Nghiên cứu công nghệ sản xuất sữa chua giàu sphingolipit

Có nhiều cách phân loại sữa chua như phân loại theo vi sinh vật được sử dụng để lên men sữa, phân loại theo trạng thái vật lý của thành phẩm, phân loại theo thời gian hay cách sử dụng, n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-o0o -

Nguyễn Minh Châu

GIÀU SPHINGOLIPID

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH:CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HÀ NỘI – 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-o0o -

Nguyễn Minh Châu

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA

L ỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến PGS.TS Lê Đức Mạnh

và PGS.TS Lâm Xuân Thanh vì sự quan tâm, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt

nhất giúp em hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Trung Tâm Thực nghiệm sản xuất và chuyển giao công nghệ Viện Công nghiệp Thực phẩm và Viện Công nghệ sinh học- Công ngh ệ thực phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt bản

luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ths Trần Hoàng Quyên và Ths Nguyễn Mạnh Đạt đã giúp đỡ, khuyến khích và hỗ trợ tài liệu cũng như những nhận xét quý giá cho luận văn của tôi

Hà Nội, tháng 10 năm 2012

Nguy ễn Minh Châu

MỤC LỤC

M ỤC LỤC 2

M Ở ĐẦU 4

KÝ HI ỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU - ĐỒ THỊ-HÌNH-BIỂU ĐỒ 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9

1.1 S ữa chua 9

1.1.1.Nguồn gốc và lịch sử phát triển của sữa chua.[15; 51; 52] 9

1.1.2 Phân loại sữa chua[7; 51; 52] 10

1.1.3 Tính chất của sữa chua[3; 4] 11

1.1.4 Quy trình s ản xuất sữa chua 15

1.1.5 Xu hướng phát triển của sữa chua ở Việt Nam và Thế giới 19

1.2 Sphingolipid 21

1.2.1 Các khái ni ệm về Sphingolipid.[20; 28; 35; 37; 43; 46; 53] 21

1.2.2- Đặc tính của Sphingolipid 24

1.2.3 Xu hướng nghiên cứu ứng dụng Sphingolipid ở Việt Nam và Thế giới 27 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C ỨU 29

2.1 Nguyên v ật liệu 29

2.1.1 Nguyên li ệu sữa 29

2.1.2 Giống vi sinh vật 29

2.1.3 Hóa chất 29

2.2 Thi ết bị, dụng cụ thí nghiệm 30

2.3 Phương pháp phân tích hóa lý 30

2.3.1 Phương pháp phân tích béo 30

2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng chất khô 30

2.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng lactose 30

2.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng chất tro (ash) 30

2.3.5 Phương pháp xác định hàm lượng protein 30

2.3.6 Phương pháp phân tích axit 30

2.3.7 Phương pháp quang phổ phân tích Sphingolipid 31

2.3.8 Phương pháp sắc ký lỏng cao năng phân tích Sphingolipid 32

2.3.9 Phương pháp xác đinh độ giữ nước 32

2.3.10 Phương pháp xác định độ nhớt 33

2.4 Phương pháp cảm quan 33

2.5 Phương pháp vi sinh 34

2.5.1 Phương pháp xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí 34

2.5.2 Phương pháp định lượng vi khuẩn lactic 34

2.5.3 Phương pháp định lượng Coliform 35

2.5.4 Phương pháp định lượng E.Coli 35

2.5.5 Phân tích tổng số vi sinh vật hiếu khí 35

2.5.6 Phương pháp kiểm tra Salmonella 35

2.5.7 Phương pháp định lượng khuẩn lạc nấm men, nấm mốc 35

2.6 Phương pháp xử lý số liệu 35

2.7 Phương pháp công nghệ 35

2.7.1 Kh ảo sát một số chỉ tiêu chất lượng và lựa chọn nguyên liệu 35

2.7.2 Nghiên c ứu ảnh hưởng của chế phẩm sphingolipid tới cấu trúc sữa chua 36

2.7.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm sphingolipid tới độ chua của sữa chua 37

2.7.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm sphingolipid tới chất lượng cảm quan s ữa chua 38

2.7.5 Nghiên c ứu ảnh hưởng của chế phẩm sphingolipid tới quá trình lên men sữa chua 38

2.7.6 Đánh giá chất lượng hóa lý và vi sinh vật của sữa chua bổ sung sphingolipid 38

2.7.7 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sữa chua bổ sung sphingolipid 38

CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

3.1 Kh ảo sát và lựa chọn nguyên liệu 39

3.1.1 Khảo sát và lựa chọn sữa nguyên liệu 39

3.1.2 Tách chiết, thu hồi, làm giàu sphingolipid từ sữa tươi Phù Đổng 40

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của Sphingolipid tới cấu trúc sữa chua 43

3.2.1 Kh ảo sát ảnh hưởng của Sphingolipid tới độ nhớt của sữa chua 43

3.2.2 Kh ảo sát ảnh hưởng của Sphingolipid tới độ giữ nước của sữa chua 44

3.3 Kh ảo sát ảnh hưởng của Sphingolipid tới độ chua của sữa chua 45

3.4 Kh ảo sát ảnh hưởng của Sphingolipid tới chất lượng cảm quan của sữa chua 46

3.5 Khảo sát ảnh hưởng của Sphingolipid tới quá trình lên men sữa chua 49 3.6 Đánh giá chỉ tiêu chất lượng và chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua tách cream và s ữa chua nguyên cream bổ sung Sphingolipid 51

3.7 Xây d ựng quy trình công nghệ sản xuất sữa chua giàu Sphingolipid 52

CHƯƠNG 4- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 55

PH Ụ LỤC 1- PHIẾU ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN 59

PH Ụ LỤC 2- KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 60

MỞ ĐẦU

Sữa chứa nhiều thành phần có giá trị dinh dưỡng cao, là một loại thực phẩm quen thuộc trong khẩu phần ăn của nhiều gia đình ở khắp các Châu lục trên Thế giới Sữa còn là một thực phẩm chức năng quan trọng với nhiều thành phần có tác dụng tăng cường sức khỏe, giảm nguy cơ bệnh tật cho con người Trong các thành phần của sữa thì mỡ sữa chứa nhiều thành phần có nhiều tính chức năng quan trọng như phospholipit, glycolipit, steroit và đặc biệt là Sphingolipid

Sphingolipid là một trong những nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất ra các sản phẩm, thực phẩm chức năng có giá trị thương mại và dinh dưỡng cao Đã có nhiều nghiên cứu về bản chất và tính chất chức năng của Sphingolipid trong sữa của các nhà khoa học ở khắp nơi trên Thế giới Sphingolipid và các dẫn xuất từ hợp chất này có vai trò quan trọng trong phòng chống bệnh ung thư Chúng có tác dụng ức chế bệnh viêm đường ruột, giảm sự phát triển bệnh ung thư kết tràng ở người và là tác nhân có ý nghĩa phòng chống các bệnh liên quan đến đường ruột

Trong số các sản phẩm chức năng từ sữa được người tiêu dùng ưa chuộng thì sữa chua thường chiếm vị trí hàng đầu do giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, sự tương hợp với sở thích của người tiêu dùng và nhất là tính chức năng Sữa chua là nguồn dinh dưỡng quý giá đã được sử dụng từ nhiều ngàn năm Sữa chua có chứa rất nhiều vi khuẩn có lợi giúp tăng sức đề kháng của con người Không những thế, sữa chua còn là bài thuốc tự nhiên ngăn ngừa và giảm bớt triệu chứng của những căn bệnh đường ruột phổ biến như: khó tiêu, ợ chua, viêm loét dạ dày… Đặc biệt với phụ nữ, sữa chua giúp bổ sung canxi, chống loãng xương rất hiệu quả và có tác dụng làm đẹp Sữa chua phù hợp với mọi lứa tuổi nhất là ở trẻ em và người già Theo “Quy hoạch phát triển ngành sữa Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025” của Bộ Công thương, năm 2015 Việt Nam sẽ sản xuất được 1.896 triệu lít sữa và các sản phẩm từ sữa, trong đó sữa chua đứng vị trí thứ ba, đạt 121 triệu lít Cùng với sự tăng trưởng kinh tế, đời sống của người dân Việt Nam ngày càng được cải thiện Yêu cầu về thực phẩm phải có giá trị dinh dưỡng cao, có nhiều tính

chất chức năng có lợi cho sức khỏe con người ngày càng được quan tâm không chỉ của những nhà nghiên cứu khoa học, nhà dinh dưỡng học, bác sỹ mà còn cả của những người tiêu dùng Sữa đã trở thành một phần không thể thiếu trong khẩu phần

