nghiên cứu chế biến sữa chua kefir bổ sung cà rốt

Thành phần hóa học của sữa bò [11] Hàm lượng và thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong khoảng rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi

Chương 1 GIỚI THIỆU1.1 Đặt vấn đề

Thực phẩm lên men là một trong số những thực phẩm có lịch sử lâu đời nhất và trở thành một phần không thể thiếu trong chế độ ăn hàng ngày Các bằng chứng khảo cổ học đã chứng minh việc tạo ra loại thực phẩm này được phát hiện một cách ngẫu nhiên từ hàng ngàn năm trước Kể từ đó, chúng nhanh chóng trở nên phổ biến do khả năng kéo dài thời gian bảo quản

và có giá trị dinh dưỡng được cải thiện so với các thực phẩm cùng loại ngưng không lên men.Trong những năm gần đây, các giống loài có chức năng “probiotic” thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học và các nhà sản xuất thực phẩm Người tiêu dùng đặc biệt chú ý đến vấn

đề cải thiện sức khỏe cũng như tăng khả năng phòng chống bệnh tật thông qua chế độ ăn uống hợp lý và các chất dinh dưỡng bổ sung Điều đó đã thúc đẩy những nghiên cứu về các chủng vi sinh vật được thêm vào thực phẩm nhằm nâng cao giá trị và tính hữu dụng của những loại thực phẩm này

Trong số những sản phẩm lên men từ sữa thì yaourt được biết đến khá nhiều với chức năng tiêu hóa tốt và công dụng chống lão hóa cao Yaourt có đủ các chất cần thiết cho cơ thể: protein, lipid, vitamin, các muối khoáng… Kefir ít phổ biến bằng yaourt, đây là một loại thức uống lên men được tạo ra nhờ hoạt động của vi khuẩn và nấm men có trong hạt Kefir Sản phẩm từ lâu đã được biết đến như một loại thuốc thiên nhiên với nhiều dược tính được chứng minh qua quá trình sử dụng ở nhiều vùng trên thế giới, nó giúp tăng cường khả năng miễn dịch, giảm căng thẳng thần kinh, làm tan sạn mật, sạn thận, điều hòa huyết áp, làm ngưng sự tăng trưởng của tế bào ung thư và những lợi ích sức khỏe khác mà cho đến nay vẫn còn được xem là những điều bí mật

Cà rốt là một trong những loại thực phẩm bổ dưỡng có chứa một lượng lớn carotene, protid, lipid, glucid, các chất xơ, các nguyên tố vi lượng và các vitamin như vitamin A và vitamin E, vitamin K và vitamin C giúp tăng khả năng đề kháng của cơ thể, nhất là chất xơ có khả năng giảm thiểu nguy cơ phát triển ung thư, đặc biệt là ung thư tá tràng

Song, sản phẩm sữa chua Kefir tuy đã có mặt từ rất lâu đời trên thế giới nhưng vẫn còn rất mới trên thị trường tiêu thụ Việt Nam Do đó, để góp phần làm tăng tính đa dạng và phong phú cho sản phẩm sữa chua Việt Nam, được sự chấp nhận của khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM và sự hướng dẫn của cô Th.s Vương Thị Việt Hoa, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir bổ sung cà rốt”.

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

• Khảo sát các phương pháp bảo quản hạt Kefir

• Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ Starter Kefir (men cái) đến quá trình lên men

• Khảo sát tỷ lệ cà rốt cô đặc với đường (69oBx) phối trộn vào sữa chua Kefir

• Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng gelatin (%) đến chất lượng cảm quan và thời gian tách lớp của sản phẩm

• Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm

• Xây dựng quy trình chế biến và đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Sữa bò

2.1.1 Thành phần hóa học của sữa bò [11]

Hàm lượng và thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong khoảng rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi… Sữa là một trong những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Trong sữa bò tươi có gần 100 chất khác nhau, ngoài những hợp chất cơ bản như protein, lipid, glucid, còn có các thành phần khác như vitamin, khoáng, enzyme, chất khí… đặc biệt là có chứa một số chất miễn dịch và hormone kích thích

2.1.1.2 Lipid [7]

Lipid của sữa bao gồm chất béo, các phosphatide, glycolipide, steroide

• Chất béo sữa

Chất béo sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, E) Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng tới mùi vị, trạng thái của sản phẩm Có tới 98 – 99% chất béo của sữa là triglyceride, 1 – 2% còn lại là các phosphatide, cholesterol, carotene, vitamin A, D,

E, K Trong sữa có 18 acid béo Mỗi glycerin có thể kết hợp với 3 phân tử acid béo mà 3 acid béo này có thể cùng hoặc khác loại Vì vậy số glyceride khác nhau là vô cùng lớn

Bảng 2.2: Các acid béo chủ yếu trong sữa [9]

Các acid béo Tỷ lệ so với

-7,9-1,5+16,5+31,4+43,6+53,8+62,6+69,3

812162024283236

4681012141618

22222222

Chất lỏng

ở nhiệt độ phòngChất rắn ở nhiệt độ phòng

Các acid béo không no

Dưới 1%

+14,0-5,0-5,0-49,5

34323032

18181820

2222

Chất lỏng

ở nhiệt độ phòng

(Nguồn: Dairy processing handbook)

• Phosphatide và glycolipide

Các phosphatide và glycolipide đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng cầu

mỡ Trong thành phần của chúng có cả acid béo hòa tan trong chất béo và acid béo hòa tan

trong nước Hàm lượng của phosphatide và glycolipide khoảng 0,031 – 0,05% Khi để yên sữa, một lớp váng sữa sẽ được tạo thành trên bề mặt Dưới kính hiển vi người ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích thước khác nhau, nổi tự do trong sữa Mỗi thể cầu

mỡ được bao bọc bởi một màng mỏng Các thể hình cầu đó là các cầu mỡ

2.1.1.3 Protein [9]

Protein là một trong những hợp chất quan trọng của sữa, trung bình chiếm 3,4%; trong đó 3,3% là protein; 0,1% là phi protein

Trong dung dịch có chứa hai kiểu protein khác nhau:

−Protein ở trạng thái keo không bền: casein, chiếm 75 – 85% protein trong sữa

−Protein hòa tan: chiếm 15 – 25% protein trong sữa gồm β – lactoglobulin, α – lactalbulin, proteose – pepton, serum – albumin, immunoglobulin

• Casein [11]

Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Chúng tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calcium, magnesium, phosphate và citrate)

Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành Mỗi tiểu micelle có phân tử lượng trung bình 250.000Da Tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động 10 – 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau Thành phần các casein αs, β, κ trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỷ lệ khác nhau Các phân tử αs và β – casein được bố trí tại tâm tiểu micelle, còn các phân tử κ – casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle

Trong cấu trúc micelle, các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calcium Ca3(PO4)2 và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước Kích thước micelle phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có trong sữa và dao động trong khoảng 0,2 – 0,4μm Các tiểu micelle ở vùng biên trong cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng κ – casein khá cao Do sự bố trí các đầu ưa nước của κ – casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử κ – casein làm cho micelle hòa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa

Bảng 2.3: Thành phần protein trong sữa bò

β - lactoglobulin 7 – 15 18.000 Phân tử gồm 162 gốc acid

amin, hình cầu, ít tương tác

và kết hợp với các phân tử khác

Phân tử gồm 123 gốc acid amin, hình cầu, là một metalloprotein

Proteose – pepton 2 – 4 4.00 – 40.000

Là sản phẩm thủy phân từ β – casein, gồm những phân đoạn protein khác nhau

Immunoglobulin 1,9 – 3,3 162.000 – 950.000

Serum - albumin 0,7 – 1,3 66.300 Phân tử gồm 542 gốc acid

amin

2.1.1.4 Lactose [4, 8, 11]

Lactose chiếm tỷ lệ lớn nhất trong glucid của sữa

Lactose tồn tại ở 2 dạng: tự do và liên kết với các protein và glucid khác Tỷ lệ lactose tự do/lactose liên kết là 8/1

Lactose là một disaccharide, còn gọi là đường sữa vì có nhiều trong sữa (5 – 8%)

Lactose cấu tạo từ một phân tử α – glucose và một phân tử β – galactose, liên kết nhau bằng liên kết 1,4 – O – glucoside Do một OH – glucoside ở C1 của β – galactose liên kết với một – OH bình thường ở C4 của α – glucose, loại đi một phân tử nước Do vậy vẫn còn một OH – glucoside tự do nên đường lactose là đường khử

Lactose kết tinh chậm, tinh thể cứng và có nhiều dạng tinh thể Vitamin B2 có thể ức chế

sự kết tinh của lactose

Trong sữa, đường lactose tồn tại ở hai dạng:

- Dạng α – lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử α – lactose ngậm một phân tử nước)

- Dạng β – lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β – lactose khan)

Tỷ lệ hàm lượng giữa α – lactose monohydrate và β – lactose anhydrous trong sữa phụ

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.

