Thành phần quan trọng trong sữa bò góp phần quyết định cấu trúc của sữa chua

Probiotics là 1 vi khuẩn lợi có khả năng xâmnhập vào môi trường bao tử với độ acid cao do dịch vị tiết ra, tiếp tục sống sót và thực hiện nghĩa vụ chuyển hóalactose thành đường đơn giản,

Viện công nghệ sinh học và thực phẩm



Báo cáo thực hành

Công nghệ sinh học thực phẩm

Đề tài: Thành phần quan trọng trong sữa bò góp

phần quyết định cấu trúc của sữa chua

GVHD: TS Đàm Sao Mai

ThS Lưu Huyền Trang

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

2 Võ Thị Hồng Cúc 08111201 Chương 4

4 Nguyễn Phương Tâm 0810961

Mục lục

Chương I: Mở đầu 1

I.2 Sự cần thiết của đề tài: 2

Chương II: Tổng quan tài liệu 5

II.1 Chủng vi sinh vật (L acidophilus): 5

II.2 Nguyên liệu (sữa bò): 5

II.2.1 Glucid: 6

II.2.1.1 Lactose: 6

II.2.1.2 Lý thuyết về sự lên men của vi khuẩn lactic: 7

II.2.2 Lipid: 7

II.2.2.1 Cấu tạo tiểu cầu lipid: 8

II.2.2.2 Ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy: 9

II.2.2.3 Ảnh hưởng đến tính bền vững của sản phẩm: 10

II.2.2.3.1 Sức căng bề mặt và năng lượng bề mặt[4]: 10

II.2.2.3.2 Chất hoạt động bề mặt trong sữa: 10

II.2.3 Protein: 12

II.2.3.1 Hệ thống protein của sữa: 12

II.2.3.2 Ảnh hưởng đến khả năng tạo cấu trúc: 13

II.2.3.2.1 Tính lưỡng tính của protein[6]: 13

II.3.2.2.2 Khả năng đông tụ của casein[1]: 13

II.3 Phương pháp phân tích: 14

II.3.1 Phân tích chỉ tiêu vi sinh (phương pháp đếm khuẩn lạc)[7]: 14

II.3.2 Phân tích chỉ tiêu hóa lý: 14

II.3.2.1 Đo độ pH: 14

II.3.2.2 Phân tích hàm lượng chất đạm (phương pháp micro Kjeldahl)[8]: 14

II.3.2.3 Phân tích hàm lượng chất béo (phương pháp Adam–Rose-Gottlieb)[8]: 15

II.3.2.4 Phân tích độ acid: 15

II.3.3 Phân tích chỉ tiêu cảm quan: 15

Chương III: Vật liệu và phương pháp 17

III.1 Vật liệu: 17

III.1.1 Chủng Lactobacillus acidophilus: 17

III.1.2 Nguyên liệu sữa bò: 17

III.1.3 Hóa chất sử dụng: 17

III.2 Phương pháp tiến hành: 18

III.2.1 Tăng sinh giống: 18

III.2.2 Quy trình tiến hành: 18

III.3 Phân tích chỉ tiêu: 20

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

III.3.1 Phân tích chỉ tiêu vi sinh: 20

III.3.2 Phân tích chỉ tiêu hóa lý: 20

III.3.2.1 Đo pH: 20

III.3.2.2 Phân tích hàm lượng chất đạm: 20

III.3.2.3 Phân tích hàm lượng chất béo: 21

III.3.2.4 Phân tích độ acid: 23

III.3.3 Phân tích chỉ tiêu cảm quan: 23

Chương IV: Kết quả và bàn luận 24

IV.1 Kết quả: 24

IV.1.1 Chỉ tiêu vi sinh: 24

IV.1.2 Chỉ tiêu hóa lý: 26

IV.1.2.1 Kết quả đo độ pH: 26

IV.1.2.2 Kết quả phân tích chất đạm: 26

IV.1.2.3 Kết quả phân tích chất béo: 27

IV.1.2.4 Kết quả phân tích độ acid: 27

IV.1.3 Kết quả phân tích cảm quan: 27

IV.2 Bàn luận chung: 28

CHƯƠNG V: Kết luận và kiến nghị 31

V.1 Kết luận 31

V.2 Kiến nghị: 31

Tài liệu tham khảo 32

Chương I: Mở đầu

I.1 Đặt vấn đề :

