Đang tải... (xem toàn văn)
Tiến hành nghiên cứu chế biến sữa chua với trọng tâm giải quyết các vấn đề liên quan đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Trên cơ sở đó tôi tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây:Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu của sữa đến quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn đến quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua.Tối ưu hóa ba đại lượng nồng độ chất khô ban đầu của sữa, tỷ lệ giống vi khuẩn và thời gian lên men theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm.Xác định tỉ lệ phối trộn dâu và pectin thích hợp cho sản phẩm yaourt dạng sệt có bổ sung
GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Giới Thiệu Chương SVTH: Trần Thị Liên Hoa 1 1 GIỚI THIỆU GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Giới Thiệu 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Là sản phẩm phổ biến nhất trong sản phẩm sữa lên men và có mặt trên khắp thế giới. Hương vị yaourt khác nhau do sản phẩm có độ acid khác nhau và hàm lượng những chất dễ bay hơi khác [26]. Sữa chua chứa acid lactic do kết quả của quá trình lên men đường lactose sẽ làm tăng khả năng tiêu hóa của con người, đặc biệt sự chuyển hóa thức ăn giàu P, Ca. Sữa chua có hương vị thơm ngon đặc trưng là do quá trình lên men phụ tạo hương cho sản phẩm như diacetyl, acetoin, acetaldehyde và một số ester khác …Trong sữa chua chứa một lượng lớn vitamin nhóm B, vitamin PP, …, một lượng lớn vi khuẩn lactic mà những vi khuẩn này khi vào ruột sẽ cạnh tranh với vi khuẩn gây thối có trong ruột già làm hạn chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối và tránh được các độc tố xâm nhập vào máu đầu độc cơ thể. Ngoài ra sữa chua giúp phục hồi hệ vi sinh vật đường ruột có lợi cho cơ thể đối với những bệnh nhân nhiễm khuẩn dùng kháng sinh liều cao và dài ngày [9]. Do giá trị dinh dưỡng cao và tác dụng hổ trợ tiêu hóa mà sữa chua ngày càng trở nên thông dụng với người Việt Nam. Để đáp ứng nhu cầu tốt hơn, làm phong phú thêm về mặt hàng sữa chua, tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu quá trình lên men trong sản xuất sữa chua dâu có bổ sung DHA”. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Tiến hành nghiên cứu chế biến sữa chua với trọng tâm giải quyết các vấn đề liên quan đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Trên cơ sở đó tôi tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây: 0 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu của sữa đến quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua. 1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn đến quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua. 2 Tối ưu hóa ba đại lượng nồng độ chất khô ban đầu của sữa, tỷ lệ giống vi khuẩn và thời gian lên men theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm. 3 Xác định tỉ lệ phối trộn dâu và pectin thích hợp cho sản phẩm yaourt dạng sệt có bổ sung DHA. SVTH: Trần Thị Liên Hoa 2 GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan SVTH: Trần Thị Liên Hoa 3 2 TỔNG QUAN Chương GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan 2.1 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA Sữa lên men là kết quả của quá trình hoạt động của vi sinh vật, làm thay đổi các thành phần bình thường có trong sữa mà đặc trưng là quá trình hình thành acid lactic từ đường lactose và trong một số sản phẩm đặc biệt có cả sự tạo thành ethanol. Thành phần protit có trong sữa bị pepton hóa nên làm tăng khả năng tiêu hóa. Sản phẩm sữa lên men được ưu chuộng từ lâu đặc biệt đối với người dân vùng Trung Đông. Ở các nước Tây Âu, sản phẩm sữa lên men được tiêu thụ khá phổ biến, từ đầu thế kỷ XX. Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men ngày một thêm đa dạng, phong phú dưới nhiều tên gọi và cách trang trí bao bì khác nhau có tác dụng quyết định đến sự lựa chọn loại sản phẩm ở người tiêu dùng. Tuy nhiên trong các sản phẩm lên men, sữa chua vẫn chiếm vị trí hàng đầu bởi chất lượng và sở thích cùng với tính giải khát của sản phẩm [15]. Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại. Cấu trúc và mùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng của khánh hàng tại các nước khác nhau. Sản phẩm yaourt có thể được phân loại như sau [5]: - Yaourt truyền thống ( sét stype): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm. - Yaourt dạng khuấy ( stirred type) : Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. Yaourt dạng khuấy không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như yaourt truyền thống. - Yaourt uống (drinking type) : Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. Người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm. - Yaourt lạnh ( frozen type) : Sản phẩm có dạng tương tự như kem. Quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp lên men sẽ được xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm, rồi bao gói. - Yaourt cô đặc ( concentrated yaourt) : Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm. Trong quá trình cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm. SVTH: Trần Thị Liên Hoa 4 GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan 2.2 GIỚI THIỆU VỀ SỮA NGUYÊN LIỆU Hiện nay ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới sản xuất các sản phẩm sữa chua trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu. Tuy nhiên sản phẩm từ sữa dê, sữa cừu trên thị trường không đáng kể. Ở nước ta sữa bò là nguồn nguyên liệu duy nhất cho ngành công nghiệp sữa (trong đó có sữa chua), công nghiệp bánh, kẹo… Trong phần trình bày của luận văn này chúng tôi chỉ đề cập đến nguồn nguyên liệu là sữa bò và để đơn giản, gọi tắt là sữa.[5] 2.2.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SỮA [4, 5, 9, 22] Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm: nước, lactose, protein và chất béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số thành phần khác với hàm lượng nhỏ như các chất nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và một số nguyên tố khoáng. Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, điều kiện tự nhiên và điều kiện chăn nuôi. Sữa của các loại động vật khác nhau là rất khác nhau. Sữa cừu có hàm lượng protein và chất béo cao nhất, tiếp đến là sữa trâu. Hàm lượng lactose trong sữa mẹ cao hơn nhiều so với sữa của các động vật khác (bảng 2.1). SVTH: Trần Thị Liên Hoa 5 Hình 2.1 Thành phần hóa học của sữa GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan Bảng 2.1: Thành phần hóa học của một số loại sữa [9] Loại sữa Protein % Casein % Whey protein % chất béo % Cacbonhydrat % Tro % Sữa mẹ 1,2 0,5 0,7 3,8 7,0 0,2 Sữa ngựa 2,2 1,3 0,9 1,7 6,2 0,5 Sữa bò 3,5 2,8 0,7 3,7 4,8 0,7 Sữa trâu 4,0 3,5 0,5 7,5 4,8 0,7 Sữa dê 3,6 2,7 0,9 4,1 4,7 0,8 Sữa cừu 5,8 4,9 0,9 7,9 4,5 0,8 Bảng 2.2 Các thành phần chính của một lít sữa [9] Các thành phần Trạng thái Trọng lượng (g/l) % Nước Pha lỏng 902 87,4 Gluxit (40 – 60 g/l) Dạng tự do: lactoza ( do galactoza và glucoza) ở trạng thái phân tử Dạng kết hợp: galactoza, galactosamin, axit sialic ở trạng thái keo, được liên kết với protein < 1 g/l 49 4,75 Chất béo (25 -45 g/l) Ở dạng cầu béo: là những giọt chất béo có đường kính từ 1 - 10 µ m, được bao bằng một màng lipoprotein, ở dạng nhũ tương Ở dạng các hợp chất hòa tan trong chất béo: các sắc tố ( β caroten), sterol (cholesterol), các vitamin. 