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

Các nguyên tố khoáng khác như: K, Na, Cl,… đóng vai trò chất điện ly Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu.

Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khoáng khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo,… Chúng cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người Một số nguyên tố độc hại như Pb, As… đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò

Bảng 2.4: Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa bò

Hàm lượng(%)

• Vitamin hòa tan trong nước: B1, B2, B3, B4, B5, C,…

• Vitamin hòa tan trong chất béo: A, D, E, K

Bảng 2.5: Hàm lượng vitamin trong sữa bò

Vitamin tan trong chất béo

(Nguồn: Dairy Technology 1)

Để thành phần các vitamin cân đối và hoàn hảo hơn, người ta đã bổ sung thêm một số loại vitamin cần thiết trong quá trình chế biến các sản phẩm từ sữa

2.1.1.7 Hormone [7]

Sữa bò có nhiều loại hormone Chúng được chia thành ba nhóm là proteohormone, hormone peptide và hormone steroid Trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hơn cả Hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bò là 50μg/l, trong sữa non là 230μg/l

2.1.1.8 Các hợp chất khác [11]

• Sắc tố trong sữa: Sữa có màu ngà vàng là do sự có mặt của nhóm carotenoid mà đại diện

là carotene Sữa có màu xanh là do có chứa chlorophylle Màu xanh vàng của nước sữa (whey)

là do sắc tố riboflavin (vitamin B12) Màu trắng của sữa là do sự khuếch tán ánh sáng bởi các micelle protein

• Các chất khí: Trong sữa có chứa các chất khí chủ yếu là CO2, O2, N2 Tổng hàm lượng

của chúng chiếm khoảng từ 5 ÷ 6% thể tích sữa

• Các hợp chất hóa học: Thỉnh thoảng người ta phát hiện ra trong sữa còn có chứa các

hợp chất hóa học khác như: chất kháng sinh (penicilline, chloramphenicol…), chất tẩy rửa (nước javen, kiềm…), kim loại nặng, độc tố vi sinh vật… Những hợp chất này có mặt là do người ta trộn vào thức ăn, trị bệnh cho gia súc (thuốc kháng sinh); làm vệ sinh chuồng trại

(javen,…); nhiễm vào sữa qua tay người vắt sữa, dụng cụ chứa sữa,… gây độc cho người sử dụng Hàm lượng chúng trong sữa có thể ở dạng vết hoặc đáng kể tùy trường hợp.

• Các chất miễn dịch: Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau Các chất miễn dịch

này có tác dụng bảo vệ sữa khỏi bị hư hỏng Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng chúng đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủy ở nhiệt độ 65 ÷

70oC Các chất miễn dịch trong sữa bao gồm antioxin, opsonin, bacterilyzin, precipitin, aglutimin Ngoài ra sữa còn chứa một lượng nhỏ bạch cầu

2.1.2 Tính chất hóa lí của sữa [11]

Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β – carotene có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ

Bảng 2.6: Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò

2.1.2.3 Tỷ trọng sữa

Tỷ trọng sữa do hàm lượng chất khô trong sữa quyết định Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa càng thấp Ngược lại hàm lượng protein, glucid, chất khoáng càng cao thì tỷ trọng sữa càng cao

2.1.2.4 Điểm đông đặc

Thường dao động trong khoảng - 0,54 ÷ - 0,59oC Người ta thường dùng chỉ tiêu này để kiểm tra sữa tươi có bị pha loãng hay không Tuy nhiên, khi xử lý sữa tươi ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa sẽ tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa

2.1.3 Hệ vi sinh vật trong sữa [9, 11, 12]

Hệ vi sinh vật tìm thấy trong sữa bao gồm: vi khuẩn, nấm men và nấm mốc

Trực khuẩn là tên chung chỉ tất cả các vi khuẩn có hình que Kích thước của chúng

thường 0,5 - 1,0 x 1 - 4μm Ví dụ: Bacillus, Bacterium, Clostridium…

Là loại hoại sinh thường thấy trong sữa Chúng có khả năng lên men đường lactose có trong sữa thành acid lactic.

Vi khuẩn lactic được chia làm hai nhóm: nhóm vi khuẩn lactic lên men điển hình và nhóm vi khuẩn lactic lên men không điển hình Một số loài lên men đường thành acid lactic với tỷ lệ 85 – 95%, đó là vi khuẩn lên men điển hình Một số khác sinh ra acid lactic 50%, 20 – 25% khí CO2, 20 – 25% rượu và acid acetic, đó là vi khuẩn lên men không điển hình

Vi khuẩn lactic trong sữa có các đặc điểm chủ yếu sau:

−Là dạng cầu hay trực khuẩn, gram dương

−Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện

−Không sản sinh ra enzyme catalase, vì vậy chúng không phân hủy nước oxy già (H2O2)

−Không sản sinh ra các hợp chất nitrat

−Ít hoặc không tiết ra enzyme protease trong sữa, nhưng đôi khi trong phomat, các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phần casein

−Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau

Bảng 2.7: Các vi khuẩn lactic quan trọng thường dùng trong công nghiệp chế biến sữa

thích (oC)

Lên men lactose Dùng trong công

nghệ sản xuấtThành acid

lactic (%)

Thành sản phẩm khác

Str thermophilus 40 – 45 0,7 – 0,8 - Sữa lên men

Phomat

Lc lactis 25 – 30 0,5 – 0,7 - Sữa lên men

Lc cremoric 25 – 30 0,5 – 0,7 - Sữa lên men

Lc diacetylactis 25 – 30 0,3 – 0,6

-Sữa lên men PhomatBơ

Lb acidophilus 37 0,6 – 0,9 - Sữa lên men

Lb lactis 40 – 45 1,2 – 1,5 - Phomat

Lb helveticus 40 – 45 2,0 – 2,7 - Sữa lên men

Phomat

Lb bulgaricus 40 – 45 1,5 – 2,0 - Sữa lên men

Bifidobacterium 37 0,4 – 0,9 Acetic acid Sữa lên men

Str = streptococcus Leuc = Leuconostoc

Lc = Lactococcus Lb = Lactobacillus

(Nguồn: Dairy processing handbook)

• Trực khuẩn đường ruột Coliform

Coliform nhiễm vào sữa từ phân chuồng, đất… Chúng sống trong điều kiện kỵ khí Nhiệt

độ tối thích của Coliform là 30 – 37oC Sản phẩm của nhóm này trong lên men sữa là acid lactic, các acid khác (acid butyric, acid acetic…), CO2, H2 Chúng phá hủy protein của sữa, dẫn đến làm giảm hương vị của sữa

Quá trình trao đổi chất của Coliform ngừng lại ở pH dưới 6 Coliform bị tiêu diệt bởi

thanh trùng HTST (72 – 75oC trong 15 – 20 giây)

• Vi khuẩn butyric (Clostridium)

Vi khuẩn butyric xâm nhập vào sữa từ thức ăn, phân chuồng, quá trình vắt sữa không vệ

sinh… Chúng phát triển mạnh trong điều kiện kỵ khí với nhiệt độ tối thích là 37oC Vi khuẩn

butyric bắt màu gram dương, trực khuẩn lớn có bào tử và di động mạnh Bào tử có khả năng

kháng nhiệt cao nên thanh trùng Pasteur (63oC trong 20 – 30 phút) không tiêu diệt được loài này

Trong sữa vi khuẩn butyric lên men đường lactose thành acid butyric, các acid bay hơi,