Lên men sữa chua là 1 trong những phương thức lâu đời nhất mà con người đã thực hiện để chuyển đổisữa thành những loại sản phẩm khác Hiện có bằng chứng rằng những sản phẩm lên men đã được sản xuất từcách đây 4500 năm Nguồn gốc chính xác của sữa lên men có thể bắt đầu từ 10000-15000 năm trước Lúc đó làthời đại trước khi Kinh Thánh xuất hiện (pre-Biblical times); Moses, nhà tiên tri Do Thái,người được Đức ChúaTrời giao cho sứ mệnh dẫn đắt người Do Thái rời bỏ Ai Cập đi đến miền đất hứa; tương truyền rằng ông đã chia

sẽ loại sữa lên men này cho mọi người trên đường đi

Loại sữa chua được phát hiện sớm nhất được lên men bởi các vi khuẩn dại sống trên túi da dê của nhữngngười Bulgar (tộc người Slav từng sống ở những khu vực bây giờ thuộc đất nước Bulgaria ngày nay), họ sốngđời sống du mục và bắt đầu di cư đến Châu Âu vào thế kỉ thứ 2 sau Công Nguyên và ở cuối thế kỉ thứ 7, họ hoàntoàn định cư tại các bán đảo Balkans (bán đảo nằm giữa các biển: biển Đen phía tây, Địa Trung Hải phía đông -nam gồm các biển Adriatic, Ionian, Ionian và biển MarmaraIonian) Những bằng chứng thuộc khảo cổ học đãđưa ra rằng các thường dân rất giỏi về những phương pháp trồng trọt và chăn nuôi , cũng như sản xuất sữa lênmen như sữa chua Có thể kể đến người sống ở Sumer, ở Babylone , người Ai Cập cổ và người Ấn Độ)

Niềm tin vào khả năng hiệu quả mà sữa chua mang lại cho sức khỏe và dinh dưỡng của con người đã tồntại trong nhiều nền văn hóa Việc sử dụng sữa chua của người Thổ Nhĩ Kỳ thời Trung cổ đã được Yusuf HasHajib viết trong cuốn sách “Kutadgu Bilig” và Mahmud Kashgari viết trong cuốn “Diwan Lughat al-Turk” vàothế kỉ thứ 11 Trong cả 2 cuốn, từ “Yoghurt” được đề cập đến trong những lĩnh vực khác nhau và họ cũng miêu

tả cách những người du mục Thỗ Nhĩ Kỳ sử dụng sữa chua

Trong ghi chép đầu tiên của một người Châu Âu khi người này tình cờ phát hiện ra sữa chua , nó xuấthiện trong lịch sử các phương thức điều trị bệnh của người Pháp : khi Vua Francois I mắc phải chứng bệnh vềruột và không một bác sĩ Pháp nào giúp được ông ta Trợ thủ đắc lực của nhà vua Suleiman cao quý đã gửi đến 1bác sĩ Do Thái từ Istanbul, người được cho rằng đã cứu những bệnh nhân khác bằng sữa chua Vị bác sĩ này đichân không và theo sau là cả bầy cừu đến nơi cứu bệnh nhân hoàng gia của ông, nhưng vị này từ chối tiết lộ cáchpha chế thuốc Điều đó hợp lý hơn về nguồn gốc của sữa chua từ vùng Trung Đông bắt đầu từ khi sữa lấy từcác con vật du nhập vào các đất nước ở đây, khoảng 9000 năm trước Công Nguyên

Nhà sinh học người Nga Ilya Ilyich Mechnikov, người đồn nhận gải Nobel năm 1908 đã có giả thuyếtchưa được chứng minh rằng sử dụng thường xuyên sữa chua có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ dài của vài nông dânngười Bulgaria Tin rằng Lactobacillus cần thiết cho sức khỏe, Mechnikov đã làm việc để tuyên truyền khắpChâu Âu rằng sữa chua là một thực phẩm Lời tuyên truyền này rơi vào tai của một thương nhân người Do Tháigốc Tây Ban Nha, Isaac Carasso và ông này đã bắt đầu công nghiệp hóa sản xuất của sữa chua

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

I.