39 3,78 Hợp chất nitơ (25 -40g/l) Ở dạng mixen 18g: ở dạng huyền phù, là phức của canxi phosphat liên kết với một liên hợp của các casein. Ở dạng hòa tan 4,7 g: là những cao phân tử của albumin và imunoglobulin. Nitơ phi protein 0,3g: ure, axit uric, creatin… 33 3,2 SVTH: Trần Thị Liên Hoa 6 GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan Chất khoáng (25 -40 g/l) Ở trạng thái keo và hòa tan: -Ở dạng phân tử và ion: axitxitric, K, ca, P, Na, Cl, Mg -Ở dạng các nguyên tố trung lượng (oligo-element): Zn, Al, Fe, Cu, I… 9 0,87 Chất khô tổng số (MST) Sữa đã được làm bốc hơi nước 130 12,6 Các chất khác Các chất xúc tác sinh học: các vitamin ( A, D, E, K, B 1 , B 2 , PP, B 6 ,B 12 ,C…) và các enzim Các khí hòa tan :CO 2 , O 2 , N 2 , 4-5% thể tích của sữa Vết 2.2.1.1 Nước Trong sữa nước chiếm một tỉ lệ lớn từ 85,5 – 89,5% tùy theo từng loại sữa. Nước ở dạng tự do là chủ yếu. 0 Nước tự do: nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nó có thể tách ra được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô. 1 Nước liên kết: nước liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4%. Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatit, polysaccaride. Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như: -NH 2 , -COOH, -CO-NH-, =NH,… .Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0 o C, không hòa tan muối, đường. Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactose dưới dạng C 22 H 12 O 11 .H 2 O. 2.2.1.2 Lactose [5, 22] Trong sữa bò và trong tất cả các loại sữa phục vụ con người, loại carbohydrate chiếm đa số chính là lactose. Đây là một disaccharide, 4-O-β-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose, là một thành phần đặc biệt chỉ tiết ra ở tuyến vú. Nó được tìm thấy trong sữa của hầu hết tất cả các loài được phân tích và ngày nay người ta đã phát hiện nó tồn tại với một lượng nhỏ trong một vài loại trái cây thuộc họ Sapotaceae. Lactose khi bị thủy phân cho ra 1 phân tử đường glucose và một phân tử đường galactose bởi enzyme lactasa theo phương trình tổng quát: SVTH: Trần Thị Liên Hoa 7 Thủy phân GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 OH + C 6 H 12 O 6 Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng: 0 Dạng α - lactose monohydrate C 12 H 22 O 11 .H 2 O (phân tử α - lactose ngậm một phân tử nước). 1 Dạng β - lactose anhydrous C 12 H 22 O 11 ( phân tử β - lactose khan). 2 Tỷ lệ hàm lượng giữa α - lactose monohydrate và β - lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. SVTH: Trần Thị Liên Hoa 8 Hình 2.2 Công thức cấu tạo hóa học của lactose GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan SVTH: Trần Thị Liên Hoa 9 Hình 2.3 Cấu trúc phân tử, công thức cấu tạo của , α β lactose GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên Tổng quan Lactose chiếm vị trí hàng đầu trong glucid của sữa. Trong sữa lactose tồn tại ở hai dạng tự do và liên kết với các protein và các glucid khác. 0 Lactose có thể lên men dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau. Một trong những biến đổi thường gặp nhất và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic gây nên bởi vi khuẩn lactic.Vi khuẩn này có chứa enzyme lactase. Lactase tấn công vào lactose và tách phân tử này thành glucose và galactose. Các enzyme khác từ vi khuẩn lactic sẽ phân hủy glucose và galactose thành acid lactic làm tăng độ chua của sữa. 1 Lactose ở trong sữa có ý nghĩa to lớn đối với cơ thể trẻ em vì nó có khả năng làm tăng nhanh quá trình trao đổi chất, đồng thời cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể. Đặc biệt do lactose thấm qua màng ruột già rất chậm cho nên ở trong ruột già nó sẽ bị lên men tạo thành acid lactic làm hạn chế quá trình thối rữa ở trong ruột. 2.2.1.3 Lipids [22] Các Lipid có trong sữa thường đơn giản được gọi là chất béo. Chất béo bao gồm 2 loại: lipid đơn giản và lipid phức tạp. Chất béo trong sữa chứa khoảng 96% triglycerides, phần còn lại là acid béo tự do, các mono-acid diglyceride, các phospholipid, sterols, và hydrocarbon. SVTH: Trần Thị Liên Hoa 10 Hình 2.4 Con đường tổng hợp lactose [...]