CO2, H2 Acid butyric làm cho sữa có mùi khó chịu, hôi

• Vi khuẩn propionic

Vi khuẩn propionic là vi khuẩn gram dương, không hình thành bào tử, không di động,

phát triển trong môi trường yếm khí (kỵ khí) Chúng lên men lactate thành acid propionic, CO2

và các sản phẩm khác Vi khuẩn propionic tham gia vào quá trình làm chín phomat, tạo thành

“mắt” và mùi thơm đặc trưng cho phomat Ngoài ra vi khuẩn propionic còn có khả năng tổng

hợp B12 trong sữa

2.1.3.2 Nấm men

Nấm men thuộc cơ thể đơn bào Chúng phân bố rộng rãi khắp nơi Nấm men thường có hình cầu, hình elip, hình bầu dục, hình dài Tế bào nấm men có kích thước lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn Kích thước trung bình: chiều dài từ 9 - 10μm, chiều rộng từ 2 - 7μm Kích thước này có thể thay đổi tùy thuộc vào loài, lứa tuổi và điều kiện nuôi cấy

Nấm men có thể sinh sản bằng cách nảy chồi, phân đôi hay sinh sản bằng bào tử

Nấm men phát triển tốt ở pH 4,5 – 5, nhiệt độ 20 – 30oC Các tế bào nấm men thường không phát triển ở nhiệt độ dưới 0oC hay trên 47oC Các tế bào sinh trưởng của nấm men sẽ bị tiêu diệt ở nhiệt độ 52 – 58oC Các bào tử có thể còn sống sót nhưng chúng sẽ bị tiêu diệt khi nâng nhiệt độ lên 60 – 62oC trong vài phút Nấm men có khả năng phát triển trong môi trường

có hay không có oxy, tuy nhiên nó sẽ phát triển nhanh trong môi trường có oxy Trong môi trường không có oxy, nấm men phân hủy đường thành rượu và nước Còn trong môi trường có oxy, nó phân hủy đường thành CO2 và nước

Các loài nấm men chính có trong sữa là: Saccharomyces, Mycorderma và Torula.

2.1.3.3 Nấm mốc

Nấm mốc có khả năng phân giải protein, lipid (do có khả năng tiết ra enzyme protease, lipase) nên thường gây vị đắng trong các sản phẩm sữa Nấm mốc thường phát triển sau nấm men Vì thế chỉ tìm thấy nấm mốc sau khi sữa bị hư hỏng nặng hoặc trên phomat mềm

Nấm mốc thường gặp trong sữa là loài Mucor và Rhizopus với số lượng lớn Ngoài ra

còn có các loài Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia.

Tất cả các loài nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của môi trường nuôi cấy Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid, nhiệt độ tối thích cho phần lớn nấm mốc là 20 – 30oC

Cũng như nấm men, nấm mốc bị tiêu diệt bởi thanh trùng HTST (72 – 75oC trong 15 – 20 giây)

Từ mảnh đất nghèo khó đó, cà rốt được các đế quốc La Mã, Hy Lạp khi xưa biết tới giá trị dinh dưỡng cũng như y học Họ mang về trồng làm thực phẩm và để chữa bệnh Các danh y hai quốc gia này như Hippocrattes, Galen, Diocorides… đã lên tiếng ca ngợi cà rốt vừa là thức

ăn ngon, vừa là dược thảo tốt để chữa bệnh

Trải qua nhiều thế kỷ, cà rốt du nhập tới các quốc gia khác trên khắp trái đất và là món ăn

ưa chuộng của mọi người dân, không kể giàu nghèo Người Tây Ban Nha mang cà rốt đến châu

Mỹ vào thế kỷ thứ XV, rồi người Anh cũng mang theo khi họ đi chinh phục Mỹ vào thế kỷ thứ XVI

Hiện nay, Trung Hoa đứng đầu về số lượng sản xuất cà rốt, tiếp theo là Hoa Kỳ, Ba Lan, Nhật Bản, Pháp, Anh và Đức Mỗi năm, Hoa Kỳ thu hoạch trên 1,5 triệu tấn cà rốt, hơn một

Hình 2.3: Hình thái tự nhiên của cà rốt

Cà rốt có nhiều màu khác nhau như trắng, vàng, đỏ và tím đỏ Loại cà rốt đầu tiên ở A Phú Hãn có màu trắng, đỏ, vàng Hòa Lan là quốc gia đầu tiên trồng cà rốt màu cam vào khoảng đầu thế kỷ XVII

Màu của cà rốt tùy thuộc vào một số yếu tố như là: nhiệt độ nóng quá hoặc lạnh quá làm giảm màu cà rốt; cà rốt thu hoạch vào mùa xuân và hạ có màu xậm hơn là vào mùa thu và đông; tưới nước quá nhiều và nhiều ánh sáng làm giảm màu cà rốt

Cà rốt được trồng bằng hạt từ tháng giêng tới tháng bảy, nẩy mầm sau hai tuần lễ và có

củ trong thời gian từ hai tới ba tháng

Cà rốt có thể nhỏ xíu bằng đầu ngón tay em bé hoặc dài tới ba gang tay, đường kính bằng

cổ tay

Cà rốt là tên phiên âm từ tiếng Pháp “carotte” Tên khoa học là Daucus carota Người

Trung Hoa gọi là Hồ La Bặc Theo họ, loại rau này có nguồn gốc từ nước Hồ, và có hương vị như rau la - bặc, một loại cải của Trung Hoa

2.2.2 Thành phần hóa học [21]

Cà rốt rất giàu vitamin và chất chống oxy hóa Cà rốt chứa rất nhiều beta – carotene, một dạng của pro – vitamin A, được chuyển đổi thành vitamin A bởi gan và được lưu trữ trong cơ thể Vitamin A là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ

Sinh tố khác bao gồm: Vitamin B3, vitamin C và E

Cà rốt cũng giàu chất khoáng: potassium, calcium, iron, zinc, sodium, sulphur, chloride

và một ít iodine

Cà rốt cũng chứa chất xơ hòa tan và pectin

Bảng 2.8: Thành phần dinh dưỡng của cà rốt trong 100g

Nguyên Đun sôi với muối

(Nguồn: USDA dinh dưỡng Data Base)

2.2.3 Giá trị dinh dưỡng của cà rốt [21]

Dù ăn cách nào, sống hay chín, cà rốt vẫn giữ được các chất bổ dưỡng Đặc biệt khi nấu thì cà rốt ngọt, thơm hơn vì sức nóng làm tan màng bao bọc carotene, tăng chất này trong món

ăn Nhưng nấu chín quá thì một lượng lớn carotene bị phân hủy

Cà rốt ăn sống là món ăn rất bổ dưỡng vì nhiều chất xơ mà lại ít calorie Cà rốt tươi có thể làm món rau trộn với các rau khác

Cà rốt đông lạnh cũng tốt như cà rốt ăn sống hoặc nấu chín, chỉ có cà rốt phơi hay sấy khô là mất đi một ít beta – carotene Cà rốt ngâm giấm đường cũng là món ăn ưa thích của nhiều người

Ăn nhiều cà rốt đưa đến tình trạng da có màu vàng như nghệ Lý do là chất beta – carotene không được chuyển hóa hết sang sinh tố A nên tồn trữ ở trên da, nhất là ở lòng bàn

tay, bàn chân, sau vành tai Tình trạng này không gây nguy hại gì và màu da sẽ trở lại bình thường sau khi bớt tiêu thụ cà rốt

• Nước vắt cà rốt là món thức uống tuyệt hảo.