ăn của người tiêu dùng Một sản phẩm sữa giàu dinh dưỡng, có nhiều thành phần và tính chất chức năng có lợi cho sức khỏe trở thành một nhu cầu cấp thiết Sữa chua giàu Sphingolipid là một sản phẩm đáp ứng được tất cả những yêu cầu này

Với mong muốn cho ra đời sản phẩm sữa chua giàu chất dinh dưỡng và thành phần chức năng có lợi cho sức khỏe con người, từ những yếu tố chủ quan và khách quan trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ

sản xuất sữa chua giàu Sphingolipid”

Đề tài gồm những nội dung chính như sau:

1 Khảo sát lựa chọn nguyên liệu sữa tươi để tách chiết, làm giàu và thu hồi Sphingolipid sử dụng cho nghiên cứu sản xuất sữa chua giàu Sphingolipid

2 Nghiên cứu sản xuất sữa chua giàu Sphingolipid

CFR : Code of Federal regulations

FDA :Food and Drug Administration

AOAC : Association of Analytical Communities

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU - ĐỒ THỊ-HÌNH-BIỂU ĐỒ

1- B ảng

Bảng 1.1: Các tên gọi sữa chua phổ biến ở một số quốc gia trên Thế giới

Bảng1.2- Thành phần hóa học của sữa chua

Bảng 1.3- Một số tính chất chức năng của sữa chua

Bảng 1.4- Đặc tính của hai chủng vi khuẩn lactic lên men sữa chua ST và LB Bảng 1.5- Một số chủng vi khuẩn lên men sữa chua

Bảng 1.6- Sự biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men sữa

Bảng 1.7- Thị trường sữa Thế giới năm 2010

Bảng 1.8- Một số thành phần bổ sung vào sữa chua chức năng

Bảng 1.9- Tỷ lệ tăng trưởng của sữa lên men ở một số quốc gia chính trên Thế giới

năm 2009

Bảng 1.10.- Hàm lượng Sphingolipid trong một số loại thực phẩm

Bảng 2.1- Thông số chất lượng của sữa skim milk và cream Anchor

Bảng 3.1 Chỉ tiêu chất lượng của sữa nguyên liệu

Bảng 3.2: Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi Phù Đổng đã tách cream

Bảng 3.3 Sự biến thiên của hàm lượng sphingolipid theo các giai đoạn làm giàu

từ sữa tươi Phù Đổng

Bảng 3.4 Độ nhớt của sữa chua bổ sung Sphingolipid

Bảng 3.5 Độ giữ nước của sữa chua bổ sung Sphingolipid

Bảng 3.6 Độ chua của sữa chua bổ sung Sphingolipid

Bảng 3.7 Điểm cảm quan của sữa chua nguyên cream bổ sung Sphingolipid Bảng 3.8 Điểm cảm quan của sữa chua tách cream bổ sung Sphingolipid

Hình 3.1 Quá trình lên men sữa chua tách cream bổ sung Sphingolipid

Hình 3.2 Quá trình lên men sữa chua nguyên cream bổ sung Sphingolipid Bảng 3.9- Chỉ tiêu chất lượng của sữa chua tách cream và sữa chua nguyên cream

có bổ sung Sphingolipid

2- Bi ểu đồ

Biểu đồ 1: Quy trình lên men sữa

Biểu đồ 2- chua Quy trình công nghệ tách, làm giàu và thu chế phẩm Sphingolipid

lỏng

Biểu đồ 3- Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua bổ sung Sphingolipid

3- Hình

Hình 1.1 : Cấu tạo một micelle casein

Hình 1.2: Sự phát triển cộng sinh của ST và LB

Hình 1.3- Cấu trúc D- erythro-sphingosine ( sphingosine)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Sữa chua

1.1.1.Nguồn gốc và lịch sử phát triển của sữa chua.[15; 51; 52]

Sữa chua có khởi nguồn khoảng 10 nghìn đến 15 nghìn năm trước Công nguyên

ở Trung Đông và Châu Á, từ thói quen sinh hoạt của các tộc người du mục Những

di chỉ tìm thấy ở Địa Trung Hải khoảng 5000 năm trước đã ghi lại phương pháp chế biến sữa chua của con người ở khu vực này là những bằng chứng sớm nhất đánh dấu sự xuất hiện của sữa chua trong bữa ăn của con người

Công nghệ chế biến sữa chua được phát triển một cách tự phát theo xu hướng: kéo dài thời gian sử dụng sữa chua và điều chỉnh hương vị sữa chua theo khẩu vị của người sử dụng Con người cũng sớm nhận ra những lợi ích mà sữa chua mang lại đối với sức khỏe và tuổi thọ và món ăn này, một cách tự nhiên, nhanh chóng nằm trong thực đơn hàng ngày của các gia đình vùng Trung Đông, Châu Á và Địa Trung Hải Tuy vậy, trong nhiều nghìn năm kể từ khi xuất hiện, sữa chua chỉ là một món ăn dân gian thông dụng ở các khu vực khởi sinh ra nó và công nghệ chế biến sữa chua hầu như không thay đổi và hoàn toàn mang tính tự phát

Năm 1784, sữa chua xuất hiện lần đầu tiên ở Mỹ theo chân những người dân nhập cư Thổ Nhĩ Kỳ

Năm 1900, sau khi nhà vi sinh vật học người Nga Elie Metchnikoff (16.5.1845 – 15.7.1916) có những báo cáo đầu tiên về ảnh hưởng của sữa lên men tới sức khỏe

và tuổi thọ của những người Bulgari cao tuổi và đặc biệt là sau khi ông giành giải Nobel năm 1908 cho những nghiên cứu này, sữa chua nhanh chóng được chú ý ở khắp nơi trên Thế giới

Trong những năm 1930-1940, Sữa chua được sản xuất theo quy mô công nghiệp

ở Mỹ bởi Columbo và Danone Năm 1947, sữa chua hoa quả được chính thức công nhận và đánh dấu sự bùng nổ trong phổ biến và sản xuất loại sản phẩm này ở khắp nước Mỹ và sau đó ở hầu khắp các quốc gia khác trên Thế giới

Theo báo cáo của OECD-FAO năm 2011, thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa

sẽ tăng khoảng 153 triệu tấn và đạt xấp xỉ 530 triệu tấn vào năm 2020, tăng trung bình 1,9%/năm và dự tính tỷ lệ này là 2,1% tính đến năm 2020 Các sản phẩm sữa lên men tiếp tục là sản phẩm chiến lược của ngành công nghiệp sữa dự tính tăng khoảng 26%, tính đến năm 2020 Các quốc gia đang phát triển, trong đó có Việt Nam là nhóm các nước có tỷ lệ tiêu thụ sữa và các sản phẩm sữa, đặc biệt là sữa chua nhiều nhất trong 10 năm tới, kể từ năm 2011, theo các số liệu thống kê của báo cáo này

1.1.2 Phân loại sữa chua[7; 51; 52]

Tên gọi của sữa chua thay đổi theo thời gian, phong tục địa phương và ngôn ngữ đặc thù khi nó được du nhập vào

Bảng 1.1: Các tên gọi sữa chua phổ biến ở một số quốc gia trên Thế giới[52]

