỏng, da láng. Loại bỏ những hạt hư hỏng (sâu, mọt, mối...), hạt kém phẩm chất (hạt non, hạt không bình thường về màu sắc và hình dạng...) do những hạt này sẽ làm cho sản phẩm có mùi vị rất kém. Xử lý: Xử lý đậu nành để tạo ra dịch sữa bao gồm các công đoạn sau PNgâm: Hạt hút nước và trương lên, do các phân tử nước tác động lên các cấu phần ưa nước trong hạt. Kết thúc giai đoạn ngâm độ ẩm hạt đạt 55 -60% (Nguyễn Đức Lượng ,1996). Thời gian ngâm đậu được chọn là 8 giờ. Giai đoạn ngâm còn giúp cho công đoạn tách vỏ dễ dàng hơn. PBóc vỏ: Làm cho quá trình chần hiệu quả hơn và sữa đậu nành thu được trắng hơn. PChần: chần nóng hạt đậu trong dung dịch Natribicarbonat nhằm loại bỏ yếu tố LOX ( lipoxigenase, là nguyên nhân gây ra mùi khó chịu), hỗ trợ quá trình trương nở, ly trích protein, ức chế chất kháng dinh dưỡng. Chần đậu trong dung dịch NaHCO3 0,2% ở nhiệt độ 800C trong 5 phút. Tỉ lệ (dung dịch NaHCO3 0,2% : đậu) = (5:1) Sau khi chần, đậu được rửa lại bằng nước 800C. PXay và lọc: Xay ướt đậu là quá trình phá vỡ tế bào giải phóng protein, lipit, gluxit v.v...đồng thời hòa tan các chất và chuyển chúng sang dạng huyền phù. Lọc huyền phù gồm dung dịch keo và chất rắn không tan thu dịch sữa. Xay đậu trong nước lạnh trong thời gian 1 phút 30 giây với tỉ lệ nước:đậu khi xay là 6/1. Sau khi xay đậu được lọc qua vải lọc. PXử lý nhiệt: được tiến hành ngay sau khi lọc hạn chế ảnh hưởng của không khí, ẩm, vi sinh vật, diệt enzyme, diệt chất kháng dinh dưỡng, độc tố, khử mùi tanh đậu nành sống. Xử lý nhiệt ở 950C trong 15 phút. PPhối trộn: Phối trộn sữa đậu nành, sữa tươi, đường saccharose theo những tỉ lệ nhất định. PĐồng hóa: Nhằm tạo nên một hỗn hợp đồng nhất, đồng hóa trong vòng 5 phút. PThanh trùng: Thanh trùng ở 900 trong 10 phút. Làm nguội sữa đến nhiệt độ 40 – 450C. Xử lý bột tảo: Bột tảo được cân và pha vào nước theo tỉ lệ 2,4g tảo/80 ml nước cất ấm ( khoảng 40- 500C), đồng hóa trong 5 phút, lọc lấy dung dịch tảo, thanh trùng ở 700C, 15 phút sau đó bổ sung vào dịch sữa. PBổ sung tảo đã qua xử lý 35 PCấy men: men giống là hỗn hợp giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và streptococcus thermophilus theo tỉ lệ 1 :1 (v/v) (Phạm Nguyễn Quỳnh Như – [4], [29]) Sau khi dịch sữa nguội, cấy men vào. Chú ý khuấy trộn đều để hiệu quả lên men tốt hơn. PRót hũ (hũ đã thanh trùng được chuẩn bị sẵn) PỦ: Sữa được ủ ở 440C trong thời gian khoảng 3-6 giờ. PLên men: Khi sữa chua đạt độ chua yêu cầu phải kết thúc nhanh quá trình lên men bằng phương pháp làm lạnh nhanh PBảo quản: Sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ 40C. 3.5. Các phương pháp phân tích 3.5.1. Phân tích lý – hoá [12] 3.5.1.1. Xác định protein tổng số (phụ lục 2) 3.5.1.2. Xác định độ chua (phụ lục 2) 3.5.1.3. Xác định béo (phụ lục 2) 3.5.2. Chỉ tiêu vi sinh Mẫu sữa chua được gởi đi kiểm nghiệm vi sinh tại trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3. 3.5.3. Phương pháp đánh giá cảm quan [10] 3.5.3.1. Phép thử so hàng: Người thử nhận được 3 mẫu sản phẩm và sắp xếp theo mức độ ưa thích. Mẫu ưa thích nhất được xếp ở vị trí thứ nhất, chán nhất sẽ được xếp ở vị trí cuối. - Cách đổi điểm: Mẫu được xếp ở vị trí thứ nhất quy đổi ra điểm là 0,85 Mẫu được xếp ở vị trí thứ hai quy đổi ra điểm là 0 Mẫu được xếp ở vị trí cuối cùng quy đổi ra điểm là - 0,85 3.5.3.2. Phép thử cho điểm theo thị hiếu Người thử nhận được mẫu sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina, thử nếm và cho điểm theo thang điểm sau: Bảng 3.2. Thang điểm theo thị hiếu 1: Rất chán 2: Khá chán 3: Chán 4: Hơi chán 6: Hơi thích 7: Khá thích 8: Thích 9: Rất thích 5: Không chán, không thích 36 3.6. Phương pháp thí nghiệm Tiến hành nghiên cứu quy trình chế biến sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina với tóm lược phương pháp nghiên cứu theo sơ đồ sau: Khảo sát thời gian lên men bởi hỗn hợp sinh khối Khảo sát quá trình lên men Khảo sát hàm lượng tảo bổ sung Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm Xác định các chỉ tiêu vi sinh và hóa học Khảo sát tỷ lệ phối chế giữa sữa tươi UHT và sữa đậu nành Khảo sát tỉ lệ giống cấy Khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung Khảo sát tỉ lệ bổ sung guar gum Xây dựng đường cong sinh trưởng trên môi trường MRS Sơ đồ 3.2. Sơ đồ tóm lược nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina 37 3.6.1. Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus trên môi trường MRS. 3.6.1.1. Mục đích Xác định thời gian nuôi cấy tốt nhất để thu được số lượng vi khuẩn nhiều nhất 3.6.1.2. Bố trí thí nghiệm 38 Bảng 3.3. Theo dõi số lượng vi sinh vật theo thời gian Vi khuẩn Thời gian (giờ) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 L.bulgaricus Strep.thermophilus 3.6.1.3. Chỉ tiêu theo dõi Số lượng vi khuẩn sau các khoảng thời gian nuôi trong môi trường MRS lỏng. 3.6.1.4. Phương pháp thực hiện - Giống vi khuẩn trong môi trường thạch nghiêng MRS cấy chuyền qua môi trường MRS lỏng, ủ ở 370C trong các khoảng thời gian bố trí ở bảng 3.3 - Số lượng vi khuẩn được xác định bằng phương pháp đổ đĩa. ( Phụ lục 2) 3.6.2. Chuẩn bị giống và khảo sát thời gian lên men của hỗn hợp sinh khối trong dịch sữa đậu nành 3.6.2.1. Mục đích Hoạt hoá giống để chuẩn bị cho giai đoạn lên men. 3.6.2.2. Các bước nhân giống Các giống vi khuẩn sử dụng được phân lập và làm thuần trên môi trường MRS thạch nghiêng MRS. Sau đó ta tiến hành hoạt hóa, nhân giống