TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GÓP PHẦN ĐA DẠNG HÓA CÁC SẢN PHẨM KEFIR TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU ĐẬU NÀNH CBHD: ThS. TRẦN THỊ TƯỞNG AN KS. QUÁCH ĐỨC TÍNH SVTH: TĂNG THỊ YẾN PHƯƠNG MSSV: 60604312 Tp. Hồ Chí Minh, 1/2011 ii L L Ờ Ờ I I C C Ả Ả M M Ơ Ơ N N Để có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp, tôi xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thúy Hương, chị Trần Thị Tưởng An, anh Quách Đức Tính đã dành nhiều thời gian, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp thông tin và kiến thức thật hữu ích cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn tất cả các thầy cô của bộ môn Công Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Bách Khoa đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu, cũng như đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài. Xin ghi nhớ công ơn ba mẹ, người đã sinh thành, dưỡng dục, dìu dắt tôi những bước đi đầu đời, tạo cho tôi hành trang vô giá để bước vào cuộc sống. Cảm ơn tất cả các bạn lớp HC06BSH, những người bạn đã gần gũi, chia sẻ, giúp đỡ, và đồng hành với tôi trong suốt quãng đời đại học. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các thầy cô trong hội đồng phản biện đã dành thời gian đọc và nhận xét luận văn này. Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 1 năm 2011 Sinh viên thực hiện Tăng Thị Yến Phương iii T T Ó Ó M M T T Ắ Ắ T T Kefir là sản phẩm sữa được lên men từ tổ hợp hệ vi khuẩn lactic và nấm men được cố định tự nhiên trong khối hạt kefir. Ngoài việc cung cấp nguồn dinh dưỡng thiết yếu, nó còn được biết đến với tính chất kháng một số bệnh: ung thư, chống lão hoá và tăng cường tiêu hoá. Sản phẩm này tuy đã có mặt từ rất lâu đời trên thế giới, nhưng vẫn còn rất mới trên thị trường tiêu thụ Việt Nam. Hiện nay ở nước ta, người tiêu dùng mới chỉ được làm quen với dòng sản phẩm sữa chua kefir không đường của Vinamilk. Do đó, chúng tôi đã tiến hành đề tài: “ Góp phần đa dạng hóa các sản phẩm kefir từ nguồn nguyên liệu đậu nành” nhằm nghiên cứu nâng cao chất lượng và làm đa dạng, phong phú cho sản phẩm kefir để góp phần giúp cho sản phẩm này ngày càng phổ biến và quen thuộc với người tiêu dùng hơn. Nội dung đề tài: Tiến hành lên men kefir từ sữa đậu nành và bước đầu thử nghiệm tạo sản phẩm phô mai kefir đậu nành. Kết quả đề tài: kết quả thu được sau quá trình thí nghiệm:  Quá trình lên men kefir đậu nành được tối ưu với các thông số:  Tỉ lệ cấy giống: 7% (w/w).  Thời gian lên men chính: 13 giờ.  Nhiệt độ lên men chính: 30°C.  Thời gian lên men phụ: 12 giờ.  Nhiệt độ lên men phụ: 14 0 C.  Sản phẩm được bổ sung dịch sucrose có nồng độ 30%, tỉ lệ dịch bổ sung vào là 30% thể tích sản phẩm.  Để tăng mùi hương hấp dẫn, sản phẩm được bổ sung thêm 0.15% hương vải.  Quy trình thử nghiệm tạo sản phẩm phô mai kefir đậu nành được tối ưu với các thông số:  Hàm lượng CaCl 2 bổ sung cho sữa đậu nành nguyên liệu: 0.025 g/l.  Sữa đậu nành được lên men với tỉ lệ cấy giống 7% w/w ở 30 0 C trong 13 giờ.  Thời gian tách nước cho khối đông là 8 giờ. iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ viii LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Lịch sử hình thành kefir. 