STT Tên g ọi của sữa chua Qu ốc gia

3 Kissel mleka/naja/yaourt Các quốc gia vùng Balkan

5 Leban/laban or laban rayeb

Lebanon và một số quốc gia Ảrập

Theo CFR 131.200 của Mỹ ( Code of Federal regulations), sữa chua là thực phẩm được tạo thành nhờ lên men một hoặc nhiều thành phần xác định của sữa bởi

môi trường lên men đặc biệt chứa vi khuẩn sinh axit lactic gồm Lactobacillus

bulgaricus và Streptococcus thermophilus Sữa chua có thể thêm một hoặc nhiều thành phần tùy chọn nhưng phải bổ sung trước khi lên men Sữa chua có thể được

đồng hóa và thanh trùng hoặc tiệt trùng Các chất thơm có thể được thêm sau khi thanh trùng hoặc tiệt trùng

Có nhiều cách phân loại sữa chua như phân loại theo vi sinh vật được sử dụng

để lên men sữa, phân loại theo trạng thái vật lý của thành phẩm, phân loại theo thời gian hay cách sử dụng, nhưng phương pháp phổ biến nhất là theo hàm lượng chất béo có trong sữa chua thành phẩm Theo phương pháp phân loại này, sữa chua có thể được chia thành 3 loại:

 S ữa chua : Trước khi thêm các chất thơm chính, sữa chua chứa không ít hơn

3,25% chất béo; 8,25% chất khô không béo và độ axit không ít hơn 0,9% tính theo axit lactic

 S ữa chua ít béo: Trước khi thêm các chất thơm chính, có hàm lượng chất béo

không ít hơn 0,5% và không nhiều hơn 2%; hàm lượng chất khô không béo không ít hơn 8,25% và chỉ số axit không thấp hơn 0,9% tính theo axit lactic

 S ữa chua không béo: Trước khi thêm các chất thơm chính, chứa ít hơn 0,5%

chất béo, không ít hơn 8,25% chất khô không béo và chỉ số axit không thấp hơn 0,9% tính theo axit lactic

Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sữa chua theo

phương pháp phân loại của CFR- FDA- Mỹ được quy định theo AOAC ( Oficial Methods of Analysis of the Asiciation of Official Analytical Chemists)

1.1.3 Tính chất của sữa chua[3; 4]

1.1.3.1 Tính chất hóa lý

Thành phần hóa học của sữa chua thường phụ thuộc vào loại sữa chua và ở một

số quốc gia, thành phần này phải đạt tiêu chuẩn quy định về chất lượng Một số thành phần chính thường được các nhà quản lý và nhà sản xuất sử dụng trong đánh giá chất lượng sản phẩm sữa chua gồm thành phần chất khô không béo, chỉ số axit, chỉ số lactose và hàm lượng protein Sự có mặt và hàm lượng và tỷ lệ các thành phần này trong sữa chua quyết định chất lượng dinh dưỡng, kết cấu và chất lượng cảm quan của sản phẩm Hàm lượng của một số thành phần chính trong sữa chua được liệt kê trong bảng sau:

Bảng1.2- Thành phần hóa học của sữa chua[15]

Thành phần

( I OO g)

S ữa chua thường S ữa chua hương trái cây

Béo Ít béo Không béo Béo Ít béo Không béo Protein (g) 3,88 3,55 4,35 3,90 3,60 3 ,80 Chất béo (g) 3,50 1,60 0,1 2,62 1,33 0,11 Lactose (g) 3,9 4,10 4,20 3,08 3,11 2,98 Galactose (g) 1,50 1,50 1,50 1,20 1,20 1,20 Carbohydrate

tổng số (g) 5,42 5,60 5,70 15,50 13,51 12,83 Lactic acid(g) 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Citric acid (g) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

Canxi (g) 0,18 0,18 0,17 0,13 0,15 0,17 Photpho (g) 0,14 0,14 0,12 0,10 0,10 0,10 Clo (g) 0,12 0,12 0,12 0,10 0,10 0,10 Năng lượng (KJ) 307 221 165 432 343 289

Trạng thái vật lý là một trong những tiêu chuẩn sử dụng để phân loại sữa chua, Đây cũng là yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng cảm quan và chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm sữa lên men quan trọng này Yếu tố này được quy định và kiểm soát tùy thuộc loại sản phẩm và tiêu chí chất lượng của nhà sản xuất nhằm đảm bảo thành phẩm đạt yêu cầu về chất lượng dinh dưỡng, mức kinh phí và tiêu chuẩn cảm quan của người tiêu dùng Trạng thái vật lý của sữa chua bao gồm độ mịn, bóng, độ đồng nhất về kết cấu và sự có mặt của whey tự do trên bề mặt và bên trong sản phẩm Các chỉ số này về bản chất thể hiện sự hình thành mạng lưới gel protein trong sữa chua tạo ra bởi sự tạo thành axit trong môi trường sữa dưới tác động của vi sinh vật sinh axit lactic

Chú thích : A: dưới-micelle;

B : chu ỗi bề mặt;

C: Phosphat canxi;

D: κ -casein;

E: nhóm phosphat

Hình 1.1 : C ấu tạo một micelle casein

Hệ gel –protein này là kết quả của sự tương tác giữa các mixel casein trong môi trường có pH giảm từ 6,7 là điều kiện tự nhiên của nguyên liệu xuống đến 4,6 là điểm đẳng điện của casein Cấu trúc gel này được hình thành và ổn định nhờ các liên kết kỵ nước, liên kết tĩnh điện và sự tạo cầu disulfua giữa whey protein và casein Các yếu tố ảnh hưởng sâu sắc tới sự hình thành kết cấu và độ ổn định của hệ gel protein sữa chua có thể kể tới thành phần hóa học của sữa nguyên liệu, đặc biệt

là protein, chỉ số chất khô không béo, hàm lượng canxi, phospho; điều kiện xử lý sữa trước khi lên men; giống lên men; thời gian và điều kiện lên men và điều kiện làm lạnh cũng như bảo quản thành phẩm Sự thay đổi một trong các yếu tố trên sẽ dẫn đến sự thay đổi sâu sắc quá trình hình thành cấu trúc của gel protein trong sữa chua cũng như sự ổn định của hệ cấu trúc này trong thành phẩm

1.1.3.2.Tính ch ất chức năng

Với hình ảnh đại diện cho tự nhiên, sức khỏe; hương vị thơm ngon, phù hợp với khẩu vị người tiêu dùng, thuộc tính tiện lợi, dễ sử dụng, dễ chế biến, sữa chua là một trong những thực phẩm được ưa thích nhất của con người ở nhiều quốc gia trên

thế giới

Những tính chất chức năng chứng minh lợi ích của sữa chua đối với sức khỏe của con người được khoa học chứng minh bằng những nghiên cứu cụ thể càng khẳng định vị trí của loại sản phẩm sữa lên men này trong đời sống cộng đồng cũng như thu hút được sự chú ý và niềm tin của người tiêu dùng Một số tính chất chức năng chính của sữa chua được liệt kê ở bảng sau:

Bảng 1.3- Một số tính chất chức năng của sữa chua[6; 36]

hệ vi sinh vật đường ruột có ích cho sức

khỏe của con người

Alm 1982 ; Marteau và cộng sự

Hạn chế sự xâm thực do hại khuẩn, cải thiện

hệ vinh sinh vật đường ruột, biến đổi các liên kết độc hại, tạo môi trường bất lợi cho

vi sinh vật gây bệnh trong đưởng ruột

Sanders 1999 ; Gionchetti

và c ộng sự 2000 ; Lourens –

Hattingh và Viljoen

2001 ; Zubillaga và c ộng sự

2001 Giảm táo

Lourens – Hattingh và Viljoen 2001 ; Zubillaga và cộng sự 2001 ; Hosono và cộng sự 2002

Giảm

huyết áp

Ức chế các ACE (enzym chuyển hóa angiotensin) bởi các chất ức chế AEC Ức chế sự tạo thành các chất gây co mạch, angiotensin II và phân giải chất gây giãn mạch, brandykinin