và giữ giống. Giống Strep.thermophilus Men cái Nhân giống cấp1 Nhân giống cấp2 Giống L.bulgaricus Nhân giống cấp1 Nhân giống cấp 2 Sơ đồ 3.3.Các bước nhân giống 39 Nhân giống cấp 1: Giống vi khuẩn được giữ trên môi trường thạch nghiêng. Chuẩn bị môi trường MRS lỏng, dùng que cấy tròn chuyển giống từ ống thạch nghiêng sang ống nghiệm có chứa môi trường lỏng nhằm tăng sinh khối trong 1 – 2 ngày. Nhân giống cấp 2: Chuyển giống từ ống nghiệm 1 sang bình tam giác, sau khi nuôi 1 -2 ngày li tâm, rửa sạch bằng nước cất vô trùng và thu sinh khối. Cấy hỗn hợp hai vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus tỉ lệ 1:1 vào dịch sữa đậu nành thực hiện quá trình lên men. 3.6.2.3. Khảo sát thời gian lên men bởi hỗn hợp sinh khối (thí nghiệm T) a) Mục đích Tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu về số lượng vi khuẩn và cảm quan Tỉ lệ hỗn hợp sinh khối của hai vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus là 1:1 chính xác theo thể tích để bổ sung vào dịch sữa đậu nành, đồng thời tiến hành khảo sát thời gian lên men với nhiệt độ 440C, tối ưu cho Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus phát triển. ( Phạm Nguyễn Quỳnh Như [4] ), [29] Mục đích của khảo sát là chọn ra thời gian lên men thích hợp làm thông số cố định cho quá trình lên men đạt hiệu quả cao nhất. b) Bố trí thí nghiệm khảo sát Chúng tôi tiến hành khảo sát thời gian lên men nhiệt độ 440C qua các thời gian: 0 giờ, 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ, 5 giờ, 6 giờ. 40 Bảng 3.2. Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian lên men (thí nghiệm T) Thí nghiệm T (TNT) Sau nhân giống cấp 2 Strep.thermophilus :L.bulgaricus (1:1) Thời gian khảo sát Chỉ tiêu theo dõi pH Đặc điểm cảm quan 0 1 2 3 4 5 6 c) Chỉ tiêu theo dõi pH của dịch sữa sau mỗi giờ. Đánh giá cảm quan. d) Cách tiến hành Cân 100g đậu nành, ngâm nước với tỉ lệ đậu nước là 1:2 trong vòng 8 giờ. Sau đó chần 800C trong 5 phút, tách bỏ mầm và vỏ, dùng máy xay sinh tố xay nhuyễn hạt đậu với tỉ lệ đậu nước là 1:6, sau đó đem lọc và thu dịch sữa, đun nấu kỹ dịch sữa ở 1000C. Thí nghiệm TĐậu nành Xử lí sơ bộ Xay (tỉ lệ đậu : nước là 1:6 ) Lọc và gia nhiệt (1000C) + bổ sung đường Đồng hóa Dịch sữa Lên men (440C) Làm lạnh Sản phẩm Sơ đồ 3.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Thời gian lên menHỗn hợp giống 41 Trong quá trình thí nghiệm, tỉ lệ phối trộn giữa các thành phần như sau: dịch sữa đậu nành đã chuẩn bị, chọn lượng đường saccharose bổ sung ngẫu nhiên là 10% (w/v), chọn tỉ lệ bổ sung Guar gum dạng hoà tan ngẫu nhiên với tỉ lệ 0,2%. Đồng hóa dịch sữa cho đến khi xuất hiện những hạt bọt nhỏ li ti, sau đó đem thanh trùng và để nguội đến 45 0C. Giống cấy 10% và tiến hành khảo sát thời gian lên men ở 440C . 3.6.3. Khảo sát tỉ lệ giống cấy (Thí nghiệm 1) a) Mục đích Chọn tỉ lệ giống cấy thích hợp nhất cho quá trình lên men sữa chua đậu nành, nhằm thu được sản phẩm có chất lượng tốt nhất. b) Bố trí thí nghiệm Guar gum (6%, 8%, 10%) Lên men (440C) Làm lạnh (40C) Sản Dịch sữa (chọn ngẫu nhiên) Đường sacharose Thời gian lên men (Đã chọn ở TNT) Men giống cấp Sơ đồ 3.5. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát nồng độ giống 42 Bảng 3.3. Bố trí thí nghiệm một yếu tố tỉ lệ giống được mô tả theo bảng Thí nghiệm 1 (TN1) Sau nhân giống cấp 2 Strep.thermophilus :L.bulgaricus (1:1) Tỉ lệ giống cấy (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm trung bình cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 6 8 10 c) Chỉ tiêu theo dõi Theo dõi pH Đánh giá cảm quan sản phẩm Theo phương pháp: Phép thử so hàng: Người thử nhận được 3 mẫu sản phẩm và sắp xếp theo mức độ ưa thích. Mẫu ưa thích nhất được xếp ở vị trí thứ nhất, chán nhất sẽ được xếp ở vị trí cuối Guar gum (Đã chọn ở TN1) Lên men (440C) Làm lạnh (40C) Sản Dịch sữa (10%,12%, 14%) Đường sacharose Thời gian lên men (Đã chọn ở TNT) Men giống cấp Sơ đồ 3.6. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát tỉ lệ đường sacharose 43 d) Các bước tiến hành Chuẩn bị dịch sữa đậu nành theo tương tự như ở thí nghiệm T, tiến hành cấy giống vào dịch sữa đã đồng hóa lần lượt theo các tỉ lệ là: 6%, 8%, 10%. Lên men ở 440C và ủ ở thời gian đã khảo sát được ở thí nghiệm T. Thí nghiệm lặp lại 3 lần và bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. 3.6.4. Khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung a) Mục đích: Chọn tỉ lệ phối chế sữa và đường thích hợp để tăng thêm giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình lên men. b) Bố trí thí nghiệm Bảng 3.4. Bố trí thí nghiệm một yếu tố tỉ lệ đường được mô tả theo bảng Thí nghiệm 2 (TN2) 44 Sau nhân giống cấp 2 Strep.thermophilus :L.bulgaricus (1:1) Tỉ lệ đường sacharose (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm trung bình cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 10 12 14 c) Chỉ tiêu theo dõi Theo dõi pH Đánh giá cảm quan sản phẩm d) Các bước tiến hành Chuẩn bị dịch sữa đậu nành theo tương tự như ở thí nghiệm T, tiến hành bổ sung đường saccharose lần lượt theo các nồng độ khảo sát là 10%, 12%, 14% (w/v), chọn tỉ lệ bổ sung Guar gum dạng hoà tan ngẫu nhiên với tỉ lệ 0,2% vào dịch sữa rồi đem đi đồng hóa. Tiếp theo, cấy giống theo tỉ lệ đã khảo sát ở thí nghiệm 1 vào dịch sữa. Lên men ở 440C và ủ ở thời gian đã khảo sát được ở thí nghiệm T. Thí nghiệm lặp lại 3 lần và bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. 