Rửa sạch cà rốt với một bàn chải hơi cứng, đừng bỏ hết vỏ vì sinh tố và khoáng chất nằm ngay dưới vỏ Sau khi ép, nên uống ngay để có hương vị tươi mát Muốn để dành nước cà rốt, nên cho vào chai đậy kín để tránh oxy hóa rồi cất trong tủ lạnh Nên lựa cà rốt lớn, chắc nịch với màu vàng đậm hơn là loại vàng nhạt, để có nhiều carotene

Có thể pha uống chung nước cốt cà rốt với nước trái cam, cà chua, dứa để tạo ra một hỗn hợp nước uống mang nhiều hương vị khác nhau

Lá cà rốt cũng có thể ăn được, nhưng hơi đắng vì chứa nhiều potassium Lá có nhiều chất đạm, khoáng và sinh tố Để bớt cay, trộn một chút giấm đường Lá có tính cách sát trùng nên nước cốt lá cà rốt được thêm vào nước súc miệng để khử trùng

Nhà dinh dưỡng uy tín Hoa Kỳ Roberta Roberti đã liệt kê một số công dụng của cà rốt đối với cơ thể như: làm tăng tính miễn dịch, nhất là ở người cao tuổi, giảm cháy nắng, giảm các triệu chứng khó chịu khi cai rượu, chống nhiễm trùng, chống viêm phổi, giảm bớt mụn trứng cá, tăng hồng huyết cầu, làm vết thương mau lành, giảm nguy cơ bệnh tim mạch

Bản hướng dẫn về dinh dưỡng của Bộ Canh Nông Hoa Kỳ vào năm 1995 có ghi nhận rằng “Các chất dinh dưỡng chống oxy hóa trong thực phẩm thực vật như sinh tố C, carotene, sinh tố A và khoáng selenium đều được các nhà khoa học thích thú nghiên cứu và quần chúng

ưa dùng vì chúng có khả năng giảm thiểu rủi ro gây ra ung thư và các bệnh mãn tính khác”

Từ thời xa xưa ở Ấn Độ, Hy Lạp và La Mã, cà rốt, nước ép cà rốt, trà cà rốt đã được dùng

để trị bệnh

• Cà rốt với bệnh ung thư

Beta – carotene có tác dụng chống ung thư trong thời kỳ sơ khởi, khi mà các gốc tự do tác động để biến các tế bào lành mạnh thành tế bào bệnh Beta – carotene là chất chống oxy hóa, ngăn chặn tác động của gốc tự do, do đó có thể giảm nguy cơ gây ung thư phổi, nhiếp hộ tuyến, tụy tạng, vú và nhiều loại ung thư khác

Theo nhà thảo mộc học J.L.Hartwell thì cà rốt được dùng trong y học dân gian tại một số địa phương rải rác trên thế giới như Bỉ, Chí Lợi, Anh, Đức, Nga, Mỹ để trị các chứng ung thư, mụn loét có tính ung thư, chứng suy gan và suy tủy sống

Kết quả nghiên cứu tại Anh và Đan Mạch cho hay chất Falcarinol trong cà rốt có thể giảm nguy cơ ung thư Bác sĩ Kirsten Brandt, giáo sư tại Đại học Newcastle và là một thành viên của nhóm nghiên cứu cho hay, họ sẽ tiếp tục tìm hiểu coi phải dùng một số lượng là bao nhiêu để hóa chất này có tác dụng ngừa ung thư Giáo sư Brandt cũng tiết lộ là vẫn ăn cà rốt mỗi ngày

• Cà rốt với ung thư phổi

Kết quả nghiên cứu của giáo sư dinh dưỡng Richard Baybutt và cộng sự tại Đại học Kansas, Hoa Kỳ, cho hay chất gây ung thư benzo(a)pyrene có thể gây ra thiếu sinh tố A trong

cơ thể chuột và đưa tới bệnh emphysema Ông kết luận rằng một chế độ dinh dưỡng có nhiều sinh tố A sẽ bảo vệ cơ thể đối với ung thư phổi và khí thũng phổi (emphysema)

• Cà rốt với hệ tiêu hóa

Súp cà rốt rất tốt để hỗ trợ việc điều trị bệnh tiêu chảy, đặc biệt là ở trẻ em Súp bổ sung nước và các khoáng chất thất thoát vì tiêu chảy như potassium, sodium, phosphote, calcium, magnesium…

Một số bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa nhận xét rằng cà rốt làm bớt táo bón, làm phân mềm

và lớn hơn vì có nhiều chất xơ Do công dụng này, cà rốt cũng có thể làm giảm nguy cơ ung thư ruột già

• Cà rốt với thị giác

Cà rốt không ngăn ngừa hoặc chữa được cận thị hay viễn thị nhưng khi thiếu sinh tố A, mắt sẽ không nhìn rõ trong bóng tối Cà rốt có nhiều beta – carotene, tiền thân của sinh tố A Ở võng mạc, sinh tố A biến đổi thành chất rhodopsin, màu đỏ tía rất cần cho sự nhìn vào ban đêm Ngoài ra, beta – carotene còn là một chất chống oxy hóa rất mạnh có thể ngăn ngừa võng mạc thoái hóa và đục thủy tinh thể Đây là hai trong nhiều nguy cơ đưa tới khuyết thị ở người cao tuổi

Chúng ta chỉ cần ăn một củ cà rốt mỗi ngày là đủ sinh tố A để khỏi bị mù ban đêm Nhiều người còn cho là cà rốt với số lượng sinh tố A và beta – carotene lớn còn có khả năng chữa và ngăn ngừa được các chứng viêm mắt, hột cườm mắt, thoái hóa võng mạc

Một sự trùng hợp khá lạ là khi cắt đôi, củ cà rốt với các vòng tròn lan ra chung quanh trông giống như đồng tử (pupils) và mống mắt (iris) Như vậy phải chăng tạo hóa đã sắp đặt để con người nhận ra giá trị của cà rốt đối với cặp mắt

• Cà rốt với bệnh tim

Nghiên cứu tại Đại học Massachsetts với 13,000 người cao tuổi cho thấy nếu họ ăn một

củ cà rốt mỗi ngày thì có thể giảm nguy cơ cơn suy tim tới 60% Đó là nhờ có chất carotenoid trong cà rốt

• Cà rốt với cao cholesterol

Bác sĩ Peter Hoagland thuộc Bộ Canh Nông Hoa Kỳ cho hay chỉ ăn hai củ cà rốt mỗi ngày có thể hạ cholesterol xuống từ 10-20%

Thí nghiệm bên Scotland cho thấy tiêu thụ 200 g cà rốt sống mỗi ngày, liên tục trong 3 tuần lễ, có thể hạ mức cholesterol xuống khoảng 11%

Các nhà nghiên cứu tại Đài Loan cũng có cùng ý kiến

• Cà rốt với bệnh tiểu đường

Theo S Suzuki, S Kamura, tiêu thụ thực phẩm có nhiều carotenoid có thể làm giảm nguy

cơ mắc tiểu đường loại 2 bằng cách tăng tác dụng của insulin

• Cà rốt với phụ nữ

Với phụ nữ, cà rốt có thể mang tới nhiều ích lợi như làm giảm kinh nguyệt quá nhiều, giảm triệu chứng khó chịu trước khi có kinh, bớt bị chứng viêm âm hộ và nhiễm trùng đường tiểu tiện nhất là giảm nguy cơ loãng xương sau thời kỳ mãn kinh

2.2.3.2 Cà rốt trong đời sống

Các khoa học gia tại Đại học York bên Anh đã phân tách từ cà rốt một loại chất đạm đặc biệt có thể dùng để chế biến chất chống đông lạnh (antifreeze) Nếu thành công, chất chống đông lạnh này sẽ rất hữu dụng ở trong phòng thí nghiệm để lưu trữ tế bào cho mục đích khoa học cũng như cho việc trồng thực vật khỏi bị đông giá

Tại phòng thí nghiệm của Đại học Uwate, Nhật Bản, nhà nghiên cứu Hiroshi Taniguchi

đã khám phá ra rằng, một vài loại rau như cà rốt ớt xanh, pumpkins có thể được sử dụng để chế biến tia laser Laser hiện nay được dùng rất phổ biến trong mọi lãnh vực y khoa học

Trong thế chiến II, phi cơ Đức quốc Xã thường oanh tạc Luân Đôn vào ban đêm để tránh

bị phòng không Anh bắn hạ Quân đội Anh lại mới sáng chế ra máy radar để tìm bắn máy bay địch vào ban đêm Để giấu phát minh này, giới chức quân sự Anh nói rằng phi công của họ ăn nhiều cà rốt nên phát hiện được máy bay địch rất rõ, ngày cũng như đêm Quân đội Đức không tìm hiểu thêm vì tại nước họ cũng có nhiều người tin như vậy Đây chỉ là một giai thoại mà thôi

2.2.3.3 Chọn lựa và bảo quản cà rốt

Mua cà rốt, nên lựa những củ còn lá xanh tươi, củ phải chắc nịch, màu tươi bóng và hình dáng gọn gàng, nhẵn nhụi Cà rốt càng có đậm màu cam là càng có nhiều beta – carotene Tránh mua cà rốt bị nứt, khô teo Nếu cà rốt không còn lá, nhìn cuống coi có đen không Nếu cuống đen là cà rốt quá già