Maeno và cộng sự 1996 ; Yamamoto và cộng sự 1999

; Nurminen và cộng sự 2000

; Seppo và cộng sự 2003

Chống dị

ứng

Tạo hiệu ứng miễn dịch của chuỗi oligonucleotide từ DNA của các chủng lợi khuẩn khác nhau; kích thích tế bào

lymphocytes B; gây cảm ứng cytokines TH1

và ức chế sự tạo thành IgE bởi các oligonucleotied, ngăn ngừa sự chuyển kháng nguyên vào máu

Zubillaga và cộng sự 2001 ; Takahashi và cộng sự 2006

Chống ung

thư

Giảm độ độc của các chất gây ung thư bị đưa vào ruột, giảm sự hấp thu của tế bào với các hợp chất gây đột biến ; thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột, tạo các hoạt chất ( thí dụ như butyrate) và ức chế các chất gây ung thư bằng các enzym được tạo ra bởi hệ vi khuẩn

đường ruột

Lidbeck và cộng sự 1992 ; Sanders

1999 ; Lourens – Hattingh

và Viljoen 2001 ; Zubillaga và cộng sự 2001 ; Isolauri 2004

Cải thiện

khả năng

miễn dịch

Tăng cường các cơ chế miễn dịch đặc hiệu

và không đặc hiệu chống lại sự phát triển của hại khuẩn và các khooiskhhoois u

Sanders 1999 ; Lourens – Hattingh và Viljoen

2001 ; Zubillaga và cộng sự

2001

Lourens – Hattingh và Viljoen 2001 ; Zubillaga

Ức chế sự gia tăng của enzym urease, tạo sự

tăng sinh Sanders 1999

1.1.4 Quy trình sản xuất sữa chua

1.1.4.1 Vi khu ẩn lactic lên men sữa chua

Giống vi khuẩn lactic để lên men sữa chua là một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự ổn định cũng như khả năng kiểm soát chất lượng cảm quan và chất lượng dinh dưỡng của thành phẩm Theo định nghĩa về sữa chua của FDA, giống vi

khuẩn lên men gồm hai chủng Streptococcus thermophilus ssp (ST) và Lactobacillus bulgaricus ssp Các nghiên cứu về lên men sữa chua của nhiều nhà khoa học trên thế giới đã khẳng định rằng việc kết hợp lên men giữa hai chủng vi khuẩn này cho sản phẩm sữa chua có chất lượng ổn định và thơm ngon hơn sử dụng riêng rẽ từng chủng

Lactic acid

Formic acid

“<4 mg O2/kg”

Small peptides + amino acids

Bảng 1.4- Đặc tính của hai chủng vi khuẩn lactic lên men sữa chua Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

Trực khuẩn, hình thanh mảnh; kích thước 0,8-1,0 μm x 4-6 μm; tồn tại dưới dạng đơn hoặc dạng chuỗi; trong môi trường cũ sinh bào tử và ở dạng chuỗi dài

Lên men Đồng hình, một phân tử

glucose tạo ra 2 phân tử axit lactic

Đồng hình, một phân tử glucose tạo ra 2 phân tử axit lactic

- + Phát triển trong môi

±

+

- +

-

- Dạng axit lactic tạo ra L-(+) D-(-)

Một số chủng vi sinh vật khác cũng có thể được sử dụng kết hợp với hai chủng

vi khuẩn nói trên trong lên men sữa chua nhằm thỏa mãn tiêu chí của nhà sản xuất

là tăng tính chức năng cho thành phẩm Chủng vi sinh vật được bổ sung phải thỏa mãn yêu cầu về khả năng tồn tại và phát triển của hệ vi sinh vật trong môi trường lên men

Đối với sản phẩm sữa chua thương phẩm, giống vi khuẩn lên men phải thỏa mãn các yêu cầu về:

- Môi trường giống lên men được chọn lọc và kiểm soát

- Tạo mật độ Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus phát

triển trong môi trường lên men với tỷ lệ mong muốn của nhà sản xuất

- Tạo axit nhanh

- Tạo hương vị sữa chua đặc trưng cũng như hình thành hình dạng và cấu trúc đạt chất lượng cảm quan

- Có thể ứng dụng và có khả năng phát triển tương thích trong nhiều quy mô sản xuất khác nhau

- Có đặc tính của probiotic, có thể tồn tại trong đường tiêu hóa của con người

- Tạo lượng axit nhỏ nhất trong giai đoạn tàng trữ và phân phối sản phẩm Một số chủng vi khuẩn sử dụng trong lên men sữa chua được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.5- Một số chủng vi khuẩn lên men sữa chua

Chủng vi khuẩn chính lên men sữa chua Chủng vi khuẩn có thể sử dụng bổ

sung trong lên men sữa chua

Streptococcus thermophilus ssp

Lactobacillus bulgaricus ssp

Lactobacillus acidophilus Lactobacillus casei

Lactobacillus helveticus Lactobacillus jugurti Lactobacillus lactis Bifidobacterium longum Bifidobacterium bifidum Bifidobacterium infantis 1.1.4.2 Sự biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men sữa

Quá trình biến đổi sinh hoá chủ yếu trong lên men sữa chua: đường lactose đầu tiên được chuyển hoá thành glucose và galactose, sau đó, các đường đơn này chuyển thành acid pyruvic và cuối cùng chuyển thành acid lactic

Acid lactic làm giảm giá trị pH của sữa đến điểm đẳng điện của protein sữa gây nên hiện tượng đông tụ của chúng Ngoài ra, do casein hiện diện trong sữa dưới dạng caseinate, chất này dưới tác dụng của acid lactic được sinh ra tạo thành acid caseinic và lactat calcium Acid caseinic tự do không hoà tan do đó tạo thành khối

gel Ngoài sản phẩm chính là acid lactic, quá trình lên men đường lactose còn cho nhiều sản phẩm phụ khác là các acid dễ bay hơi, rượu, ete, aceton và diacetyl

Một số biến đổi sinh hóa chính trong quá trình lên men sữa được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.6- Sự biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men sữa

S ự biến đổi

sinh hóa Cơ chế biến đổi

Phân giải

Cacbohydrat

1 Lactose bị thuỷ phân bên trong tế bào vi khuẩn bằng enzim β-

D Galactosidase tạo thành glucose và galactose Glucose được

sử dụng chủ yếu chuyển hoá thành acid lactic

2 Phức hệ calcium- caseinate- phosphate bị mất ổn định do sự hình thành acid lactic dẫn đến sự tạo thành khối đông yaourt

3 Sự tạo thành những thành phần mùi trong yaourt do bởi quá trình lên men của đường sữa như: acetaldehyde (2,4 ÷ 4,1

ppm),aceton (1 ÷ 4 ppm), acetoin (2,5 ÷ 4 ppm), diacetyl (0,4 ÷

2 Cả Streptococcus thermophillus và Lactobacillus bulgaricus đều tạo được enzim peptidase phân giải protein tạo thành các peptid gây đắng Kết quả của quá trình thuỷ phân protein là tạo thành nhiều acid amin tự do

Thủy phân chất

béo

Giống vi khuẩn lên men yaourt cũng có thể phân giải lipid ở mức độ nào đó (đặc biệt đối với các triglyceride mạch ngắn) và sản phẩm phân giải này góp phần có ý nghĩa vào mùi sản phẩm cuối cùng

Sự biến đổi các

thành phần khác

Thành phần niacin, acid pholic gia tăng nhưng các vitamin khác như vitamin B1, B12, B6, B5 bị phân hủy tương đối nhiều

1.1.5 Xu hướng phát triển của sữa chua ở Việt Nam và Thế giới

Từ đầu những năm 1900, sau khi nhà vi sinh vật học người Nga Elie Metchnikoff đoạt giải Nobel cho nghiên cứu về lợi ích của sữa chua tới sức khỏe và tuổi thọ của con người, sữa chua được biết đến như một sản phẩm đại diện cho sức khỏe và sự lành mạnh Được chứng minh bằng những bằng chứng khoa học hiển nhiên bên cạnh những giá trị sẵn có như sự giàu có về dinh dưỡng; khả năng thích hợp với kinh tế của nhiều tầng lớp dân cư; có thể sử dụng cho mọi đối tượng dinh dưỡng, từ người già đến trẻ nhỏ, sữa chua nhanh chóng được phổ biến trên hầu khắp các quốc gia trên Thế giới Theo đà phổ biến và phát triển của sữa và các sản phẩm

từ sữa, đặc biệt là từ sữa bò trên khắp Thế giới, sữa chua là một sản phẩm quan trọng, có mức phát triển đáng kể của ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm này