3.6.5. Khảo sát tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng không đường a) Mục đích Phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi nhằm tạo ra dịch sữa tăng hàm lượng protein và làm cho sản phẩm sữa chua có mùi thơm đường lactic trong sữa bò và vị béo hơn. Sơ đồ 3.7. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát tỉ lệ phối chế sữa Guar gum (Đã chọn ở TN1) Lên men (440C) Làm lạnh (40C) Sản Tỉ lệ Sữa đậu nành:UHT là (Đã chọn ở TN2) Đường sacharose Thời gian lên men (Đã chọn ở TNT) Men giống 45 b) Bố trí thí nghiệm Bảng 3.5. Bố trí thí nghiệm một yếu tố tỉ lệ phối chế được mô tả theo bảng Thí nghiệm 3 (TN3) Sau nhân giống cấp 2 Strep.thermophilus :L.bulgaricus (1:1) Tỉ lệ phối chế sữa đậu nành: UHT Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm trung bình cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm A = (9:1) B = (8:2) C = (7:3) c) Chỉ tiêu theo dõi pH sản phẩm Kết quả đánh giá cảm quan về cấu trúc, mùi, và vị sản phẩm d) Các bước tiến hành (Đã chọn ở TN1) Lên men (440C) Làm lạnh (40C) Sản Dịch sữa (Đã chọn ở TN3) (Đã chọn ở TN2) Đường sacharose Guar gum Sơ đồ 3.8. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát tỉ lệ Guar gum Thời gian lên men (Đã chọn ở TNT) Men giống cấp 46 Chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau: Cố định tỉ lệ giống hỗn hợp bổ sung đã chọn ở TN1, tỉ lệ đường ở TN2, thời gian lên men đã chọn ở TNT, chọn tỉ lệ bổ sung Guar gum dạng hoà tan ngẫu nhiên với tỉ lệ 0,2%, tiến hành khảo sát tỉ lệ phối chế sữa đậu nành : tươi tiệt trùng với tỉ lệ lần lượt là A = (9:1); B = (8:2); C = (7:3). Lên men ở 440C và ủ ở thời gian đã khảo sát được ở thí nghiệm T. Thí nghiệm lặp lại 3 lần và bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. 3.6.6. Khảo sát tỉ lệ chất ổn định bổ sung – Guar gum a) Mục đích Sau khi lên men, cấu trúc sữa chua chưa đạt được trạng thái tốt nhất: cấu trúc chưa đông mịn, sản phẩm vẫn bị tách nước và cấu trúc không bền vững. Vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát tỉ lệ bổ sung Guar gum để cấu trúc sản phẩm đạt được trạng thái tốt nhất. b) Bố trí thí nghiệm Bảng 3.6. Bố trí thí nghiệm một yếu tố tỉ lệ chất ổn định được mô tả theo bảng 47 Thí nghiệm 4 (TN4) Sau nhân giống cấp 2 Strep.thermophilus:L.bulgaricus (1:1) Tỉ lệ Guar gum (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm trung bình cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 0,2 0,3 0,4 c) Chỉ tiêu theo dõi Theo dõi pH Đánh giá cảm quan sản phẩm d) Cách tiến hành Chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau: Cố định tỉ lệ giống hỗn hợp bổ sung đã chọn ở TN1, tỉ lệ đường ở TN2, thời gian lên men đã chọn ở TNT, tỉ lệ phối chế sữa đậu nành : tươi tiệt trùng đã chọn được ở TN3. Thay đổi tỉ lệ Guar gum nhằm khảo sát ảnh hưởng của chúng lên cảm quan sản phẩm với các tỉ lệ bổ sung lần lượt là 0,2%; 0,3%; 0,4%. Vì Guar gum chỉ hòa tan ở nhiệt độ cao nên cho vào các cốc nhỏ, thêm một ít nước cất rồi đun cách thủy cho đến khi tan hết. Sau đó bổ sung các tỉ lệ Guar gum vào dịch sữa rồi đem đi đồng hóa lần lượt. Tiếp theo, cấy giống theo tỉ lệ đã khảo sát ở thí nghiệm 1 vào dịch sữa. Lên men ở 440C và ủ ở thời gian đã khảo sát được ở thí nghiệm T. Thí nghiệm lặp lại 3 lần và bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. 3.6.7. Khảo sát tỷ lệ dịch tảo Spirulina bổ sung a) Mục đích (Đã chọn ở TN1) Lên men (440C) Làm lạnh (40C) Sản Dịch sữa (Đã chọn ở TN3) (Đã chọn ở TN2) Đường sacharose Guar gumTỉ lệ dịch tảo Sơ đồ 3.9. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát tỉ lệ tảo Thời gian lên men (Đã chọn ở TNT) Mengiống cấp 2 48 Đậu nành sau khi lên men vẫn còn mùi đậu đặc trưng, chúng tôi tiến hành khảo sát tỉ lệ bổ sung tảo nhằm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tảo đến màu, mùi, vị sản phẩm và có giá trị dinh dưỡng tương tốt. b) Bố trí thí nghiệm Bảng 3.7. Bố trí thí nghiệm một yếu tố tỉ lệ dịch tảo được mô tả theo bảng Thí nghiệm 5 (TN5) Sau nhân giống cấp 2 Strep.thermophilus:L.bulgaricus (1:1) Tỉ lệ tảo (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm trung bình cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 6 8 10 c) Chỉ tiêu theo dõi Đánh giá cảm quan về cấu trúc, màu, mùi vị sản phẩm d) Cách tiến hành KL1KL1 – KL2 H = x 100% 49 Trước khi tiến hành thí nghiệm khảo sát, chúng tôi tiến hành chuẩn bị dịch tảo như sau: · Xử lý bột tảo: Bột tảo được cân và pha vào nước theo tỉ lệ 2,4g tảo / 80 ml nước cất ấm ( khoảng 40- 50OC), đồng hóa trong 5 phút, lọc lấy dung dịch tảo, thanh trùng ở 700C, 15 phút sau đó bổ sung vào dịch sữa. · Tính hiệu suất Dịch tảo sau khi đồng hoá đem đi lọc, thu được dịch tảo sử dụng bổ sung vào sữa, còn bã tảo đem sấy ở 1020C cho đến khi khối lượng không đổi thì cân khối lượng tính hiệu suất. m tảo ban đầu là KL1 Sau khi lọc và sấy, khối lượng tảo còn lại là KL2 Vậy hiệu suất tính được Chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau: Cố định tỉ lệ giống hỗn hợp bổ sung đã chọn ở TN1, tỉ lệ đường ở TN2, thời gian lên men đã chọn ở TNT, tỉ lệ phối chế sữa đậu nành : tươi tiệt trùng đã chọn được ở TN3, tỉ lệ bổ sung Guar gum đã chọn được ở TN4, tiến hành khảo sát tỉ lệ tảo Spirulina bổ sung lần lượt theo tỉ lệ khảo sát là: 6%, 8%, 10%. Lên men ở 440C và ủ ở thời gian đã khảo sát được ở thí nghiệm T. Thí nghiệm lặp lại 3 lần và bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. 