Vì đa số đường của cà rốt nằm trong lõi, nên củ càng to thì lõi cũng lớn hơn và ngọt hơn

Cà rốt là loại rau khỏe mạnh, chịu đựng được điều kiện thời tiết khó khăn nên có thể để dành lâu hơn nếu biết cách cất giữ

Trước hết là đừng để thất thoát độ ẩm của rau Muốn vậy, cất cà rốt ở ngăn lạnh nhất của

tủ lạnh, trong túi nhựa hoặc bọc bằng giấy lau tay Đừng rửa trước khi cất tủ lạnh, vì cà rốt quá ướt trong túi sẽ mau bị hư Chỉ rửa trước khi ăn Cất như vậy có thể để dành được hơn hai tuần

Sau khi trụng trong nước sôi độ mươi phút, lấy cà rốt ra, cho vào bao nhựa rồi để ngay vào ngăn đông đá

⇒ Cà rốt là món ăn khá rẻ tiền so với lượng dinh dưỡng quý giá mà rau cung cấp Nhiều

người ít ăn cà rốt chỉ vì thiếu hiểu biết đầy đủ về giá trị dinh dưỡng của thực phẩm này Mặt khác, tập quán ăn uống vốn được thành hình từ thói quen lâu ngày Cà rốt là loại cây trồng mới được đưa vào Việt Nam từ thế kỷ trước, nên đối với phần đông người Việt, nhất là những người ở xa thành phố, vẫn chưa quen thuộc với việc sử dụng cà rốt thường xuyên trong ngày Một số đặc tính của cà rốt:

-Cà rốt có hương vị thơm ngọt, có thể ăn chung với thực phẩm khác

-Cà rốt có thể ăn sống hoặc nấu chín

-Trẻ em rất thích ăn cà rốt vì hương vị nhẹ nhàng của cà rốt

-Cà rốt sống mang đi cắm trại hoặc ăn snack giữa ngày rất tiện

-Giá cà rốt tương đối rẻ, lại có sẵn quanh năm.

-Cà rốt có nhiều sinh tố A, beta – carotene, sinh tố A cần cho làn da, mắt, tóc, sự tăng trưởng và phòng chống bệnh nhiễm Beta – carotene có khả năng giảm thiểu các bệnh kinh niên như tim mạch, ung thư

-Cà rốt có nhiều chất xơ, giảm cholesterol và bệnh đường ruột

-Cà rốt cung cấp rất ít calorie, nên ăn nhiều không sợ bị béo phì

Nếu biết tận dụng loại thực phẩm này với các đặc tính như trên, chắc chắn chúng ta sẽ

nâng cao tình trạng sức khỏe cũng như phòng ngừa được hầu hết các bệnh do thiếu vitamin A

(BS Nguyễn Ý Đức, Texas)

2.3 Quá trình lên men sữa chua Kefir

2.3.1 Lên men lactic [3, 15, 18]

Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung vi khuẩn lactic đồng hình luôn chiếm ưu thế Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất các thực phẩm lên men truyền thống như phomai, Kefir,

vi khuẩn lactic dị hình đôi khi vẫn được sử dụng nhằm mục đích đa dạng hóa chỉ tiêu về mùi vị

và cấu trúc cho sản phẩm

Quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn Đầu tiên đường lactose trong sữa được vi khuẩn lactic đưa vào tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane) Tiếp theo lactose sẽ được phân thành 2 monosaccharide rồi đi vào các chu trình chuyển hóa khác nhau

Đối với nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài Streptococcus

thermophylus, Lactobacilus bulgaricus, Lactobacilus helveticus, Lactobacilus lactic… chu

trình đường phân là con đường chính chuyển hóa glucose thành acid lactic

Phương trình tổng quát của lên men đồng hình:

C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2CH3-CH-COOH + 2ATP

OH

Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất (lactose) sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác.

Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình) trong dịch lên men còn xuất hiện cả trăm hợp chất hóa học mới khác Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn) Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde, đây là những hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men từ sữa

Lên men lactic dị hình

Hình 2.4: Sơ đồ cơ chế hóa học quá trình chuyển hóa đường sữa do vi khuẩn lactic [6]

Tỷ lệ hàm lượng diacetyl và acetaldehyde ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của yaourt và

bơ Tỷ lệ này phụ thuộc vào thành phần các vi sinh vật sử dụng trong tổ hợp giống và các thông số kĩ thuật của quá trình lên men như: nhiệt độ, pH đầu, lượng giống cấy…

2.3.2 Lên men ethanol [10]

Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, quá trình lên men ethanol được

thực hiện chủ yếu bởi các nấm men thuộc giống Sacharomyces và Kluyverromyces Sau khi

được vận chuyển vào trong tế bào chất, đường hexose được chuyển hóa theo chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic Tiếp theo acid pyruvic sẽ được chuyển hóa thành acetaldehyde rồi thành ethanol

Dihydroxyacetone phosphat là một sản phẩm trung gian trong chu trình đường phân, hợp chất này có thể chuyển hóa thành glycerol.

Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ được tạo ra với hàm lượng nhỏ Ngược lại, trong môi trường pH kiềm lượng glycerol sinh ra sẽ tăng lên rất nhiều và glycerol sẽ trở thành một trong những sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men

Phương trình tổng quát của quá trình lên men trong môi trường pH acid

C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào chất của nấm men Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều kiện kỵ khí Ethanol và CO2 trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi trường lên men Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này được tìm thấy với hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4 nhóm: glycerol cùng rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và ester

Trong quá trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành (The Moll, 1990) Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Kreb nếu như quá trình lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, các acid hữu cơ chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic, lactic…

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men [11, 15]

Các quá trình lên men trong sản xuất công nghiệp có thể tóm tắt như sau:

Môi trường trước khi lên men Môi trường sau lên men

Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa như: yaourt, Kefir… Các giai đoạn xử lý sản phẩm sau quá trình lên men thường đơn giản, sản phẩm cuối cùng bao gồm cả sinh khối vi sinh vật, các sản phẩm trao đổi chất ngoại bào do vi sinh vật tiết ra và cơ chất sót

Cơ chất + giống vi sinh vật Cơ chất sót + sinh khối vi sinh

vật + sản phẩm trao đổi chất ngoại bào do vi sinh vật tổng hợp nên

Thành phần và hàm lượng của từng chất sẽ góp phần hình thành nên hương vị sản phẩm Do

đó, để sản phẩm thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, cần phải:

−Chọn được giống vi sinh vật thích hợp

−Xác định môi trường lên men với thành phần cơ chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu

−Xác định được các điều kiện lên men thích hợp như lượng giống cấy, nhiệt độ và thời gian lên men Ngoài ra còn phải quan tâm đến những vấn đề như cung cấp oxy và khuấy trộn

Bảng 2.9: Biến đổi các thành phần từ sữa tạo thành Kefir

Chất béo Phụ thuộc nguồn sữa ban đầu (bò, dê…) và lượng béo của sữa được

dùng (nguyên béo, tách béo một phần hay không béo)

Lactose Tiêu thụ một phần lactose, bởi vi khuẩn lactic và nấm men Lactose

trên 100g sản phẩm sữa Kefir: 2 ÷ 2,5g

Acid lactic Hình thành bởi vi khuẩn lactic Trên 100g sản phẩm sữa Kefir có

0,6 ÷ 1,0g

Protein Chiếm 3,0 ÷ 3,4g/100g sản phẩm sữa Kefir

Ethanol Sản sinh bởi nấm men nếu dùng men: lượng cồn là 0,01 ÷ 0,1/100g

sữa, nếu dùng hạt Kefir lượng cồn là 0,02 ÷ 1,8g/100g sữa

Các acid hữu cơ khác Acetic, fomic, propionic, succinic, pyruvic, iso butyric, caproic,

acid lauric… góp phần tạo hương cho Kefir hay được tiêu thụ bởi chính loài vi khuẩn trong suốt quá trình lên men