2 Sự cần thiết của đề tài:

Sữa chua đã và đang là nguồn thực phẩm được đón nhận rộng khắp toàn thế giới Chính bởi cấu trúc vàhương vị đặc trưng đã làm nên sự quyến rũ này của sản phẩm Thử nghiệm lại nếu ta sở hữu một hũ sữa chua vớimàu sắc không đồng đều, trạng thái cấu trúc không ổn định, mùi vị quá chua… thì chắc hẳn không ai còn thíchsản phẩm này nữa Điều làm nên cấu trúc mịn màng, màu trắng sữa đẹp mắt, hương thơm đặc trưng đều đượcquyết định bởi các thành phần trong nguyên liệu chính là sữa Vậy nguồn nguyên liệu sữa góp phần quan trọng

để quyết định việc sản phẩm có được chấp nhận bởi ngưởi tiêu dùng hay không, thế nên đặt vấn đề quan tâm đếnnguyên liệu sữa thật sự rất thiết thực

Về mặt vi sinh vật tồn tại trong sữa chua, do là thực phẩm phục vụ cho nhu cầu con người, sữa chua chỉđược và nên sử dụng 1 số loài vi khuẩn đã được kiểm tra độ an toàn và khả năng giúp ích cho sức khỏe khi vàobên trong cơ thể người, người ta thường hay nhắc đến đó là “Probiotics” Trong cơ thể người, cụ thể hơn là ở dạdày và ruột non, tồn tại song song vi khuẩn tốt và vi khuẩn hại Probiotics là 1 vi khuẩn lợi có khả năng xâmnhập vào môi trường bao tử với độ acid cao do dịch vị tiết ra, tiếp tục sống sót và thực hiện nghĩa vụ chuyển hóalactose thành đường đơn giản, đồng thời tiết các chất “antibacteria” –“chống vi khuẩn” để làm suy giảm khảnăng tác động xấu của vi khuẩn có hại lên chức năng hoạt động của hệ tiêu hóa Sau đây là phần liệt kê các lợiích do Probiotics mang lại:

Cải thiện tình trạng đào thải lactose: do trong hệ tiêu hóa không có enzyme lactase để chuyển hóalactose mà vi khuẩn lợi trong sữa chua lại có thể tiết enzyme này giúp phân giải lactose cho cơ thể

Ngăn ngừa triệu chứng tiêu chảy: do sữa chua giúp tái tạo lại quần thể vi sinh trong ruột đã bị mất mát khi tiêuchảy Hơn thế nữa, sữa chua cũng tăng cường hệ thống miễn dịch giúp chúng ta chống lại sự xâm nhiễm

Giảm hàm lượng cholesterol trong máu: những nghiên cứu khác nhau cho thấy rằng dùng sữa chua giúpgiảm lượng cholesterol, vì vậy mà trong khẩu phần ăn kiêng của người bị bệnh tim mạch luôn có sữa chua

Nguồn cung cấp Ca đầy đủ cho những thất thoát chất khoáng hằng ngày trong cơ thể chúng ta Canxitrong sữa chua ở dạng hòa tan trong acid lactic và nhờ đó nó dễ hấp thu vào hệ thống tiêu hóa hơn Có thể thấycác sản phẩm sữa đều có khả năng ngăn ngừa nguy cơ ung thư ruột kết

I.