3.6.8. Đánh giá thị hiếu Nhằm xác định mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm mới “Sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina”, chúng tôi tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm theo phương pháp cho điểm theo thị hiếu về màu, mùi, vị, cấu trúc. Người thử nhận được mẫu sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina, thử nếm và cho điểm theo thang điểm sau: 1: Rất chán 2: Khá chán 3: Chán 4: Hơi chán 6: Hơi thích 7: Thích 8: Khá thích 9: Rất thích 5: Không chán, không thích 3.6.9. Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm 50 Sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ 40C Theo dõi pH, màu, mùi, vị, cấu trúc và số lượng vi khuẩn lactic trong sản phẩm theo các ngày bảo quản để chọn ra được thời gian bảo quản tối ưu cho sản phẩm (sản phẩm vừa đạt về chất lượng cảm quan vừa đạt được giá trị dinh dưỡng khỏe về probiotic) Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm là sau: 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12,14, 16, 18 (ngày) CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Quan sát hình thái và xây dựng đường cong sinh trưởng của vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus 4.1.1. Quan sát đại thể Hình 4.2: Hình dạng khuẩn lạc L.bulgaricus Hình 4.1.Hình dạng khuẩn lạc vi khuẩn Streptococcus thermophilus 51 Chúng tôi tiến hành nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus trên môi trường MRSA ở nhiệt độ phòng (370C). Sau thời gian nuôi 48 giờ, chúng tôi quan sát đại thể hình dạng khuẩn lạc vi khuẩn như sau: 4.1.1.1. Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus Khuẩn lạc của vi khuẩn Lactobacilus bulgaricus được nuôi cấy trên môi trường MRSA có dạng tròn nhỏ, màu trắng sữa, ở giữa dày hơn phần mép, có đường kính khoảng 3-4mm. Sau 48 giờ, khuẩn lạc có màu vàng 4.1.1.2. Vi khuẩn Streptococcus thermophilus Khuẩn lạc của vi khuẩn Streptococcus thermophilus có dạng tròn nhỏ, màu trắng đục. 4.1.2. Quan sát vi thể 4.1.2.1. Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus Sau khi quan sát đại thể, chúng tôi tiến hành nhuộm Gram để quan sát vi thể. Sau khi nhuộm gram, tế bào vi khuẩn L. bulgaricus được quan sát dưới kính hiển vi với vật kính x40. Tế bào vi khuẩn L. bugaricus có dạng que, bắt màu gram dương. Hình 4.3. Hình dạng vi khuẩn L. bugaricus dưới kính Hình 4.4. Hình dạng vi khuẩn Strep.thermophilus dưới 52 4.1.2.2. Vi khuẩn Streptococcus thermophilus Sau khi nhuộm gram, tế bào vi khuẩn Streptococcus thermophilus được quan sát dưới kính hiển vi với vật kính x40. Tế bào vi khuẩn Streptococcus thermophilus có dạng cầu, bắt màu gram dương. 4.1.3. Xây dựng đường cong tăng trưởng của Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS broth. Theo quy luật tự nhiên, bất kì vi sinh vật nào trong quá trình sinh trưởng và phát triển đều trải qua 4 giai đoạn. Đó là giai đoạn: - Tiềm phát - Phát triển 53 - Cân bằng - Suy vong. Chúng tôi tiến hành dựng đường cong sinh trưởng của vi khuẩn Strep. thermophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS broth, nhằm mục đích nghiên cứu định tính vi sinh vật theo thời gian và xác định thời điểm mật độ tế bào đạt cực đại để từ đó tiếp tục tăng sinh trong môi trường sữa. Vi khuẩn được nuôi cấy trong môi trường MRS ở nhiệt độ 370C, pH = 5,7. Giống được cấy trực tiếp từ ống thạch nghiêng. Bảng 4.1. Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L.bulgaricus và Streptoccocus thermophilus theo thời gian nuôi cấy trong môi trường MRS Thời gian (giờ) Mật độ vi khuẩn L.bulgaricus Log (CFU/ml) Mật độ vi khuẩn Strep.thermophilus Log (CFU/ml) 0 1,89 5 3 2,33 5,3 6 4,81 6 9 6,08 6,95 12 7,3 7,08 15 8,33 7,15 18 8,37 8,2 21 8,34 8,08 24 8,3 8,18 27 8,28 8 30 8,22 7,7 33 7,8 6,96 36 7,31 6 54 Sau quá trình khảo sát chúng tôi đã lập được đường cong sinh trưởng của vi khuẩn L.bulgaricus và Streptoccocus thermophilus. Quá trình sinh trưởng và phát triển của hai chủng vi khuẩn này được thể hiện bởi đồ thị 4.1 và đồ thị 4.2 Đồ thị 4.1. Đường cong sinh trưởng của L.bulgaricus trong môi trường MRS Nhận xét đồ thị 4.1 Từ đường cong sinh trưởng của vi khuẩn Strep. thermophilus chúng tôi nhận thấy: · Pha tiềm phát kéo dài trong khoảng 2 - 3 giờ đầu, do số lượng tế bào vi khuẩn tăng lên không đáng kể. Trong pha tiềm phát các tế bào vi khuẩn còn trẻ, nhanh chóng thích nghi với môi trường MRS broth trong thời gian ngắn. · Từ 3 - 15 giờ, vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa, vi khuẩn sinh sản mạnh, sinh khối tăng nhanh, theo đường thẳng (gần như tuyến tính). Số lượng tế bào vi khuẩn đạt cực đại ở 15 giờ, là thời điểm bắt đầu pha cân bằng. Đồ thị 4.2. Đường cong sinh trưởng của Strep.thermophilus 55 · Pha cân bằng kéo dài từ 18 - 30 giờ, trong pha này sự sinh sản vẫn tiếp tục diễn ra ở một số tế bào trong môi trường nuôi cấy, tổng số tế bào mới được sinh ra bằng với tổng số tế bào chết, các chất dinh dưỡng trong môi trường bắt đầu cạn kiệt, cùng với sự tích lũy nhiều acid lactic có thể gây ức chế sự phát triển của chính vi khuẩn. · Sau 30 giờ mật độ tế bào giảm dần, bắt đầu pha suy vong, do hàm lượng chất dinh dưỡng trong môi trường cạn kiệt, sự cạnh tranh các chất dinh dưỡng của vi khuẩn diễn ra, cùng với sản phẩm của quá trình trao đổi chất, đã ức chế sự phát triển của vi khuẩn nên số lượng tế bào sinh ra ít hơn số lượng tế bào mất đi. Nhận