CO2 Sinh ra nhờ nấm men và vi khuẩn lactic lên men dị thể sinh CO2 tạo

tính đặc trưng cho Kefir

Hợp chất thơm Acetaldehyde, diacetyl, acetone góp phần vào hương của sản phẩm.Vitamin Tăng vitamin B (đối với sữa cừu), pyridoxine (từ sữa cừu, dê,

ngựa), acid folic (từ sữa ngựa), orotic, nicotinic, acid pantothenic: không đổi hay giảm khi cô đặc

một hệ vi sinh vật phức tạp gồm nhiều loài vi khuẩn và nấm men được chứng minh là rất có lợi cho sức khỏe Dân miền núi Caucasus thuộc nước Xô Viết cũ đã phát hiện ra hạt Kefir và hạt Kefir được lên men tự nhiên trong những túi da thú Theo các bộ tộc người ở đây, họ xem Kefir như là quà tặng của đấng Allah, như nguồn tài sản của gia đình và của bộ tộc, họ tiêu thụ Kefir từ tuổi ấu thơ và cứ như vậy duy trì từ thế hệ này đến thế hệ khác Họ không hề biết đến bệnh ung thư, bệnh lao, bệnh dạ dày… và họ thọ đến trung bình là 110 tuổi Núi Caucasus là vùng duy nhất trên địa cầu mà người ta đạt sức khỏe hoàn toàn ở lứa tuổi này Từ rất sớm các bác sĩ Nga đã rất tin tưởng rằng Kefir có lợi cho sức khỏe và có khả năng chữa bệnh.

Mãi đến những năm đầu của thế kỷ XX hạt Kefir mới được sản xuất với số lượng nhỏ ở Moscow Nguyên liệu để sản xuất Kefir có thể là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò Đầu tiên, người

ta lên men sữa thành Kefir trong các túi bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi Đến cuối thế kỷ IXX, Kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng Đông Âu (Nga, Ucraina, Balan, Czech, Hungari…) và các nước vùng Scandinavia Tuy nhiên để sản xuất sản phẩm Kefir cho mục đích thương mại mà vẫn giữ được chất lượng như sản phẩm truyền thống là một điều không dễ dàng vì theo truyền thống thì người ta không sử dụng những vật dụng bằng kim loại cho quá trình chế biến mà chỉ từ các dụng cụ bằng gỗ, đất sét hoặc da thú Đến 1950, một phương pháp sản xuất Kefir mới đã được công nhận về chất lượng đó là phương pháp lên men

có khuấy trộn

Hiện nay có hai loại Kefir, một loại có vị ngọt được lên men với nước trái cây và đường, một loại được lên men từ sữa Hệ vi sinh vật sử dụng trong sản phẩm Kefir bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men Chúng cùng phát triển cộng sinh trên môi trường sữa Do đó sản phẩm Kefir có vị chua đặc trưng và thoảng nhẹ mùi nấm men

2.4.2.Thành phần hạt giống Kefir

2.4.2.1 Vi sinh vật trong hạt Kefir [11, 18, 19, 22]

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 kết thành chùm với nhau tạo dạng hoa Chou – fleur có đường kính trung bình 0,3 ÷ 2cm Hạt Kefir là phức hệ

vi sinh vật gắn với nhau bởi chất polysaccharide Giống này bao gồm vi khuẩn lactic

(Lactobacilli, Lactococci, Leuconostoc…) và nấm men Đôi khi ta còn tìm thấy vi khuẩn A

aceti và A racens cùng với các vi sinh vật khác tổ chức thành khối cầu vi sinh vật Tuy vẫn

chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn nhưng từ hàng nghìn năm qua sự tiêu thụ đã chứng minh được rằng hệ vi sinh vật trong Kefir là không gây bệnh mà còn có khả năng ngăn chặn sự phát

triển của vi sinh vật gây bệnh như Salmonella hay Shigella.

Ngoài tế bào vi sinh vật, hạt Kefir còn chứa protein (chiếm khoảng 30% tổng chất khô)

và carbohydrate (25 ÷ 50%) Như vậy từ một số thông tin đã đưa ra thành phần hợp thành của hạt giống Kefir là phức protein polysacharide béo Thành phần hạt giống sấy khô đông lạnh với hàm ẩm 3,5% được tìm thấy bao gồm: béo 4,4%, tro 12,1%, muco – polysacachride (Kefiran) 45,1%, protein tổng số 34,3% gồm có: protein không hòa tan 21%, protein hòa tan

Hình 2.6: Hình dạng, kích thước hạt Kefir nguyên vẹn và sau khi cắt đôi

Nhóm vi khuẩn lactic Lactobacilli chiếm khoảng 65 – 80% tổng số vi sinh vật trong hạt

Kefir Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt thực hiện quá trình lên men lactic theo cơ chế

lên men đồng hình lẫn dị hình Nhóm vi khuẩn lactic Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào,

Bacilli 69%, Streptococci 11 – 12%.

Riêng nấm men chiếm 5 ÷ 10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không lên men được đường lactose Các loài nấm men lên men được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt Kefir Ngược lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt

2.4.2.2 Chu kỳ phát triển của giống Kefir [11, 19, 22]

Kefir là những giống gốc tự nhiên, chúng được hình thành từ những màng bao bọc mỏng không theo một quy tắc nào cả bao gồm hỗn hợp protein, lipid, polysaccharide Những màng bao bọc phát triển với hình dạng không nhất định, hình thành các thùy phức tạp và không đồng đều, các thùy này lại có xu hướng trở về nguyên bản tạo thành cấu trúc sinh học bao gồm nhiều thùy con bao quanh mình Với dấu hiệu phát triển đặc biệt như thế chúng hình thành những hạt con, mỗi tiểu thùy được kết nối với nhau ở phần giữa, xòe ra trong khi nó được gắn với các điểm trung tâm của hạt giống mẹ

Bảng 2.10: Các vi sinh vật có trong hạt Kefir (Oberman H và cộng sự, 1998)

(Lê Văn Việt Mẫn, 2004 và các nguồn trên internet)

Nhờ sự xuất hiện đó mà các hạt con tách ra có mẫu hình phát triển giống như hạt mẹ ban đầu Một vài hạt Kefir cũng tách ra giống với cấu trúc vật lý của não người, tuyến tụy và các cơ quan bên trong Sau một thời gian có thể do chấn thương hoặc những tác động bên ngoài, một phần thùy con gắn với hạt mẹ bị tách ra thành hạt tự do Những hạt con này lại tiếp tục nhân giống thành hạt mẹ Chu kỳ phát triển được lặp lại với chu trình gần giống nhau (tự nhân giống) Trong vài trường hợp đặc biệt, có những hạt không thể cho ra bất cứ hạt con nào trong một thời gian dài mà thay vào đó, chúng hình thành nên một khối lớn (khối hạt Kefir)

Bề mặt ngoài của hạt biến đổi từ dạng phẳng đến không đồng đều gồm nhiều thứ phức tạp, có những chỗ lồi lõm rải rác khắp bề mặt Một vài hạt có thể có những vùng rộng phẳng, trong khi từ mẻ tương tự có thể có những hạt có bề mặt không đồng đều Nếu điều kiện thuận lợi, sau một thời gian, những hạt nhẵn này thường trở lại dạng nguyên thể, sau đó hình thành các hạt bao quanh mình, nơi mà có thể nhân giống lên Thường ở những vùng không phẳng, xù

xì thường có sự hoạt động mạnh của nấm men, trong khi ở vùng phẳng vi khuẩn lại chiếm ưu

thế Nấm men hình thành những khóm nhỏ nhô ra trên bề mặt, Streptococci thì bện vào nhau

với các vi khuẩn khác chứ không hình thành dạng cụm

Ở sâu bên trong hạt, Lactobacilli chiếm ưu thế và có rất ít tế bào nấm men, chúng được

gói gọn trong dịch polysaccharide, các vi khuẩn hình que và nấm men hình thành các cụm

riêng biệt bên ngoài và bên trong hạt Ở đó Lb.Kefiranoficients được xem là nguyên nhân hình thành polysaccharide hòa tan Kefiran Trong khi đó L Bacitophilus là nguyên nhân hình thành

vỏ bọc bên ngoài polysaccharide mà có thể giúp hạt co giãn Một số nghiên cứu cho rằng vi

khuẩn có thể gây ra sự nhân giống hạt Kefir vì việc nhân giống của hạt không xảy ra khi vắng

mặt Lb Kefiranoficients – là vi khuẩn sinh ra Kefiran ở trung tâm hạt.