3 1.2. Công dụng của kefir 3 1.3. Giới thiệu hạt kefir 5 1.3.1. Đặc điểm của hạt kefir. 5 1.3.2. Hệ vi sinh vật trong hạt kefir. 7 1.3.3. Kefiran 13 1.3.4. Bảo quản hạt kefir. 14 1.4. Bản chất của quá trình lên men . 15 1.4.1. Lên men lactic. 15 1.4.2. Lên men ethanol. 19 1.5. Giá trị probiotic của sản phẩm kefir. 19 1.6. Giới thiệu về nguyên liệu đậu nành. 21 1.6.1. Tìm hiểu chung về cây đậu nành. 21 1.6.2. Các thành phần dinh dưỡng có trong đậu nành. 22 1.7. Giới thiệu chung về phô mai. 24 1.8. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về hướng của đề tài. 27 v CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 29 2.1. Vật liệu, hóa chất, môi trường. 29 2.1.1. Giống vi sinh vật. 29 2.1.2. Hóa chất, nguyên vật liệu. 29 2.2. Phương pháp thí nghiệm. 29 2.2.1. Lên men kefir từ sữa đậu nành. 30 2.2.2. Thử nghiệm tạo sản phẩm phô mai kefir đậu nành. 38 2.3. Các phương pháp phân tích. 41 2.3.1. Phương pháp hóa lý. 41 2.3.2. Phương pháp vi sinh. 42 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 46 3.1. Lên men kefir từ sữa đậu nành. 46 3.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến quá trình lên men 46 3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men chính đến chất lượng sản phẩm. 50 3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ (ủ chín) 53 3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men phụ (ủ chín) 56 3.1.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối chế sau lên men . 59 3.1.6. Khảo sát hương liệu bổ sung thích hợp cho sản phẩm. 60 3.1.7. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm. 61 3.2. Thử nghiệm tạo sản phẩm phô mai kefir đậu nành. 62 3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng bổ sung CaCl 2 đến cấu trúc sản phẩm. 62 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian tách nước đến cấu trúc sản phẩm 66 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 79 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng trong 100g kefir. 4 Bảng 1.2 Hệ vi sinh vật có trong 8 mẫu hạt Kefir khác nhau thu nhận từ Nam Mỹ 8 Bảng 1.3 Trình bày tóm lược hệ vi sinh vật phân lập được trên hạt kefir . 9 Bảng 1.4 Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành. 23 Bảng 1.5 Phân loại phô mai theo giá trị MFFB. 25 Bảng 1.6 Phân loại phô mai theo giá trị FDB. 25 Bảng 1.7 Phân loại phô mai theo quá trình ủ chín. 26 Bảng 2.1 Đánh giá cảm quan sản phẩm kefir đậu nành 43 Bảng 2.2 Đánh giá mức độ yêu thích giữa các hương liệu bổ sung 44 Bảng 2.3 Đánh giá cảm quan sản phẩm phô mai kefir đậu nành 45 Bảng 3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến quá trình lên men 46 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến cấu trúc sản phẩm 49 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men chính 51 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến cấu trúc của sản phẩm 52 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ 53 Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian lên men phụ đến cấu trúc của sản phẩm 56 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men phụ 57 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men phụ đến cấu trúc của sản phẩm 59 Bảng 3.9 Kết quả đánh giá cảm quan cấu trúc, mùi, vị của sản phẩm 59 Bảng 3.10 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm 60 Bảng 3.11 Chất lượng sản phẩm trong điều kiện cất giữ ở nhiệt độ 4÷6 0 C 61 Bảng 3.12 Ảnh hưởng của hàm lượng CaCl 2 63 Bảng 3.13 Kết quả phân tích cảm quan sản phẩm 65 Bảng 3.14 Ảnh hưởng của thời gian tách nước 65 Bảng 3.15 Kết quả phân tích cảm quan sản phẩm 67 vii D D A A N N H H M M Ụ Ụ C C H H Ì Ì N N H H Hình 1.1 Hạt kefir . 