Bảng 1.7- Thị trường sữa Thế giới năm 2010

2008 2009 2010 Tăng trưởng

09/10 (%)

Tổng sản lượng sữa (triệu tấn) 694,2 698,8 710,7 1,7

Tổng sữa thương mại (triệu tấn) 42 43,5 46,0 5,7

Tiêu thụ tính theo người (kg/năm)

Các nước phát triển 246,3 243,8 244,3 0,2

Các nước đang phát triển 66 66,4 67,5 1,5

Mức tiêu thụ trung bình của thế giới 104 103,5 104,1 0,6

Châu Á là khu vực có tổng sản lượng sữa sản xuất hàng năm cao nhất thế giới đồng thời có số lượng dân số cao nhất toàn cầu Tổng sản lượng sữa của khu vưc này đã tăng khoảng 3% trong năm 2009 đạt 255 triệu tấn Dự kiến trong các năm

2010 và 2011 sản xuất sữa của Châu Á sẽ có tốc độ tăng trưởng khoảng 4% và tổng sản lượng sữa ước đạt khoảng 265 triệu tấn

Từ những năm 1940, sản phẩm sữa lên men nói chung và sữa chua nói riêng phát triển với xu hướng bổ sung các tính chất chức năng cho sản phẩm này, xây dựng sữa chua thành biểu tượng của sức khỏe và sự gia tăng tuổi thọ Sự xuất hiện

và phát triển của sữa chua hoa quả trong thời gian này nhanh chóng mở rộng thị trường tiêu thụ sữa chua, bắt đầu ở Mỹ sau đó lan rộng sang các quốc gia khác trên Thế giới, mở đầu kỷ nguyên sản xuất và tiêu thụ theo xu hướng trên Một số thành phần bổ sung nhằm tăng tính chức năng của sữa chua được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.8- Một số thành phần bổ sung vào sữa chua chức năng

Thành ph ần bổ sung Nguyên li ệu bố sung

Prebiotics Inulin, oligosaccharide, lactulose

Các thành phần chức năng từ sữa Chất béo chức năng từ sữa, protein chức

năng từ sữa, peptids chức năng từ sữa Fatty acids Omega-3, axit linoleic liên hợp

Glucosamine

Lactoferrin

Lycopene

Các chất chống oxy hóa và có lợi cho

Từ năm 2000 đến nay, các sản phẩm sữa uống và sữa lên men, trong đó có sữa chua là sản phẩm “ chìa khóa” trong xu hướng phát triển của thị trường các sản phẩm từ sữa Các thị trường chính của sản phẩm này tập trung chủ yếu ở Mỹ, Châu

Âu và đặc biệt ở Châu Á, đạt 45, 116 nghìn tấn với mức tăng trên 2,4% tính đến năm 2010 Tỷ lệ tăng trưởng của sữa lên men ở một số quốc giá, theo thống kê của FDA-FAO được liệt kê ở bảng sau

Bảng 1.9- Tỷ lệ tăng trưởng của sữa lên men ở một số quốc gia chính trên

2010, sản lượng sữa tươi của Việt Nam ước tính đạt 1,9 tỷ lít, trung bình trên đầu người/năm đạt 21 lít và mục tiêu đến năm 2025 là 34 lít/người/năm với tổng sản lượng sữa tươi đạt 3,4 tỷ lít, đáp ứng 40% nhu cầu tiêu dùng trong nước Đối với sản phẩm sữa chua, theo ước tính Việt Nam sẽ sản xuất được khoảng 86 triệu lít năm 2010 và mục tiêu đạt được năm 2025 là 210 triệu lít

Đối với nghiên cứu khoa học, mục tiêu phát triển ngành là nâng cao chất lượng sản phẩm sẵn có, cải tiến và nâng cao chất lượng và thiết bị chuyển giao công nghệ sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa và nghiên cứu nâng cao giá trị của sữa và các sản phẩm từ sữa

Cho đến nay, có khoảng hơn 7000 nghiên cứu của các nhà khoa học ở khắp Thế giới về tính chất, vai trò, tính chức năng cũng như ứng dụng của các thành phần chức năng trong sữa, với hơn 400 nghiên cứu về riêng Sphingolipid Những nghiên cứu này là nền tảng để phát triển ứng dụng các thành phần này vào các sản phẩm thực phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm thực phẩm cũng như nâng cao giá trị thương mại của sữa và các thành phần từ sữa Những khám phá nổi trội cần kể đến các nghiên cứu về peptid chức năng, protein chức năng và đặc biệt là các chất béo chức năng của sữa, trong đó có Sphingolipid

Có mặt trong sản phẩm phụ của công nghệ sản xuất các sản phẩm sữa như phomat, bơ Sphingolipid là sản phẩm tiềm năng có thể ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm nâng cao vai trò, khả năng ứng dụng và giá trị của các thành phần chức năng của sữa

1.2 Sphingolipid

1.2.1 Các khái niệm về Sphingolipid.[20; 28; 35; 37; 43; 46; 53]

Những nghiên cứu đầu tiên về Sphingolipid là của nhà sinh hóa nổi tiếng của Anh: JL.W Thudichum, khi ông nghiên cứu các thành phần màng tế bào thần kinh

và mô não năm 1884 Từ thời điểm đó, có gần 20 nghìn các nghiên cứu ở nhiều phạm vi và lĩnh vực khác nhau về Sphingolipid và các dẫn xuất của chất này của các nhà khoa học ở khắp nơi trên Thế giới

Thuộc nhóm phospholipit, Sphingolipid có cấu trúc đặc biệt gồm một nhóm chính phân cực và hai nhánh phụ không phân cực Sphingolipid là thành phần cấu tạo màng tế bào, là chất nền của một số các chất chuyển hóa, đóng vai trò trung gian cho nhiều tương tác nội bào Hợp chất này có vai trò trong sự phát triển, khả năng

chọn lọc, điều tiết hoạt động các protein trong tế bào, sự lão hóa tế bào cũng như tham gia vào quá trình truyền tín hiệu giữa các tế bào

Sphingolipid có mặt trong sinh vật nhân thật, nhân sơ và virus dưới dạng khung sphingosine Trong tế bào của động vật có vú, lipoprotein và sữa chất này tồn tại dưới dạng các dẫn xuất gồm ceramide, sphingomyelin, cerebrosides, ganglioside và sulfatide Trong thực vật, nấm men và nấm mốc, chúng chủ yếu thuộc dạng cerebroside và phosphoinositides

Sphingolipid có mặt trong thực phẩm với hàm lượng rất khác nhau, từ vài micro mole trong hoa quả trên một kilogram đến vài milimole trong sữa, trứng hay đậu tương Hiện nay không có yêu cầu về dinh dưỡng đối với thành phần này nhưng những bằng chứng khoa học cho thấy Sphingolipid là hoạt chất sinh học có tính chức năng quan trọng trong quá trình chuyển hóa, tăng trưởng, chọn lọc và điều tiết của tế bào Những nghiên cứu thực nghiệm trên động vật cho thấy Sphingolipid có khả năng ức chết tế bào ung thư ruột kết, làm giảm cholesterol, LDL huyết thanh và tăng HDL

Sữa là nguồn cung cấp Sphingolipid chủ yếu trong khẩu phần ăn, chiếm ¼ tổng lượng Sphingolipid mà con người hấp thụ được Trong sữa hàm lượng Sphingolipid vào khoảng 160 µmol/kg Các sản phẩm từ sữa như cream chứa hàm lượng Sphingolipid lên đến 1692 µmol/kg, phomat chứa 1326 µmol/kg Hàm lượng Sphingolipid trong một số loại thực phẩm được liệt kê ở bảng sau