2.4.2.3 Kefiran [19, 22]

Cơ chế phức tạp về cấu trúc gian bào vi sinh vật trong hạt Kefir hiện nay chưa được giải thích rõ ràng Người ta khám phá được gel hòa tan polysaccharide trong hạt Kefir là điều duy nhất đủ cho tên gọi Kefiran (KGF – C) Hạt Kefir sấy khô bao gồm chất gian bào khoảng 45%

là Kefiran Polysaccharide này gồm hai đường đơn glucose và galactose với tỷ lệ cân đối Kefiran hình thành ở trung tâm hạt, với điều kiện kỵ khí thuận lợi cho việc tổng hợp Kefiran

trong sự hiện diện của ethanol Một vài loài Lactobacicilli khác cũng sinh ra polysaccharide như Lb brevis, Lb sp.

Các loài Lactobaccilli khác nhau có thể sản sinh ra dạng gel polysaccharide gần giống

nhau ở tốc độ khác nhau Đây là một phần trong cơ chế phức tạp của hạt Kefir Có thể do

những khuynh hướng khác nhau này mà Lactobaccilli sản sinh các phần ở trung tâm hạt.

Một thử nghiệm trên chuột đã phát hiện tính kháng ung bướu của Kefiran Trong thử nghiệm này Kefiran được cung cấp từ đường miệng của chuột và kết quả cho thấy kích thước khối u đã giảm đi rõ

2.5 Một số loài vi khuẩn lactic quan trọng [3, 11]

Streptococcus lactic: vi khuẩn này phát triển tốt trong sữa và một số môi trường pha chế

từ sữa, trong khi lại phát triển kém trong môi trường nước thịt pepton Đây là loài vi khuẩn hiếu khí tùy tiện nên có thể phát triển sâu trong thạch và cho khuẩn lạc hình cây có nhánh Đặc điểm sinh hóa quan trọng là lên men glucose, lactose, galactose, maltose, dextrin, không lên

men saccharose Vì vậy Streptoccocus lactic đóng vai trò quan trọng trong việc chế biến sữa

chua Phát triển tốt ở nhiệt độ 30 ÷ 35oC, ở nhiệt độ này vi khuẩn gây đông tụ sữa sau 10 ÷ 12

giờ, độ acid giới hạn do Streptococcus lactic tạo nên thường dao động trong khoảng 110 –

120oT, mặc dù có những chủng yếu chỉ tạo khoảng 90 – 100oT Sữa được lên men chua bởi

Streptococcus lactic luôn luôn có hương vị đặc trưng của sản phẩm sữa chua Ở nhiệt độ tối ưu Streptococcus lactic phát triển trong sữa có thể đạt đến số lượng tối đa là 1,2 ÷ 2 tỷ tế bào/ml

sau 10 ÷ 12 giờ Thời gian này tương ứng với thời gian lên men sữa chua đến 60oT Độ acid sữa tăng lên rất nhanh trong vài giờ đầu, sau đó giảm dần và ngừng hẳn khi đạt đến gần 120oT

Đường biểu thị acid trong sữa lên men không có hướng đi xuống vì sau khi đạt cực đại độ chua được giữ nguyên theo thời gian mà không giảm đi.

Streptococcus cremoris: loại liên cầu khuẩn này thường thấy trong sữa dưới dạng chuỗi

dài hoặc hiện diện dưới dạng song cầu khuẩn, phát triển tốt ở 20 ÷ 25oC Các điều kiện nuôi

cấy khác với giống S.lactic Tuy nhiên, ảnh hưởng của chúng đối với sữa hơi khác, chúng

thường làm đông sữa nhưng chúng cũng có thể làm cho sữa bị nhớt Một số chủng loại này phát triển trong sữa cho mùi đặc biệt dễ chịu được ứng dụng trong chế biến bơ Cũng như

S.lactic, S.cremoris lên men lactose thành acid lactic nhưng không lên men saccharose,

maltose, dextrin Streptococcus cremoris làm cho sữa có độ chua thấp hơn (110 ÷ 115oT) tạo nên sản phẩm có vị ngon thường được dùng trong sản xuất bơ chua

Streptococcus thermophillus và Streptococcus bovis: đây là hai vi khuẩn thuộc nhóm Viridams Streptococci chúng phát triển ở 10oC, phát triển tốt ở 40 ÷ 45oC khi lên men sữa tạo được khối đông, không phát triển khi có sự hiện diện của 0,1% xanh methylen, 6,5% NaCl, pH

= 9,6, arginin, pepton, không tạo thành amoniac Streptococcus thermophillus là vi sinh vật ưa

nhiệt giống như tên chủng, nhiệt độ thích hợp khoảng 40 ÷ 45oC và bị tiêu diệt ở nhiệt độ 53oC Khi làm môi trường nuôi cấy từ sữa thanh trùng và ủ ở 32oC số lượng khuẩn lạc của

Streptococcus thermophillus xuất hiện Streptococcus thermophillus là một vi sinh vật quan

trọng trong sản xuất yaourt, phomat, nó bị ngăn cản sự hoạt động bởi 0,01mg penicillin hay

5mg streptomycin/ml Streptococcus bovis được tìm thấy trong sữa bò và có thể xâm nhập vào

sữa từ nguồn này hay nguồn khác, nó sống sót trong sữa thanh trùng, có thể tách chúng từ sữa thanh trùng hay một số loại phomat

Các trực khuẩn lactic: trực khuẩn lactic phát triển rộng rãi trong thiên nhiên, chúng luôn

có mặt trong sữa và các sản phẩm sữa chịu được độ acid cao, phát triển ở phạm vi nhiệt độ rộng trong môi trường có hoặc không có không khí Trực khuẩn lactic đóng vai trò rất quan trọng trong chế biến sữa chua, quá trình làm phomat

Trực khuẩn lactic cũng chia thành nhóm điển hình và không điển hình tùy thuộc vào khả năng tạo thành sản phẩm phụ Nhóm trực khuẩn lactic gồm các trực khuẩn ưa nhiệt, trực khuẩn

xếp chuỗi cần nhiệt độ trung bình (ưa ẩm), Bacterium thuộc nhóm trực khuẩn không điển hình.

Nhờ nhiều loại enzyme thích hợp nên các vi khuẩn lactic điển hình có khả năng phân giải các đường đơn (glucose, galactose, levulose…) thành acid lactic Các loại khác nhau có thể

tích tụ lượng acid khác nhau: Lactobacterium bulgaricum tích tụ đến 3,5%, Thermobacter,

Ribirium cerea là 2,2%, Lactobacterium plantarum là 1%.

Các trực khuẩn lactic ưa nhiệt phát triển tốt ở môi trường acid yếu (pH = 6,5), tuy nhiên

có loài phát triển ở pH = 5,4 như Lactobacillus Bulgaricus, cũng có loài phát triển tốt ở pH =

3,8 trong khi các trực khuẩn xếp chuỗi không thể phát triển được, nhiệt độ tối ưu là 40 ÷ 45oC, đây là vi khuẩn tạo được độ acid rất cao 300 ÷ 350oT Lactobacterium helveticum (trực khuẩn

phomat) phát triển ở 22 – 51oC, làm cho sữa chua tới 200 ÷ 300oT, Lactobacterium bulgarium

phát triển ở 22 ÷ 53oC tạo độ acid trong sữa 200 ÷ 300oT, độ giới hạn là 200 ÷ 250oT,

Lactobacterium lactic phát triển ở 22 ÷ 50oC độ acid giới hạn là 110 ÷ 180oT

Betabacterium trên môi trường thạch tạo những khuẩn lạc giống như khuẩn lạc của trực

khuẩn lactic ưa nhiệt Khi phát triển trong sữa vi khuẩn này cho ít acid, nếu cho dịch tự phân của nấm men vào môi trường, vi khuẩn này phát triển mạnh hẳn lên, đường sữa bị lên men bởi

vi khuẩn này không chỉ tạo thành acid lactic mà còn tạo nhiều acid dễ bay hơi Trong sữa

thường có hai loại chính là Betabacterium causasium và Betabacterium breve.