6 Hình 1.2 Đặc điểm hình thái của một số hạt kefir . 7 Hình 1.3 Quan sát bên ngoài hạt kefir dưới kính hiển vi. 10 Hình 1.4 Hình quan sát bên trong hạt kefir dưới kính hiển vi. 11 Hình 1.5 Cấu trúc của kefiran 14 Hình 1.6 Cơ chế lên men lactic 16 Hình 1.7 Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate 17 Hình 1.8 Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt 18 Hình 1.9 Quả và hạt đậu nành 21 Hình 3.1 Sản phẩm kefir đậu nành .70 Hình 3.2 Sản phẩm phô mai kefir đậu nành 70 viii DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1 Quy trình thu dịch sữa đậu nành 30 Sơ đồ 2.2 Quy trình lên men kefir đậu nành 31 Sơ đồ 2.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến quá trình lên men 32 Sơ đồ 2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên men chính 33 Sơ đồ 2.5 Khảo sát thời gian lên men phụ thích hợp 34 Sơ đồ 2.6 Khảo sát nhiệt độ lên men phụ thích hợp 35 Sơ đồ 2.7 Khảo sát tỉ lệ phối chế thích hợp 36 Sơ đồ 2.8 Quy trình tạo sản phẩm phô mai kefir đậu nành 38 Sơ đồ 2.9 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng CaCl 2 bổ sung 40 Sơ đồ 2.10 Khảo sát thời gian tách nước 41 Đồ thị 3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến thời gian lên men 47 Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến hàm lượng cồn của sản phẩm 48 Đồ thị 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến mật độ vi khuẩn và nấm men 50 Đồ thị 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men chính 51 Đồ thị 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men chính đến mật độ vi khuẩn và nấm men.52 Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến độ acid của sản phẩm 54 Đồ thị 3.7 Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến độ cồn của sản phẩm 55 Đồ thị 3.8 Ảnh hưởng của thời gian lên men phụ đến mật độ vi khuẩn và nấm men 55 Đồ thị 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men phụ đến độ acid của sản phẩm 57 Đồ thị 3.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men phụ đến độ cồn của sản phẩm 58 Đồ thị 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men phụ đến mật độ vi khuẩn và nấm men.58 Đồ thị 3.12 Ảnh hưởng của hàm lượng CaCl 2 bổ sung đến độ chua sản phẩm 64 Đồ thị 3.13 Ảnh hưởng của hàm lượng CaCl 2 bổ sung 64 Đồ thị 3.14 Ảnh hưởng của thời gian tách nước đến độ chua của sản phẩm 67 Đồ thị 3.15 Ảnh hưởng của thời gian tách nước đến mật độ vi khuẩn và nấm men 68 Lời mở đầu 1 L L Ờ Ờ I I M M Ở Ở Đ Đ Ầ Ầ U U Kefir là thức uống lên men từ sữa rất phổ biến ở các nước Đông Âu, thức uống này khác với các sản phẩm từ sữa khác bởi vì nó không do hoạt động chuyển hóa của một giống vi sinh vật. Sữa được lên men với hệ vi sinh vật gồm vi khuẩn lactic và nấm men được cố định tự nhiên thành một khối hạt được gọi là hạt kefir [6]. Kefir được xem