Bảng 1.10.- Hàm lượng Sphingolipid trong một số loại thực phẩm.[53]

Nguồn thực phẩm

Lượng Sphingolipid trong th ực

ph ẩm (µmol/kg)

Th ực phẩm tiêu

th ụ bình quân bình quân (kg/năm)

Sphingolipid tiêu

th ụ bình quân (µmol/năm)

1.2.2- Đặc tính của Sphingolipid

1.2.2.1 Tính ch ất hóa lý của Sphingolipid

Sphingolipid là một nhóm phức chất có dạng ester của rượu chưa no sphingosin

và axit béo, trong thành phần ester còn có thể có gốc axit photphoric và bazơ nitơ, không có glyxerin, không tan trong ete-etylic

Màu xanh: Chuỗi mạch chính

Màu đen: axit béo liên kết với

nhau bằng liên kết aminde

Màu đỏ: các liên kết có thể thay

đổi để tạo thành các dẫn xuất

Sphingolipid có cấu trúc hóa học đặc biệt:

♦ Nhóm acyl liên kêt với nhau bằng liên kết amide

♦ Thành phần axit béo thường lớn hơn 18 nguyên tử cacbon

♦ Chuỗi cấu trúc chính chứa nhóm hydroxyl tự do

♦ Các axit béo hầu như luôn có hai nhóm hydroxyl

♦ Nhóm chức năng R có thể là nhóm hydroxyl, cacbohydrate hoặc phospholipit

Do cấu trúc đặc biệt này, Sphingolipid trong thực tế không tan trong các dung môi hòa tan chất béo thông thường như chloroform và không thủy phân triệt để trong môi trường kiềm nhẹ Tính phân cực cao của Sphingolipid yêu cầu các phương pháp trích ly và phân tích đặc biệt khi nghiên cứu chúng

Sphingolipid trong thực phẩm có cấu trúc rất đa dạng Sphingolipid trong tế bào động vật chứa chủ yếu là dạng sphingomyelin, và ceramide; trong tế bào thực vật, nấm men, và nấm mốc chủ yếu là cerebroside Phân tử lượng trung bình của Sphingolipid là 747 g/mol tính theo phân tử lượng trung bình của glycosylceramide,

và là 751 g/mol nếu tính theo sphingomyelin [41]

sự có mặt của nhóm hydroxyl ở vị trí 4 và phân nhánh của chuỗi alkyl [7; 52] [5] Nhóm amin của bazơ sphingoid thường là cơ chất kết hợp với chiều dài chuối axit béo tạo sản phẩm “ceramides” Các axit béo khác nhau về độ dài chuỗi (14 đến 30 nguyên tử carbon)

Có 5 loại Sphingolipid phổ biến

Trong sữa, Sphingolipid là một thành phần nằm trong lớp màng các hạt chất béo (MFGM), thuộc nhóm phospholipit MFGM là một cấu trúc rất bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho các hạt béo không bị phá hủy bởi các enzim có trong sữa, đồng thời giảm sức căng bề mặt, tăng cường độ bền của pha huyền phù chất béo trong sữa [8; 27; 49; 54] Lớp màng bao quanh các hạt béo này có cấu trúc 3 lớp [19] dày khoảng 10 nm và được cấu tạo chủ yếu từ protein, glycoprotein, enzim, phospholipit, glycerit, và nước[26] Protein có mặt trong MFGM với hàm lượng khoảng 1g/100g tổng protein của sữa, bên cạnh nhiều chất béo phân cực, cholesterol, Sphingolipid và photpholipit [30; 55] Photpholipit có hàm lượng chỉ vào khoảng 0,8% tổng chất béo của sữa Tuy nhiên, chất này có vai trò vô cùng quan trọng đối với sữa do tính lưỡng cực (amphiphilic), và nhiều tính chất chức năng quý báu đối với sức khỏe Sphingolipid sữa chủ yếu là sphingomyelin và ceramide.[8; 19]

Sphingolipid có đầy đủ các tính chất hóa lý đặc trưng của lipit Bên cạnh đó, Sphingolipid cũng tham gia một số phản ứng sinh hóa đặc biệt dưới tác động của nhiệt độ

1.2.2.2 Tính chất chức năng [9][18][50][53][42][20; 35; 43; 46][28; 37]

Sphingolipid là thành phần cấu tạo màng tế bào, là chất nền của một số các chất chuyển hóa, đóng vai trò trung gian cho nhiều tương tác nội bào Sphingolipid có mặt trong thực phẩm với hàm lượng rất khác nhau, từ vài micro mole trong hoa quả trên một kilogram đến vài milimole trong sữa, trứng hay đậu tương

Không có yêu cầu về dinh dưỡng đối với thành phần này nhưng những bằng chứng khoa học cho thấy Sphingolipid là hoạt chất sinh học có tính chức năng quan trọng trong quá trình chuyển hóa, tăng trưởng, chọn lọc và điều tiết của tế bào Những nghiên cứu thực nghiệm trên động vật cho thấy Sphingolipid có khả năng ức chết tế bào ung thư ruột kết, làm giảm cholesterol, LDL huyết thanh và tăng HDL [1-3] Tuy thành phần này không cung cấp giá trị dinh dưỡng cao nhưng những bằng chứng khoa học cho thấy Sphingolipid là hoạt chất sinh học có các tính chất chức năng quan trọng trong quá trình chuyển hóa, tăng trưởng, chọn lọc và điều tiết của tế bào Với hoạt tính chức năng đặc biệt, khi được cơ thể hấp thụ, Sphingolipid được các tế bào sử dụng trong quá trình điều tiết sinh trưởng và nhiều chức năng khác ở cấp độ tế bào

Sphingolipid có khả năng tương tác với các tác nhân không mong muốn trong thực phẩm như cholesterol và mycotoxin (fumonisin), giúp giảm tác hại của các tác nhân đó Nó đóng vai trò như lớp màng chọn lọc với các loại vi khuẩn ngoại lai, virus và protein độc, ngăn ngừa sự lây nhiễm và phát triển của chúng trong hệ tiêu hóa Những nghiên cứu về dinh dưỡng của các nhà khoa học trên Thế giới cho thấy trẻ sơ sinh khi được cho ăn bổ sung gangliosides, một dạng dẫn xuất của sphingolipid, thì trong phân có ít vi khuẩn gây hại Escherichia coli và nhiều lợi

khuẩn Bifidobacteria hơn so với những đứa trẻ khác Những nghiên cứu thử nghiệm trên chuột bị mắc bệnh ung thư do các chất hóa học hoặc do ảnh hưởng của gen di truyền cho thấy, Sphingolipid ở hàm lượng 0,025 và 0,1 g/100g thức ăn có tác dụng

ức chế cả ở giai đoạn đầu và giai đoạn sau của căn bệnh ung thư ruột kết Ngoài ra, khối u cũng có thay đổi quan trọng từ ác tính sang lành tính hơn

Hiện nay, sữa là nguồn cung cấp Sphingolipid chủ yếu trong khẩu phần ăn, chiếm ¼ tổng lượng Sphingolipid mà con người hấp thụ được Trong sữa, Sphingolipid nằm trong lớp màng các hạt chất béo (MFGM), chủ yếu là sphingomyelin và ceramide Sphingomyelin có ái lực lớn với cholesterol và do đó có tác dụng giảm cholesterol Hấp thu một lượng vừa phải sphingomyelin hàng ngày sẽ có khả năng làm giảm lượng cholesterol ở người Kết quả từ các nghiên cứu khoa học cho thấy

sử dụng sphingomyelin từ sữa làm giảm sự hấp thụ cholesterol tốt hơn sử dụng sphingomyelin từ các nguồn nguyên liệu khác và việc giảm này cũng phụ thuộc vào liều lượng sử dụng Bổ sung 0,1%, 0,5% và 5% sphingomyelin trong sữa vào thức