xét đồ thị 4.2 Từ đường cong sinh trưởng của vi khuẩn Strep.thermophilus chúng tôi nhận thấy: Pha tiềm phát của Strep.thermophilus cũng kéo dài trong khoảng 2 - 3 giờ đầu. Trong 3-18 giờ tiếp theo là pha cấp số. Và số lượng tế bào đạt cực đại ở 18 giờ. Pha cân bằng diễn ra trong 18 - 30 giờ. Sau 30 giờ là pha suy vong của vi khuẩn. Kết luận: Chúng tôi thu nhận sinh khối vi khuẩn L. bulgaricus sau 15 giờ. Thu nhận sinh khối Strep.thermophilus sau 18 giờ. 4.2. Khảo sát thời gian lên men bởi hỗn hợp sinh khối Để tiến hành khảo sát thời gian lên men để chọn ra thời gian lên men tối ưu nhất, với tỉ lệ vi khuẩn Strep. Thermophilus và L. Bulgaricus sử dụng để bổ sung vào dịch sữa. 56 Chúng tôi chọn thời điểm thu sinh khối vi khuẩn Strep.thermophilus và L.bulgaricus lúc vi khuẩn sinh trưởng, phát triển mạnh nhất, trước khi chuẩn bị bước sang giai đoạn cân bằng. Vì vậy, dựa vào đường cong sinh trưởng cả hai vi khuẩn, chúng tôi tiến hành thu sinh khối vi khuẩn trên môi trường MRS ở thời điểm L. bulgaricus 15 giờ, Strep.thermophilus sau 18 giờ. Sau khi nuôi cấy, hỗn hợp sinh khối của hai vi khuẩn L. bulgaricus và Strep.thermophilus trên theo tỉ lệ 1:1 (v/v) bổ sung vào dịch sữa đậu nành (100%) (theo tài liệu tham khảo số [4] – Phạm Nguyễn Quỳnh Như, [29]). Sau quá trình khảo sát chúng tôi thu nhận được kết quả các chỉ tiêu theo dõi của quá trình lên men sau mỗi thời gian lên men như sau: Bảng 4.2. Kết quả theo thời gian lên men bởi hỗn hợp sinh khối Thí nghiệm T (TNT) Sau nhân giống cấp 2 Strep.th ermoph ilus :L.bulg aricus (1:1) Thời gian (ngày) Chỉ tiêu theo dõi pH Đặc điểm cảm quan 0 6,45 Chưa đông, dạng lỏng 1 5,79 Chưa đông, dạng lỏng 2 5,12 Cấu trúc bắt đầu sệt, mùi chua nhẹ, vị đậu và ngọt nhiều. 3 4,64 Cấu trúc đặc lại, bề mặt láng, mùi chua mạnh, vị chua nhẹ, vị đậu và béo nhiều. 4 4,15 Sản phẩm sánh đặc lại, mùi chua mạnh, vị chua hài hòa, vị đậu và béo nhiều 5 3,93 Sản phẩm có vị chua, mùi chua mạnh kết hợp với mùi thơm của đậu nành, vị béo giảm. 6 3,7 Sản phẩm có cấu trúc ổn định nhưng vị quá chua, cảm quan kém. Chúng tôi lập được bảng biến thiên pH của dịch sữa theo thời gian lên men như sau 57 Đồ thị 4.3. Kết quả pH của dịch sữa theo thời gian lên men Nhận xét: Bằng đánh giá cảm quan chúng tôi nhận thấy sản phẩm sau 3 và 4 giờ lên men có cảm quan về mùi và vị giống nhau nhưng khác nhau về cấu trúc sản phẩm. Kết hợp 2 yếu tố: pH, cảm quan chúng tôi chọn thời gian lên men sản phẩm là 4 giờ là tốt nhất. Kết luận: Dựa vào sự biến thiên pH trong dịch sữa và kết quả đánh giá cảm, chúng tôi quyết định chọn thời gian lên men dịch sữa là 4 giờ. 4.3. Khảo sát nồng độ giống cấy Chúng tôi tiến hành thí nghiệm: Sữa đậu nành 100%, chọn tỉ lệ ngẫu nhiên tỉ lệ đường 10%, Guar gum 0,2%, sau đó tiến hành bổ sung lần lượt các tỉ lệ giống khác nhau và thực hiện quá trình lên men 440C, 4 giờ. 58 Kết quả sau 4 giờ lên men, chúng tôi tiến hành đo pH và đánh giá cảm quan thu nhận được kết quả (phụ lục 4) và kết quả đã xử lý được trình bày ở bảng 4.4 Bảng 4.4. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ giống cấy Thí nghiệm 1 (TN1) Sau nhân giống cấp 2 Strep.th ermoph ilus :L.bulg aricus (1:1) Tỉ lệ giống cấy (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 6 4,85 -42,5a Sản phẩm có mùi đậu mạnh, chua ít, cấu trúc sữa lỏng. 8 4,20 51,0b Sản phẩm có mùi thơm của sữa chua hài hòa với mùi đậu nhẹ, vị chua ngọt khá đặc trưng của mùi sữa chua, cấu trúc sữa đông mịn khá tốt. 10 3,98 -8,5a Sản phẩm có mùi thơm của sữa chua có thoảng mùi đậu, vị chua gắt, cấu trúc đông mịn khá tốt. Ghi chú: Trong cùng một hàng, các số mang cùng chữ cái thì khác biệt không có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P>0,05). Với F=6.07 và P-value =0,0067 Từ bảng 4.4 chúng tôi lập được biểu đồ pH theo tỉ lệ giống như sau: 59 Biểu đồ 4.1. Biến thiên giá trị pH theo nồng độ giống cấy Nhận xét: Sử dụng phần mềm Stagraphics xử lý điểm cảm quan theo tỉ lệ giống bổ sung, kết quả tỷ lệ giống bổ sung khác nhau ảnh hưởng có ý nghĩa đến kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm ở độ tin cậy 95% ( P<0,05). Và nghiệm thức tỉ lệ giống bổ sung 8% có điểm trung bình cảm quan cao nhất và khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% (F=6,07 và P-value =0,0067) theo trắc nghiệm LSD ( P<0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại nên chúng tôi chọn tỉ lệ giống bổ sung là 8% 8% 6% 10% Hình 4.5. Khảo sát nồng độ giống 6% 8% 10% 60 Kết luận: Chúng tôi chọn tỉ lệ giống bổ sung là 8% làm thông số cố định cho các thí nghiệm tiếp theo. 4.4. Khảo sát tỉ lệ đường Chúng tôi tiến hành thí nghiệm: Sữa đậu nành 100%, tỉ lệ giống cấy là 8% đã chọn ở TN1, chọn ngẫu nhiên tỉ lệ Guar gum 0,2%, sau đó tiến hành bổ sung lần lượt các tỉ lệ đường khác nhau và thực hiện quá trình lên men 440C, 4 giờ (đã chọn được ở TNT). Kết quả sau 4 giờ lên men, chúng tôi tiến hành đo pH và đánh giá cảm quan thu nhận (phụ lục 4) và xử lý kết quả được trình bày ở bảng 4.5 Bảng 4.5. Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung đường Thí nghiệm 2 (TN2) Sau nhân giống cấp 2 Strep.therm ophilus :L.bulgaricu s (1:1) Tỉ lệ đường (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 10 4,29 -34,0a Sản phẩm có vị chua nhiều, hơi lợ, vị ngọt nhẹ, khó ăn, cấu trúc đông mịn khá tốt, có thể chấp nhận được 61 12 4,21 51,0b Sản phẩm có vị chua ngọt hài hòa, cấu trúc đông mịn tốt. 14 4,17 -17a Sản phẩm có vị ngọt đậm, ít chua,cấu trúc đông mịn tốt Ghi chú: Trong cùng một hàng, các số mang cùng chữ cái thì khác biệt không có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P>0,05). Với F=5,25 và P-value = 0,0119 Từ bảng 4.5 Chúng tôi lập được biểu đồ pH theo tỉ lệ đường saccharose như sau: Biểu đồ 4.2. Biến thiên giá trị pH theo tỉ lệ đường Nhận xét · Kết quả xử lý ảnh hưởng của tỉ lệ đường lên cảm quan bằng phần mềm Stagraphics cho thấy tỷ lệ đường bổ sung khác nhau ảnh hưởng có ý nghĩa đến kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm ở độ tin cậy 95% (Với F=5,25 và P-value = 0,0119 <0,05). Nghiệm thức tỉ lệ đường bổ sung 12% có điểm trung bình cảm quan cao 62 nhất và khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P<0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại nên chúng tôi chọn tỉ lệ giống bổ sung là 12%. Kết luận: Sau khi tiến hành khảo sát đánh giá, chúng tôi quyết định chọn tỉ lệ đường bổ sung 12% là thích hợp nhất và giữ làm thông số cố định cho các thí nghiệm tiếp theo. 4.5. Khảo sát tỉ lệ phối chế sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng Chúng tôi tiến hành thí nghiệm: Tỉ lệ giống cấy là 8% đã chọn ở TN1, 12% đường đã chọn ở TN2, chọn ngẫu nhiên tỉ lệ Guar gum 0,2%. Nhằm làm giảm bớt mùi đậu nành và tăng chất lượng cảm quan, chúng tôi tiến hành thay đổi tỉ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng khác nhau: A: 9 phần sữa đậu nành, 1 phần sữa tươi B: 8 phần sữa đâụ nành, 2 phần sữa tươi C: 7 phần sữa đậu nành, 3 phần sữa tươi Nhiệt độ lên men 440C, 4 giờ (đã chọn được ở TNT) Kết quả sau 4 giờ lên men, chúng tôi tiến hành đo pH và đánh giá cảm quan thu nhận (phụ lục 4) và xử lý kết quả được trình bày ở bảng 4.6 Bảng 4.6. Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ phối chế sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng Thí nghiệm 3 (TN3) Sau nhân giống cấp 2 Strep.therm ophilus :L.bulgaricu s (1:1) Tỉ lệ phối chế (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm A = (9:1) 4,10 -34,0a Sản phẩm có mùi đậu nành mạnh, cấu trúc đặc sệt, bị tách một lớp trên mặt, có vị chua hơi chát của sữa đậu nành. B = (8:2) 4,18 42,5b Sản phẩm có mùi thơm đặc trưng của sữa đậu nành kết hợp với mùi sữa tươi hài hoà vị và cấu trúc khá tốt. 63 C = (7:3) 4,15 -8,5a Sản phẩm vẫn còn mùi thơm nhẹ của mùi đậu nành, nhưng mùi của sữa bò mạnh Ghi chú: Trong cùng một hàng, các số mang cùng chữ cái thì khác biệt không có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P>0,05). Với F=3,47 và P-value = 0,0454 Dựa vào bảng 4.6. Chúng tôi lập được biểu đồ pH theo tỉ lệ phối chế như sau: Biểu đồ 4.3. Biến thiên giá trị pH theo tỉ lệ phối chế sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng Nhận xét: Tỷ lệ phối chế sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng khác nhau ảnh hưởng có ý nghĩa đến kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm ở độ tin cậy 95% ( P<0,05). Và nghiệm thức tỉ lệ phối chế 8:2 có điểm trung bình cảm quan cao nhất và khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P<0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại nên chúng tôi chọn tỉ lệ tỉ lệ phối chế 8:2 64 Kết luận: Sau khi tiến hành khảo sát đánh giá, chúng tôi quyết định chọn Tỷ lệ phối chế sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng là 8:2 làm thông số cố định cho các thí nghiệm tiếp theo. 4.6. Khảo sát tỉ lệ chất ổn định Chúng tôi tiến hành thí nghiệm: Tỉ lệ giống cấy là 8% đã chọn ở TN1, 12% đường đã chọn ở TN2, tỉ lệ phối chế sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng là 8:2 đã chọn ở TN3, chúng tôi tiến hành thay đổi tỉ lệ Guar gum bổ sung khác nhau. Thực hiện quá trình lên men 440C, 4 giờ (đã chọn ở TNT) Kết quả sau 4 giờ lên men, chúng tôi tiến hành đo pH và đánh giá cảm quan thu nhận (phụ lục 4) và xử lý kết quả được trình bày ở bảng 4.7 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của tỉ lệ Guar gum Thí nghiệm 4 (TN4) Sau nhân giống cấp 2 Strep.therm ophilus :L.bulgaricu s (1:1) Tỉ lệ Guar gum (%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 0,2 4,17 -25,5a Cấu trúc đông mịn khá tốt, nhưng vẫn hơi bị tách nước ở phần mép trên mặt, cấu trúc lỏng lẻo 0,3 4,20 42,5b Cấu trúc tốt nhất, đông mịn rất đẹp. 0,4 4,23 -17a Có cấu trúc đặc sệt lại, sữa chua có độ nhớt quá cao. Ghi chú: Trong cùng một hàng, các số mang cùng chữ cái thì khác biệt không có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P>0,05), với F=3,17 và P-value = 0,05 Chúng tôi lập được đồ thị pH theo tỉ lệ Guar gum như sau Hình 4.6. Khảo sát tỉ lệ chất ổn định 0,2% 0,3% 0,4% 65 Biểu đồ 4.4. Biến thiên giá trị pH theo tỉ lệ chất ổn định Nhận xét: Tỷ lệ chất ổn định bổ sung khác nhau ảnh hưởng có ý nghĩa đến kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm ở độ tin cậy 95% ( P<0,05). Và nghiệm thức tỉ lệ chất ổn định bổ sung là 0,3% có điểm trung bình cảm quan cao nhất và khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P<0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại nên chúng tôi chọn tỉ lệ tỉ lệ chất ổn định bổ sung là 0,3% 66 Kết luận: Sau khi tiến hành khảo sát đánh giá, chúng tôi chọn tỉ lệ chất ổn định Guar gum bổ sung là 0,3% làm thông số cố định cho thí nghiệm tiếp theo. 4.7. Khảo sát tỉ lệ tảo bổ sung Chúng tôi tiến hành thí nghiệm: Cố định thời gian lên men 4 giờ, tỉ lệ giống cấy là 8% , đường 12%, tỉ lệ phối chế sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng là 8:2, Guar gum 0,3%. Chúng tôi tiến hành bổ sung dịch tảo thay đổi ở các tỉ lệ khác nhau. Thực hiện quá trình lên men 440C, 4 giờ. Tính hiệu suất Kết quả xử lý dịch tảo: sau khi đồng hoá đem đi lọc, thu được dịch tảo sử dụng bổ sung vào sữa, còn bã tảo đem sấy ở 1020C cho đến khi khối lượng không đổi thì cân khối lượng tính hiệu suất. Khối lượng tảo ban đầu là 2,4 gam Sau khi lọc và sấy, khối lượng tảo còn lại là 1,067 gam Vậy hiệu suất dịch tảo thu được 66% Kết quả sau 4 giờ lên men, chúng tôi tiến hành đo pH và đánh giá cảm quan thu nhận (phụ lục 4) và xử lý kết quả được trình bày ở bảng 4.8 Bảng 4.8. Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ tảo Thí nghiệm 5 (TN5) Sau nhân giống cấp 2 Strep.therm ophilus :L.bulgaricu s (1:1) Tỉ lệ dịch tảo(%) Chỉ tiêu theo dõi pH Điểm cảm quan Đặc điểm cảm quan sản phẩm 6 4,14 -34,0a Sữa chua có mùi thơm nhẹ của tảo, màu xanh nhạt cấu trúc và vị ít thay đổi so với sữa chua không bổ sung dịch tảo. 67 8 4,19 51,0b Sữa chua có mùi thơm của tảo, màu xanh đậm hơn, có sự thay đổi về vị của sữa do lượng tảo bổ sung cao, cấu trúc sản phẩm ổn định, bề mặt cấu trúc đẹp. 10 4,16 -17a Sữa chua đặc mùi vị của tảo, màu xanh dương đậm,cấu trúc khá tốt. Ghi chú: Trong cùng một hàng, các số mang cùng chữ cái thì khác biệt không có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P>0,05). Với F=5,25 và P-value = 0,0119 Chúng tôi lập được đồ thị pH theo tỉ lệ tảo như sau Biểu đồ 4.5. Biến thiên giá trị pH theo tỉ lệ tảo bổ sung Hình 4.7. Bổ sung 6% tảo Hình 4.8. Bổ sung 8% tảo Hình 4.9. Bổ sung 10% tảo 8%6% 10% 68 Nhận xét: Tỷ lệ tảo bổ sung khác nhau ảnh hưởng có ý nghĩa đến kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm ở độ tin cậy 95% (F=5,25 và P-value = 0,0119 <0,05). Và nghiệm thức tỉ lệ bổ sung là 8% có điểm trung bình cảm quan cao nhất và khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% theo trắc nghiệm LSD ( P<0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại nên chúng tôi chọn tỉ lệ tảo bổ sung là 8% Kết luận: Sau khi tiến hành khảo sát đánh giá, chúng tôi quyết định chọn tỉ lệ tảo bổ sung là 8% làm kết quả của thí nghiệm. 4.8. Kết quả đánh giá thị hiếu Nhằm xác định mức độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm mới Sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina, tiến hành đánh giá cảm quan sản phẩm theo phương pháp cho điểm theo thị hiếu về màu, mùi, vị, cấu trúc. Người thử được nhận mẫu sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina, thử nếm và cho điểm theo thang điểm sau: 1: Rất chán 2: Khá chán 3: Chán 4: Hơi chán 6: Hơi thích 7: Khá thích 8: Thích 9: Rất thích 5: Không chán, không thích Và thu được điểm trung bình cảm quan của các yếu tố như sau: Kết quả đánh giá thị hiếu 50 người được trình bày ở bảng 4.15 Bảng 4.9. Điểm đánh giá thị hiếu trung bình của người thử đặc tính của sản phẩm Điểm trung bình ưa thích về Hình 4.10. Sản phẩm đánh giá thị hiếu 69 Màu Mùi Vị Cấu trúc Ưa thích chung 7,06 7,42 7,58 7,64 7,46 Đồ thị 4.11. Biến thiên điểm trung bình cảm quan Đối với sản phẩm thử nghiệm nghiên cứu, chỉ tiêu về cấu trúc được người thử ưa thích nhất, thấp nhất là về chỉ tiêu màu, mùi. 70 Điểm trung bình đối với các chỉ tiêu nghiên cứu dao động trong khoảng từ 7 – 8. Như vậy, mức độ ưa thích người thử đối với mẫu nghiên cứu trong khoảng khá thích đến thích. Nhìn chung, sản phẩm cũng được người thử khá thích, và có khả năng chấp nhận sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina mà chúng tôi đang thử nghiệm sản xuất. 4.9. Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm Chúng tôi tiến hành bảo quản sản phẩm ở 40C trong thời gian 18 ngày. Trong thời gian bảo quản chúng tôi tiến hành theo dõi các chỉ tiêu pH, độ acid và số lượng vi khuẩn lactic trong sản phẩm, cứ sau 2 ngày kiểm tra các chỉ tiêu trên và thu được kết quả như sau Bảng 4.10. Kết quả khảo sát số lượng vi sinh vật, pH và độ acid theo thời gian bảo quản Thời gian (ngày) Số lượng vi sinh vật (CFU/ ml) Log số lượng vi sinh vật pH Độ acid (0T) 0 1,42.109 9,15 4,22 0,441 2 1,51.109 9,17 4,19 0,477 4 1,45.109 9,16 4,17 0,531 6 1,39.109 9,14 4,17 0,558 8 1,33.109 9,12 4,15 0,576 10 1,24.109 9,09 4,13 0,585 12 7,00.108 8,84 4,11 0,612 71 14 4,26.108 8,63 4,08 0,630 16 2,88.108 8,46 4,03 0,657 18 1,68.108 8,22 3,98 0,675 Từ bảng 4.14. chúng tôi lập được các đồ thị sau Đồ thị 4.4. Biến thiên số lượng vi sinh vật theo thời gian bảo quản 72 Đồ thị 4.5. Biến thiên pH theo thời gian bảo quản Qua Bảng 4.14, đồ thị 4.9; đồ thị 4.10; đồ thị 4.11 chúng tôi có nhận xét như sau Số lượng vi khuẩn lactic trong sản phẩm là trên 108 CFU/ml trong thời gian chúng tôi khảo sát, đảm bảo số lượng vi khuẩn probiotic cung cấp cho cơ thể ( > 107 CFU/ml). Trong thời gian bảo quản mỗi tế bào vi khuẩn tiếp tục sử dụng chất dinh dưỡng trong dịch sữa để duy trì sự sống cho bản thân đồng thời sinh ra một lượng acid lactic lớn làm tăng độ acid. Sau thời gian bảo quản 10 ngày, pH của sữa chua giảm đều, mạnh gần như tỉ lệ thuận với sự giảm độ acid. Đồng thời chúng tôi nhận thấy số lượng vi khuẩn cũng giảm mạnh, lí do vi khuẩn đã sử dụng gần hết chất dinh dưỡng và bị acid lactic sinh ra ức chế làm chậm lại sự sinh trưởng phát triển của chúng. Dựa vào đồ thị biến thiên số lượng 2 vi khuẩn theo thời gian, chúng tôi nhận thấy sau ngày thứ 10 số lượng vi sinh vật có xu hướng giảm. Vì vậy chúng tôi chọn thời gian bảo quản tối ưu của sản phẩm là 10 ngày. 73 4.10. Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh và hóa học 4.10.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh Bảng 4.11. Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả kiểm tra Tổng số vi khuẩn hiếu khí Tổng số nấm men, nấm mốc Coliforms E.coli CFU/g CFU/g CFU/g CFU/g 1,0 x103 <10 <10 <10 Nhận xét: Tổng số vi khuẩn hiếu khí trong sản phẩm là 1,0 x 103 < 104 (CFU/g) trong mức cho phép. Tổng số nấm men, nấm mốc trong sản phẩm là <10 (CFU/g) Coliforms < 10 (CFU/g) E.coli < 10 (CFU/g) TheoTCVN 7030:2002 quy định kỹ thuật đối với sữa chua thì các chỉ tiêu trên nằm trong giới hạn cho phép. Kết luận Các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina là chấp nhận được. Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua, được qui định trong bảng 4.17 74 Bảng 4.12. Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua theo TCVN 7030:2002 Tên chỉ tiêu Mức cho phép Không xử lý nhiệt Xử lý nhiệt 1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí (CFU/g) 104 10 2. Nhóm Coliform (CFU/g) 10 0 3. Staphylococcus aureus (CFU/g) 0 0 4. E.Coli (CFU/g) 0 0 5. Salmonella (CFU/g) 0 0 6. Nấm men và nấm mốc (CFU/g) 10 0 4.10.2. Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa học Bảng 4.13. Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu hóa học Chỉ tiêu Kết quả kiểm tra Hàm lượng chất khô không chứa chất béo (% khối lượng, không nhỏ hơn) 4,2 (g/100g) Chất béo 2,12 (g/100g) pH 4,19 Độ acid 750T Nhận xét: Độ acid của sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo kiểm tra được sau khi kết thúc quá trình lên men là 750T .Như vậy, độ acid này nằm trong giá trị được chấp nhận. Tỉ lệ béo của sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina là 2,12% > 2% , đạt yêu cầu của TCVN 7030:2002 Bảng 4.14. Các chỉ tiêu lý - hoá của sữa chua theo TCVN 75 Tên chỉ tiêu Mức yêu cầu Hàm lượng chất khô không chứa chất béo (% khối lượng, không nhỏ hơn) 8,2 Hàm lượng chất béo (% khối lượng) > 2,0 Độ axit (0T ) 75 - 140 Kết luận: TheoTCVN 7030:2002 quy định kỹ thuật đối với sữa chua thì các chỉ tiêu trên nằm trong giới hạn cho phép. Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu về vi sinh và hoá lý của sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina là chấp nhận được. CHƯƠNG 5 76 KẾT KUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận · Sau quá trình thí nghiệm, chúng tôi đã đạt được một số kết quả sau: · Nuôi và giữ giống vi khuẩn L.bulgaricus và Streptoccocus thermophilus · Xây dựng đường cong sinh trưởng của L.bulgaricus và Streptoccocus thermophilus. . · Dựa vào đường cong sinh trưởng chúng tôi tiến hành thu sinh khối vi khuẩn L.bulgaricus lúc và Streptoccocus thermophilus. . Nghiên cứu quá trình lên men sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina với các thông số kỹ thuật cho quá trình lên men là: · Nồng độ giống cấy là 8% · Thời gian lên men là 4 giờ · Nhiệt độ lên men là 440C · Tỉ lệ men giống cấy vào sữa là 8% · Hàm lượng đường saccharose bổ sung là 12% · Tỉ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng là 8:2 · Tỉ lệ bổ sung chất ổn định guar gum là 0,3% · Tỉ lệ dịch tảo bổ sung 8% · Đưa ra quy trình sản xuất thử nghiệm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina · Thời gian bảo quản sản phẩm tối ưu cho sản phẩm là 10 ngày · Phân tích thành phần dinh dưỡng (protid = 4,2 (g/100g); lipid = 2,12 (g/100g) · Điểm trung bình về thị hiếu của người tiêu dùng đối với sản phẩm “Sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina” là 7,46 trong khoảng khá thích – thích. Sơ đồ 5.1. Quy trình đề nghị Đồng hóa Phối trộn Đậu nành Ủ (440C, 4giờ) Sản phẩm Rót hủ Lên men Thanh trùng (900, 10 phút) Xử lý Tảo Spirulina Dịch tảo 8% Gia nhiệt Ngâm (8giờ, tỉ lệ đậu nước 1:2) Chần (5 phút,800C) Xay nóng (tỉ lệ đậu nước 1:6) Lọc Tách vỏ Làm nguội Chất nhũ hóa 0,3%Dịch sữa Đường12 % Sữa đậu nành:UHT= 8:2 Men giống 8% 77 5.1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất đề nghị Hình 4.11. Trình bày sản phẩm 78 5.1.2. Tính giá thành sản phẩm Bảng 4.15. Tính giá thành sản phẩm dự kiến STT Thành phần Số lượng Giá Thành tiền (vnđ) 1 Đậu nành 1kg 20,000/kg 20,000 2 Đường 960g 20,000/kg 19,000 3 Sữa tươi 1,6 lít 15,000/l 24,000 4 Tảo 19,2g 60,000/30g 38,400 5 Guar gum 24g 100,000/kg 2,400 6 Giống vi khuẩn 640ml men cái - 9,600 7 Hủ 100 hủ 200đ/ hủ 20,000 Thành phẩm 133,400 Hệ số tăng giá 3,2 Giá thành sản phẩm (100 hủ) 426,800 79 Giá thành sản phẩm dự tính bán ra thị trường là 426,000 vnđ/ hũ thấp hơn so với giá bán sản phẩm sữa chua Vinamik. 5.2. Kiến nghị. Vì thời gian nghiên cứu có hạn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Để sản phẩm sữa chua đậu nành bổ sung tảo Spirulina hoàn thiện hơn và có thể phân phối trên thị trường, chúng tôi có một số kiến nghị sau: - Nghiên cứu phương pháp nâng cao hiệu suất sử dụng dịch tảo bổ sung. - Nghiên cứu thử nghiệm bổ sung tảo tươi - Nghiên cứu phối chế sữa chua đậu nành bổ sung tảo với hương lá dứa, hương trà xanh, dịch trái cây, mật ong, ….. để cải thiện màu, mùi, vị để sản phẩm được đa dạng, phù hợp với sở thích và thị hiếu của nhiều người hơn. - Nghiên cứu thử nghiệm các phụ gia thực phẩm như các chất ổn định khác: Các loại tinh bột biến tính, gelatin, gum arabic, caragenan,… lên cấu trúc, độ nhớt của sản phẩm