như là một chất probiotic tự nhiên. Nó có vai trò hỗ trợ hệ tiêu hóa và giúp cải thiện hệ thống miễn dịch. Qua quá trình xét nghiệm và thử nghiệm ở động vật cho thấy kefir và các thành phần của nó có tính kháng ung thư, kháng đột biến, kháng virus và kháng nấm [26]. Kefir chứa khoáng, các loại amino acid cần thiết cho cơ thể, và đặc biệt có rất nhiều canxi và magie. Ngoài ra kefir còn có những protein hoàn thiện đã được thủy phân một phần, nên cơ thể có thể dễ dàng hấp thu. Trong sản phẩm kefir có rất nhiều vitamin B1, B12, amino acid, acid folic, và vitamin K , đây là nguồn biotin rất tốt giúp cho sự đồng hóa các loại vitamin B khác cho cơ thể. Vì thế mà kefir giúp cơ thể giảm đi sự lão hóa da, cung cấp nguồn năng lượng, kéo dài tuổi thọ cho con người [32]. Ngoài nguồn nguyên liệu sữa động vật như: sữa bò, dê, cừu…hạt kefir còn lên men được sữa đậu nành, nước trái cây, nước dừa, sữa dừa…Vì vậy để đa dạng hóa sản phẩm kefir, chúng tôi đã sử dụng sữa đậu nành làm nguyên liệu để lên men. Sữa đậu nành là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, giàu protein, vitamin, chất khoáng, chất xơ…Sự kết hợp này tận dụng những ưu điểm của nguyên liệu đậu nành và được lên men bằng hệ vi sinh vật hạt kefir sẽ tạo ra sản phẩm có hương vị mới lạ và tốt cho sức khỏe, góp phần đa dạng hóa sản phẩm kefir, giúp sản phẩm này gần gũi hơn với người tiêu dùng. Sữa kefir đậu nành sẽ được nghiên cứu chế biến ở phòng thí nghiệm với trọng tâm là giải quyết các vấn đề có liên quan đến chất lượng và thời gian bảo quản. Trên cơ sở đó đề tài nghiên cứu các vấn đề sau: Lời mở đầu 2 - Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ cấy giống đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. - Khảo sát nhiệt độ lên men chính tối ưu cho quá trình lên men. - Khảo sát thời gian lên men phụ (ủ chín) tối ưu. - Khảo sát nhiệt độ lên men phụ (ủ chín) tối ưu. - Khảo sát nồng độ dịch sucrose phối chế sau lên men. - Khảo sát hương liệu bổ sung thích hợp cho sản phẩm. - Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm. Bên cạnh đó, chúng tôi cũng đã tiến hành bước đầu thử nghiệm tạo sản phẩm phô mai kefir đậu nành: - - Khảo sát hàm lượng muối CaCl 2 bổ sung vào sữa nguyên liệu để sản phẩm phô mai có cấu trúc tốt. - - Khảo sát thời gian tách nước thích hợp. [...]... nhiều đặc điểm như thế nên kefir được yêu thích trên toàn thế giới [6] 1.3 Giới thiệu hạt kefir 1.3.1 Đặc điểm của hạt kefir FAO/WHO (2001) đã định nghĩa kefir dựa trên thành phần hệ vi sinh vật của cả hạt kefir và trong sản phẩm kefir cuối cùng Trong sản xuất kefir, người ta sử dụng tổ hợp giống vi sinh vật dưới dạng hạt kefir Các hạt kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng không ổn định và thường... là quốc gia đứng đầu sản xuất đậu nành chiếm 50% sản lượng trên toàn thế giới, rồi đến Trung Quốc, Ấn Độ Cây đậu nành là một trong năm cây thực phẩm quan trọng ở Hoa Kì, theo số liệu thống kê của bộ nông nghiệp Hoa Kì năm 2008 diện tích trồng cây đậu nành chuyển gen chiếm 92% trong tổng diện tích trồng cây đậu nành trên cả nước [43] 1.6.2 Các thành phần dinh dưỡng có trong đậu nành 1.6.2.1 Protein... các vật liệu dạng hột một cách tự nhiên b, c: Các vùng chiếm ưu thế của nấm men và