... bulgaricus và Str Thermophilus tạo ra acetaldehyt nhiều hơn khi chỉ có Lb bulgaricus Yaourt có mùi vị ngon nhất khi hàm lượng acetaldehyt từ 23-41 ppm và pH từ 44,4 2.3 CÁC BIẾN ĐỔI SINH HÓA CHỦ YẾU TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA [12, 24] 2.3.1 CHUYỂN HÓA ĐƯỜNG SỮA TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN Quá trình chủ yếu xảy ra trong lên men yaourt là đường lactoza chuyển hóa thành glucoza và galactoza,... MEN Các quá trình lên men trong sản xuất công nghiệp có thể được tóm tắt theo sơ đồ cân bằng vật chất tổng quát như sau [5] Môi trường trước khi lên men SVTH: Trần Thị Liên Hoa Môi trường sau khi lên men 28 GVHD:Ths Huỳnh Thế Viên Cơ chất + Giống vi sinh vật Tổng quan Cơ chất sót + Sinh khối vi sinhvật + Các sản phẩm trao đổi ngoại bào do vi sinh vật tổng hợp nên Để sản xuất được thực phẩm lên men với... bởi nhiệt trong sản xuất fomat, các sản phẩm lên men từ sữa, đông đặc và tách whey protein + Tính bền nhiệt: tất cả các sản sản phẩm từ sữa đều được xử lý nhiệt + Hoạt động bề mặt: casein, đông đặc và tách whey protein + Tính lưu biến: tất cả các sản phẩm từ sữa đều chứa protein + Tính hút nước: tất cả các sản phẩm chế biến từ sữa và các sản phẩm thực phẩm đều có những protein chức năng Trong sữa,... nhiệt độ lên 60 – 62oC trong vài phút Trong môi trường có oxy nấm men phân hủy đường thành CO 2 và nước Trong môi trường không có oxy nấm men chuyển đường thành rượu ethylic, CO2 Các loài nấm men chính có trong sữa là: Saccharomyces, Mycorderma và Torula 2.2.2.7 Nấm mốc Chỉ khả năng phân giải protein và lipit nên thường gây vị đắng trong các sản phẩm sữa Nấm mốc thường phát triển sau nấm men nên người... và các acid amin [17] Giống: Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, người ta thường sử dụng tổ hợp VSV gồm nhiều loài khác nhau Khi đó mối tương tác sinh học giữa các loài sẽ ảnh hưởng đến động học quá trình lên men và chất lượng sản phẩm Những kiểu tương tác như cộng sinh (symbiose), cộng sinh tương hỗ (mutualism), hợp lực (synergism), hội sinh (commensalism) và trung tính (neutralism)... ưu nước có thể liên kết với nước làm tăng độ nhớt và làm giảm sự tách nước sữa trong yaourt Loại và tỉ lệ chất ổn định cho vào phải được quyết định bằng thực nghiệm từ các nhà sản xuất. nếu dùng không đúng chất ổn định hoặc dư thì sản phẩm có thể cứng dai Qui trình sản xuất đối với yaourt tự nhiên thì không dùng chất ổn định do gel chắc tốt có độ nhớt cao sẽ hình thành một cách tự nhiên.Ta có thể sử... nhận DHA chủ yếu, nhưng DHA cũng có thể được sản xuất bằng cách sử dụng vi sinh vật Các vi sinh vật biển có thể chứa một lượng lớn DHA và được xem như là nguồn thu nhận hiệu quả của acid béo quan trọng này Vài loài trong đó có thể tăng trưởng theo lối dị dưỡng trên những chất nền hữu cơ ở điều kiện không có ánh sáng (như vi tảo crypthecodinium cohnii) Gần đây đã có nhiều tiến bộ trong việc sản xuất DHA. .. chủ động điều chỉnh pH của môi trường là điều rất cần thiết khi thực hiện quá trình lên men Trong sản xuất yaourt Lb.bulgaricus có khả năng chịu pH acid tốt hơn so với Str.thermophilus [24] Nồng độ chất khô: Ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu của tế bào vi sinh vật, đồng thời ảnh hưởng đến tính đệm của môi trường (đối với các sản phẩm lên men từ sữa), nồng độ chất khô càng lớn thì pH càng ít bị biến đổi... trộn quá mạnh và thường xuyên sẽ làm giảm hoạt tính của vi khuẩn lactic, từ đó quá trình lên men bị kéo dài làm giảm hoạt tính và chất lượng sản phẩm có thể bị giảm [5] 2.5 NGUYÊN LIỆU DÂU 2.5.1 NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA DÂU TÂY [1, 25] Cây dâu có tên khoa học là Fragaria, thuộc họ Rosaceae Cây dâu được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1400 ở Châu Âu, đến năm 1700 người ta cũng tìm thấy một loại dâu. .. chế độ thanh trùng sữa ở 72 – 75oC trong 15 – 20 giây SVTH: Trần Thị Liên Hoa 24 GVHD:Ths Huỳnh Thế Viên Tổng quan 2.2.3 VI KHUẨN LÊN MEN SỮA CHUA Vi khuẩn lactic [15] Vi khuẩn lactic có vai trò rất quan trọng trong sản xuất sữa chua Nó lên men đường lactose tạo acid lactic làm cho sữa đông tụ, đồng thời còn tạo ra những chất thơm đặc trưng cho sản phẩm Trong sản xuất sữa chua thường sử dụng hai loại