Leuconostoc: là nhóm gồm những vi khuẩn lên men lactic không điển hình Chúng có

dạng hình cầu nhưng trong môi trường acid chúng nhọn ở hai đầu và dài ra sinh ra lượng acid

có hạn vì thế không làm đông sữa Trái lại chúng hình thành từ đường, acetyl metyl carbonyl

hoặc acetoin làm cho bơ thơm Loại vi khuẩn điển hình của giống này là Leuconostoc

citrovorium được ứng dụng trong sản xuất bơ.

Bảng 2.11: Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng của một số loài vi khuẩn lactic

20 ÷ 27

25 ÷ 30

37 ÷ 41

-5,5 ÷ 6,05,5 ÷ 6,0

-(Lê Văn Việt Mẫn,2004)

2.6 Dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe của Kefir [1]

Bảng 2.12: Thành phần các chất hóa học và giá trị dinh dưỡng của Kefir

Table 1: The chemical composition and nutritional values of kefir (Renner and Schaven, 1986; Hallé et al., 1994)

et al.,1990) và chống lại một số loại nấm (Cevikbas et al, 1994.; Zacconi et al.,1995).

Kefir (Cevikbas et al, 1994.; Furukawaet al,1994.; Furukawa et al 1991) và hạt Kefir (Murofushi et al, 1993.; Shiomi et al, 1982) có tác dụng chống ung thư

Các nhà khoa học tiến hành điều tra hiệu quả của Kefir liên quan đến những thay đổi tổng lượng cholesterol huyết thanh, tổng số lipid, aspartate amino transferase (AST) và alanine amino transferase (ALT) Các thí nghiệm được tiến hành trên 90 con gà con 1 ngày tuổi với trọng lượng trung bình 37g Người ta chia 90 con gà con thành 3 nhóm, 1 nhóm để đối chứng,

2 nhóm nghiên cứu, các nhóm có chế độ ăn uống giống nhau Nhưng Kefir được cho vào các nhóm với tỉ lệ khác nhau Nhóm đối chứng (nhóm 1) trong thức uống không có Kefir Trong thức uống của nhóm 2 và nhóm 3 có bổ sung Kefir với các tỉ lệ lần lượt 5% và 7% Thí nghiệm được kéo dài 42 ngày, vào cuối ngày thử nghiệm người ta tiến hành đo các chỉ tiêu, khối lượng của các con gà thuộc các nhóm như sau: nhóm 1: 2305g, nhóm 2: 2363g và nhóm 3: 2388g, trọng lượng của gà trong nhóm 3 gia tăng đáng kể (p < 0,05) Tổng số cholesterol huyết thanh

và mức lipid đã được giảm đáng kể (p < 0,05) ở nhóm 2 và 3 so với nhóm đối chứng Hơn nữa, điều trị Kefir trong các nhóm không xảy ra bất kì thay đổi trong huyết thanh và AST, ASL  Các kết quả thu được chứng minh rằng việc sử dụng Kefir làm tăng trọng lượng, làm giảm tổng

số cholesterol và lipid như  sử dụng nó trong chế độ ăn của con người có thể có tác dụng lợi.Kefir chứa đầy đủ của một số thành phần dinh dưỡng như vitamin và khoáng chất có thể

dễ dàng hấp thụ bởi cơ thể Khoáng chất như calcium và magnesium được tìm thấy ở cấp độ cao trong Kefir, ngoài ra, còn có các B và K vitamin, acid folic, và phosphote (Saloff – Coste, 1996) Nhờ tính chất dinh dưỡng phong phú của mình, Kefir được biết để tăng năng lượng và cải thiện sức khỏe tổng thể

Điều chỉnh đường huyết: Kefir là một thức uống tốt cho những người mắc bệnh tiểu đường Kefir có khả năng làm giảm thèm ăn, kết quả làm giảm đường huyết Chỉ cần một vài ounce Kefir cho một ngày có thể thay đổi một cách đáng chú ý lượng đường huyết trong máu.Những người không có khả năng tiêu hóa đường lactose vẫn có thể tiêu thụ Kefir mà không phải gặp vấn đề thường gặp trên như khi tiêu thụ sữa chua (Zourari và Anifantakis,1988) Do sự hiện diện phong phú của các nấm men và vi khuẩn có lợi trong Kefir, chúng cung cấp lactase, một loại enzym tiêu hóa đường lactose (Akalin và Otles, 2002).

Nhiều nhà nghiên cứu đã điều tra những lợi ích Kefir Kefir được sử dụng trong bệnh viện và viện điều dưỡng để chữa trị các bệnh bao gồm các rối loạn chuyển hóa, xơ vữa động mạch và bệnh dị ứng ở Liên Xô cũ (Koroleva, 1998) Nó thậm chí được sử dụng trong điều trị bệnh lao, ung thư và rối loạn tiêu hóa khi điều trị y tế hiện đại không có hiệu quả (Cevikbas et al , 1994;Zourari and Anifantakis, 1998)… Thường xuyên tiêu thụ Kefir có thể giúp làm giảm bớt các chứng rối loạn đường ruột, thúc đẩy phong trào ruột, làm giảm đầy hơi và tạo ra một hệ thống tiêu hóa lành mạnh Nó có hiệu quả giúp cơ thể thành lập một hệ sinh thái cân bằng giúp tăng cường sức khỏe và kéo dài tuổi thọ

Kefir cung cấp các vi khuẩn có lợi và nấm men, các vitamin, khoáng chất và đầy đủ protein giúp tăng cường miễn dịch cho cơ thể Chính vì vậy Kefir đã được sử dụng để giúp điều trị cho bệnh nhân bị AIDS, chữa trị hội chứng mệt mỏi mãn tính, mụn rộp và ung thư (Cevikbas et al, 1994.;Furukawa et al.1991)

Ngày nay nhiều nước tăng cường xuất khẩu Kefir, và các báo cáo trong thập kỷ qua đã chỉ ra rằng bệnh nhân bị thiếu ăn, mất ngủ, bệnh thận, viêm gan, bệnh truyền nhiễm (lao, AIDS), và ung thư có thể có một số lợi ích từ việc sử dụng Kefir để điều trị bệnh (Measham J.D., Green- Johnson J M.,1998.)

Các lợi ích khác: Kefir là một nguồn đa dạng các protein tiêu hóa Các protein là yếu tố rất quan trọng trong việc xây dựng, sửa chữa và điều chỉnh hệ thống cơ thể Các protein có trong Kefir rất tốt cho tim, không có những hạn chế thông thường của cholesterol và chúng ngăn ngừa các hiện tượng tắc nghẽn động mạch Ngoài việc giúp các tế bào xây dựng lại và tự sửa chữa, Kefir cũng sẽ giúp điều chỉnh hệ thống tiêu hóa (Saloff – Coste, 1996)

Kefir có tác dụng giảm đầy hơi và làm giảm các triệu chứng của rối loạn tiêu hóa rất nhiều Nó giúp tăng cường các hệ thống miễn dịch của cá nhân (Furukawa et al., 1990), và chứa một máy chủ lưu trữ toàn bộ các protein khác và các acid amin cần thiết cho sức khỏe Một trong đó là Tryptophan, được biết đến với tác dụng giúp thư giãn trên hệ thần kinh (Saloff – Coste, 1996) Calcium và magnesium có nhiều trong Kefir, đây là những chất cần thiết cho

hệ thần kinh…

Kefir giúp tăng cường năng lượng, miễn dịch và sức khỏe: trong Kefir có phosphote, một chất khoáng giúp phân hủy carbohydrate, protein và chất béo, cũng như thúc đẩy sự phát triển các tế bào, sức khỏe và năng lượng (Saloff – Coste, 1996) Bên cạnh đó Kefir cũng rất giàu vitamin B1, B12, K và biotin Các loại vitamin này có tốt cho gan, thận và sức khỏe của hệ thần kinh Kefir cung cấp năng lượng và thúc đẩy kéo dài tuổi thọ Điều này có thể là quan trọng đối với những người có sức đề kháng yếu và người già Kefir đã được hiển thị để bảo vệ chống lại bệnh như ung thư, mệt mỏi mãn tính và mụn rộp và do tính chất bổ dưỡng của nó, đã được sử dụng để giảm thèm ăn ở nhiều cá nhân, bằng cách cân bằng lượng đường trong máu

2.7 Quy trình sản xuất men giống Kefir [3, 15]