nhóm Lactobacillus d: Các tế bào Lactococcus, dưới dạng từng tế bào riêng lẻ, hay từng cặp hoặc chuỗi đính vào các vật liệu dạng hạt, bên cạnh đó cũng quan sát thấy có một vài tế bào vi khuẩn hình que hoặc nấm men 10 Chương 1 Tổng quan tài liệu Hình 1.4 Hình quan sát bên trong hạt kefir dưới kính hiển vi [33] a, b: các. .. tài liệu 1.4 Bản chất của quá trình lên men Mặc dù kefir thương mại được sản xuất là từ sữa bò, nhưng nó cũng có thể được làm từ sữa cừu, dê và trâu Hơn thế nữa, gần đây người ta còn sản xuất kefir từ sữa đậu nành Kích thước của hạt kefir có ảnh hưởng đến pH, tính dẻo và số lượng vi sinh vật trong sản phẩm cuối Người ta thấy rằng tỉ lệ hạt kefir và sữa là 1:30 đến 1:50 là tối ưu cho sự lên men kefir. .. 1.6.1 Tìm hiểu chung về cây đậu nành Đậu nành có tên khoa học là Glycine max L, thuộc họ đậu (Fabaceae), còn được gọi là đậu tương hay đại đậu [2] Trên thế giới có trên 1000 loại đậu tương với nhiều đặc điểm khác nhau, hạt đậu nành có giá trị dinh dưỡng và kinh tế rất cao [43,38] Hình 1.9 Quả và hạt đậu nành [38] Đậu nành là loại cây thân thảo, hằng năm Thân cây mảnh, cao từ 0.8m đến 0.9m, có lông,... nhau, hạt đậu có kích thước nhỏ nhất như hạt đậu Hà Lan cho tới lớn nhất giống trái anh đào [2,38] Theo từ điển thực phẩm, đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc, sau đó được truyền bá sang Nhật Bản vào khoảng thế kỉ thứ 8, vào nhiều thế kỉ sau đó có mặt ở các nước Á châu như Thái Lan, Malaysia, Hàn Quốc, Việt Nam Từ thời cổ xưa đậu nành đã được sử dụng ở những nước này làm thực phẩm Cây đậu nành có mặt... Tổng quan tài liệu CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Lịch sử hình thành kefir Kefir là một sản phẩm truyền thống có nguồn gốc cách đây từ hàng ngàn năm và từ vùng núi Caucasian của đông Châu Âu Sản phẩm kefir được những người dân tộc Moslem của Caucasian xem như một loại thuốc có thể chữa rất nhiều loại bệnh vào khoảng thế kỉ 18 [10] Tháng 9/1908, trung tâm sản xuất sữa tại Moscow đã tiến hành sản xuất những... quyết vấn đề này bằng cách phát triển whey như là một nguyên liệu thô để sản xuất các thực phẩm hay các chất hóa học có giá trị Việc sản xuất một dãy sản phẩm rất cần thiết để duy trì hiệu quả của whey trên toàn thế giới Sản phẩm như là protein đơn bào SCP, acid lactic, acid citric, enzymes, acid propionic, lactose và ethanol đã được đề cập [19] Trong trường hợp sản xuất ra ethanol từ lactose, rất nhiều... sản phẩm sữa chua kefir không đường của Vinamilk Dòng sữa chua kefir có bổ sung nguyên liệu khác, đặc biệt là hoa quả (như: dâu tây, chanh dây, xoài, dừa, dứa, ) vốn là những nguyện liệu vừa có hương thơm vừa giàu dinh dưỡng, vẫn chưa có mặt trên thị trường Việt Nam Hiện tại trong nước đã có nghiên cứu về việc phối chế tạo sản phẩm kefir có bổ sung dâu tây nhằm đa dạng hóa sản phẩm kefir [1] Hệ vi sinh... tùy loại, hiện nay nhiều giống đậu nành có hàm lượng protein đặc biệt cao tới 40-50% Có những chế phẩm của đậu nành mang tới 90-95% protein, đây là nguồn protein thực vật có giá trị cao cung cấp cho con người [38] 22 Chương 1 Tổng quan tài liệu Bảng 1.4 Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng (g/100g protein) Loại acid amin Đậu nành Trứng Thịt bò Sữa Gạo Giá