ăn đã làm giảm một cách tương ứng 20,4%, 53,8% và 85,5% sự hấp thụ cholesterol Thêm vào đó, dẫn xuất sphingomyelin của sữa cũng có hiệu quả hơn sphingomyelin

của trứng nhờ vào độ dài và độ bão hòa nhánh acyl của sphingomyelin được xác định là tác nhân ức chế sự hấp phụ lipit

Hiện nay các nghiên cứu về Sphingolipid vẫn đang được nhiều quan tâm của các nhà khoa học do những tính chất chức năng đặc biệt của loại hợp chất này

1.2.3 Xu hướng nghiên cứu ứng dụng Sphingolipid ở Việt Nam và Thế giới

Kể từ khi được phát hiện vào cuối những năm 1890 cho đến nay đã có hơn 10 ngàn nghiên cứu về Sphingolipid của các nhà khoa học ở khắp nơi trên Thế giới Với hoạt tính chức năng đặc biệt, khi được cơ thể hấp thụ, Sphingolipid được các tế bào sử dụng trong quá trình điều tiết sinh trưởng và nhiều chức năng khác ở cấp độ

tế bào Các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy Sphingolipid có nhiều đặc tính chức năng quan trọng đặc biệt là tác dụng ức chế tác nhân gây ung thư đường ruột, giảm LDL cholesterol, phòng chống hiện tượng “bốc hỏa”, và có tính ổn định sinh học cao Sphingolipid còn có khả năng tương tác với các tác nhân không mong muốn trong thực phẩm như cholesterol và mycotoxin (fumonisin), giúp giảm tác hại

của các tác nhân đó Ngoài ra, nó còn có vai trò ngăn ngừa sự lây nhiễm của vi khuẩn, virus và độc tố của chúng trong hệ tiêu hóa

Sphingolipid được bổ sung chủ yếu vào các sản phẩm mỹ phẩm nhờ khả năng nhũ hóa Ngoài ra, do chức năng hỗ trợ tiêu hóa, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh trong đường ruột nên các sản phẩm được bổ sung Sphingolipid chủ yếu là sữa bột cho trẻ em Trong các sản phẩm sữa bột cho trẻ em của các nhãn hiệu sữa Abbot, Mead Johnshon,… từ 100 đến 650 mg/kg sản phẩm Ngoài ra, chế

phẩm Sphingolipid cũng được bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm chức năng dạng viên uống hoặc dạng dịch (dịch collagen, dịch hỗn hợp vitamin, …) Hiện nay, Sphingolipid cũng được bổ sung vào một số loại bột dinh dưỡng cho người bệnh (đặc biệt là bệnh ung thư đường tiêu hóa), bột dinh dưỡng cho trẻ em,… Ribar và cộng sự [37] đã khảo sát thành phần Sphingolipid của các loại bột dinh dưỡng cho trẻ em phổ biến trên thế giới Theo công bố của họ, Sphingolipid của các sản phẩm này (Humana, Hipp, Bebimil, Laktovit, Milumil, và Aptamil) có hàm lượng vào khoảng từ 1,5 µg/ml – 9 µg/ml (pha theo tỷ lệ bột và nước ghi trên bao bì các sản phẩm nói trên) Sữa mẹ có hàm lượng Sphingolipid là khoảng 8,8 µg/ml

Chế phẩm MFGM, với hàm lượng Sphingolipid trong màng giọt chất béo sữa cao, là sản phẩm có khả năng gia tăng sự nhũ hóa, do nguồn gốc và tính lưỡng cực các chất béo phân cực Chế phẩm này được sử dụng như là chất tạo nhũ hay chất thay thế chất béo trong hàng loạt các sản phẩm (ví dụ như mayonnaises, margarines,

bơ tổng hợp, sữa bột ăn liền, mỹ phẩm và các sản phẩm dược phẩm khác) Độ ổn định nhũ tương của các chất béo tinh khiết có nguồn gốc từ sữa (chiếm khoảng 25%) và MFGM (2%) tương tự như của cream tự nhiên trong sữa [16; 17] Trong nghiên cứu gần đây, sản phẩm MFGM thương mại với nồng độ 0,25% được tinh chế từ buttermilk đã tách casein và vi lọc cho thấy độ ổn định tốt và độ nhũ hóa cao khi sử dụng làm thành phần bổ sung trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm [39; 41] Nghiên cứu của Govidansamy-Lucey và cộng sự (2006) [12]; Morin và cộng sự (2008) [29] về ảnh hưởng của buttermilk cô đặc sử dụng cho chế biến pizza phomat Kết quả nghiên cứu cho thấy, buttermilk cô đặc với hàm lượng phospholipit xấp xỉ 40% tạo ra lớp phomat ẩm hơn, ít chảy hơn và dai hơn khi bổ sung từ 2 đến 6% Thành phần này không gây ảnh hưởng tới cấu trúc, tính lưu biến cũng như tính chât cảm quan của thực phẩm được bổ sung Chỉ số peroxit của phomat khi bổ sung buttermilk cô đặc cũng thấp hơn so với mẫu không bổ sung

Theo xu hướng chung của thời đại: phát triển các sản phẩm mới với tính chức năng cao hơn, lành mạnh và có lợi cho sức khỏe con người cũng như với cộng đồng, tăng giá trị thương mại của nguyên liệu ban đầu, Sphingolipid và các chế phẩm của chúng là thành phần tiềm năng nhằm phát triển các sản phẩm chức năng mới trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, dược phẩm cũng như hóa mỹ phẩm Những khám phá tiếp theo trong nghiên cứu về cấu trúc, thành phần, tính chức năng cũng như khả năng ứng dụng của Sphingolipid trong các lĩnh vực công nghệ của các nhà khoa học trong tương lai sẽ mở ra những cơ hội mới cho các nhà nghiên cứu, các nhà sản xuất và các nhà quản lý trong sử dụng và tăng giá trị chức năng cũng như thương mại của thành phần tiềm năng này

CHƯƠNG 2:

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu

2.1.1 Nguyên liệu sữa

• Sữa tươi được thu mua tại các hộ chăn nuôi bò sữa tại Phù Đổng, Gia Lâm,

Hà Nội; vùng Ba Vì, Hà Nội, và vùng Mộc Châu, Sơn La Sữa sau khi vắt được trữ trong bình vô trùng và giữ lạnh ở nhiệt độ dưới 100C trong giai đoạn vận chuyển đến phòng thí nghiệm Sữa sau khi thu nhận được gia nhiệt ở 600C trong 10 phút nhằm tiêu diệt các vi sinh vật ưa lạnh có khả năng làm hỏng sữa Sau các công đoạn

xử lý này, sữa được bảo quản ở nhiệt độ 50C trước khi sử dụng trong các thí

nghiệm

• Sữa tách béo ( skim milk) có tên thương phẩm là Anchor được sản xuất bởi công ty Fonterra- New Zealand được nhập khẩu bởi công ty cổ phần xuất nhập khẩu Thái Hà Các thông số chất lượng của sản phẩm được trình bày ở bảng 2.1

B ảng 2.1- Thông số chất lượng của sữa skim milk và cream Anchor

Thông số chất lượng Đơn vị đo Skim milk

Mẫu sữa được lấy theo TCVN 6400:1998

2.1.2 Giống vi sinh vật

Giống thương phẩm Yomix 401 của công ty Danisco Deutschland GmbH

( Đức) có thành phần là Streptococcus thermophilus ssp (ST) và Lactobacillus bulgaricus dưới dạng bột thương phẩm.Tỷ lệ giống thương phẩm sử dụng theo khuyến cáo của nhà sản xuất là 0,4gam/lít sữa nguyên liệu

2.1.3 Hóa chất

- Chất chuẩn sphingomyelin: Sigma-Aldrich Pte Ltd (Singapore)

- Dung môi và Hóa chất phân tích khác: Đức, Trung Quốc, Pháp

2.2 Thi ết bị, dụng cụ thí nghiệm

- Bộ cô đặc chân không – Buchii – Thụy Sỹ

- Máy đồng hóa mẫu Utra-Turax T 25 Digital- Đức

- Máy đo pH cầm tay Metter Tolendo

- Hệ thống -UV Vis – Spectrophotometter- Italia,

- Hệ thống HPLC – Shimadzu – Detector PDA – Nhật Bản

- Hệ thống GC – Agillent – Mỹ

- Tủ sấy Esco, Singapore

- Máy đánh trứng cầm tay – Philips – Đức

- Cân phân tích, cân kỹ thuật

- Bể ổn nhiệt

- Khúc xạ kế - Nhật Bản

2.3 Phương pháp phân tích hóa lý

2.3.1 Phương pháp phân tích béo

Chất béo của sữa được đánh giá bằng phương pháp Rose- Gottlieb theo TCVN 6687:2000

2.3 2 Phương pháp xác định hàm lượng chất khô

Hàm lượng chất khô được đánh giá theo TCVN 5533:1991

2.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng lactose

Hàm lượng lactose được xác định theo phương pháp của Nickerson và cộng sự (1976).[31]

2.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng chất tro (ash)

Hàm lượng chất không hòa tan được đánh giá theo TCVN 6511: 1999

2.3 5 Phương pháp xác định hàm lượng protein

Hàm lượng protein được đánh giá theo TCVN 3215:79 có bổ sung theo TCVN 5860:1994 [2]

2.3 6 Phương pháp phân tích axit

Chỉ số axit được đánh giá theo TCVN 5860:1994.[4]

Nguyên t ắc: Độ axit chung của sữa được đo bằng độ Thorner (0T), bằng số

ml NaOH 0,1N cần để trung hòa axit tự do có trong 100ml sữa Có thể đô bằng phần trăm axit lactic

Ti ến hành: cho 10 ml sữa tươi vào cốc ( hoặc bình tam giác) có dung tích

100ml rồi thêm 20 ml nước cất, 3 giọt phenolphtalein, lắc đều và trung hòa hỗn hợp này bằng NaOH 0,1N cho tới khi có màu hồng nhạt không mất màu trong 30 giây

Sự chênh lệch giữa hai mẫu thí nghiệm song song không vượt quá 10T

Lượng NaOH 0,1N đã dùng để trung hòa nhân với 10 cho ta độ axit của sữa theo độ Thorner

Tính k ết quả: chỉ số axit (0T) = thể tích NaOH 0,1N sử dụng x 10

2.3.7 Phương pháp quang phổ phân tích Sphingolipid

Sphingolipid được đánh giá theo phương pháp của Lauter và cộng sự (1962)[21]

Nguyên t ắc: Sphingolipid là hợp chất được cấu tạo từ gốc N acyl sphingosine và

nhóm chức khác Phương pháp này xác định hàm lượng Sphingolipid trong mẫu phân tích dựa trên phản ứng tạo phức chất màu giữa gốc sphingosine và metyl da cam (natri ρ-dimethylaminoazobenzene-sulfonate)

Hóa chất:

 Metyl da cam 0,5%: cân 0,5 g metyl da cam, hòa tan và định mức đến100 ml bằng nước cất ấm, rửa dung dịch thu được 2 lần bằng chloroform

 Đệm axetat 0,01 M pH 3,65 (pha acetic acid 1 M: hút 6 g axit axetic băng,

thêm nước đến 100 ml (a); Dung dịch natri axetat trihydrate 0,03 M: cân 0,4082 g hòa tan trong nước và định mức đến 100 ml (b) Lấy 17,2 ml dung dịch a và 9,48

ml dung dịch b, định mức đến 1000 ml bằng H2O)

 Dung dịch metanol 82%: tỷ lệ metanol : nước = 82: 18 ( v/v)

 Dung dịch HCl 1N trong metanol: lấy 85,56 ml HCl 37%, định mức đến

Chu ẩn bị mẫu: Trước khi phân tích, axit béo và các chất béo khác được tách

khỏi mẫu (sữa, cream hoặc chế phẩm giàu Sphingolipid) dựa trên phương pháp tách béo của Folch và cs [11] Quy trình như sau: 1 g mẫu được cân vào ống nghiệm nút xoáy (25 x150mm) Thêm vào 12 ml chloroform:metanol (2:1 v/v), lắc bằng vortex trong 30s Thêm tiếp 4 ml NaCl 0,9%, lắc đều và ly tâm ở 1500 xg trong 10 phút Loại bỏ phần dịch ở trên, thu phần dịch chiết ở dưới, đem làm khô bằng khí ni-tơ Phần chất khô thu được tiếp tục hòa tan bằng 1ml dịch chloroform:metanol (2:1) và 2 mL NaCl 0,9% Làm lại như trên thu được chất khô chứa Sphingolipid Hòa tan tiếp trong 1ml chloroform, lắc cho tan đều và bảo quản ở -20oC đến khi sử dụng cho phân tích [13] Chú ý: Chloroform: metanol: nước = 8:4:3 sau khi lắc đều

và để yên sẽ phân tách thành hai pha, pha nhẹ hơn ở trên có tỷ lệ chloroform: metanol: nước = 3:48:47, và pha nặng hơn ở dưới có tỷ lệ chloroform: metanol: nước = 86:14:1 [11]

Tiến hành: Lượng mẫu phân tích (khô) được tính toán sao cho có hàm lượng

Sphingolipid vào khoảng từ 10 – 100 nM Mẫu được đưa vào ống nghiệm nút xoáy, thêm 0,5 ml HCl 1N trong metanol Hỗn hợp được gia nhiệt ở 70oC trong 18h, sau

đó làm lạnh trong băng, và trung hòa bằng 0,25 ml NaOH 1N và 0,75 ml đệm natri borat 0,2M pH 8,0 Thêm 5 ml etyl axetat để trích ly sphingosin, ly tâm tách pha Rửa pha etyl axetat 2 lần bằng 2 ml nước, tách pha thu pha dung môi etyl axetat Thêm 5 ml đệm axetat, 2 ml H2SO4, 0,1 ml dung dịch metyl da cam Lắc đều trong

1 phút, ly tâm lấy pha dung môi, đo OD ở 515 nm Mẫu blank được làm tương tự

nhưng thay thế mẫu phân tích bằng lượng nước cất tương ứng

Xây dựng đường chuẩn:

Hút lấy 2 ml dịch F1 định mức đến 25 ml bằng chloroform, lắc đều, được dung

dịch F2 Từ F2, hút lấy lần lượt 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 ml cho vào

ống nghiệm nút xoáy, làm bay hơi dung môi và tiến hành phân tich sphingilipit

bằng phương pháp so màu theo quy trình trên Kết quả thu được đem dựng đường

chuẩn trên excel 2007

Tính k ết quả:

Lượng Sphingolipid (nmol) = OD x 199,45 – 0,8713 với R2 = 0,9972

2.3 8 Phương pháp sắc ký lỏng cao năng phân tích Sphingolipid

Sphingolipid được phân tích trên hệ thống HPLC theo phương pháp của

Rombaut và cộng sự (2005) [40]

Đề tài đã tiến hành phân tích hàm lượng Sphingolipid trên máy HPLC

Shimadzu kết nối với Detetor FL Các điều kiện chạy máy như sau: cột C18

4.6mmID x 150mm; nhiệt độ cột: 35; thể tích bơm: 10µl; EX: 340 nm; EM: 455

nm; pha động là chloroform: metanol: đệm triethylamine (pH3,1M fomic) = 50: 45:

5 (v/v/v)

2.3.9 Phương pháp xác đinh độ giữ nước

Độ giữ nước của sữa chua được xác định theo phương pháp của Lê Trung Thiên

và cộng sự (2011) [22]

Tiến hành: Mỗi mẫu sữa chua, lấy 25g cho vào ống falcon đậy nắp kín lắc đều

lên Sau đó cho vào máy li tâm ở 7000rpm trong thời gian là 25 phút ở 50C, cân

lượng nước tách được sau li tâm của từng mẫu và tính phần trăm độ tách nước

Độ giữ nước của sữa chua (%) = (trọng lượng mẫu – mẫu đã loại nước)x 100

trọng lượng mẫu