3 Tình hình sử dụng sữa chua trong nước và thế giới:

Như đã viết ở phần trên, sữa chua được hình thành bởi hoạt động của những vi khuẩn lên men sữa Nó

có thể được làm từ bất kì loại sữa nào, nhưng thường thì sữa bò được sử dụng nhiều nhất Vi khuẩn lên menđường trong sữa và sản sinh ra acid lactic, điều đó tác động đến protein trong sữa rồi hình thành nên dạng sữachua

Vậy Yoghurt là sản phẩm từ sữa, được tạo thành bởi hoạt động lên men của vi khuẩn sống Trong sữa

chua ở Mỹ, 2 chủng vi khuẩn được sử dụng là Lactobacillus Bulgaricus và Streptococcus thermophilus Thêm

một sự thật nữa, việc giữ cho các vi khuẩn còn sống là vô cùng quan trọng đối với sự hình thành của sữa chua.Hoạt động của những vi khuẩn sống này là chuyển hóa đường Lactose, loại đường chủ yếu trong sữa, thành acid

lactic Mức độ acid tạo ra từ sự hình thành acid lactic đạt đến ngưỡng pH đông tụ của protein trong sữa do đóchúng kết tủa.

Một vài sản phẩm sữa chua được thanh trùng để tiêu diệt các vi khuẩn trước khi được bày bán, và trên

vỏ hộp phải được ghi nhận là còn những vi khuẩn sống tồn tại hay không Hầu như mọi người đều ưa dùng sảnphẩm sữa chua có vi khuẩn sống hơn với mục đích cải thiện sức khỏe

Thế giới :

Năm 2006, FlexNews, đưa tin chuyên về thực phẩm, viết rằng những người Châu Mỹ dùng 7,2 poundssữa chua (tương đương 3.2kg) hàng năm ; trong khi ở Pháp, quê hương của Danone (ông chủ của hệ thống phânphối sữa chua khắp nơi trên thế giới), trung bình 1 năm tiêu thụ sữa chua là 49,1 pounds (tương đương 22.3kg)

Dấu hiệu lợi nhuận từ sữa chua tăng lên chậm Năm 1980, thị trường sữa chua ở Mỹ đạt 300 triệu đôla

Mỹ, nhưng đến 2005 nó tăng lên 3 tỉ rưỡi đôla Mỹ

Trong báo cáo của « The US Department of Agriculture’s Economic Research Service” cho khoảng thờigian 1998-2007, phát hành năm 2009, cho thấy rằng càng nhiều người Mỹ bỏ qua cửa hàng kem (ice-cream) đểđến với sữa chua Trong khi lượng tiêu thụ của kem giảm từ 16,3 pounds / người năm 1998 xuống 14 poundsnăm 2007, thì sữa chua được dùng từ 5,9 pounds/ người năm 1998 lên 11,5 pounds vào năm 2007

Hội đồng các sản phẩm từ sữa California « The Dairy Council of California” đưa ra chỉ đạo cho nhữngkhảo sát của họ và tìm thấy rằng lượng người tiêu dùng sữa chua nhiều nhất là những gia đình có trẻ nhỏ vàngười lớn ở độ tuổi 30, điều này liên quan đến việc sữa chua là sản phẩm tiện dụng và những đứa trẻ thích thúvới loại sản phẩm đa dạng về mùi vị này Hội đồng này cũng nhận thấy lượng tiêu thụ sữa chua giảm dần trongnhững người cao tuổi

Một ghi nhận đáng lưu ý nữa ở Mỹ, Hiệp hội Sữa chua quốc gia « the National Yogurt NYA » đã định nghĩa công thức cho sản xuất sữa chua là phải chứa những vi khuẩn sống tích cực Các nhà sảnxuất cũng đóng mác sản phẩm của họ với thông tin trên nhãn về sự hiện diện của những vi khuẩn có lợi sống.Những sản phẩm sữa chua trữ lạnh phải chứa hơn 100.000 khuẩn lạc trên 1g ngay tại thời điểm được sản xuất vàcác sản phẩm sữa chua loại đông lạnh thì phải mang 10.000 khuẩn lạc trên 1g tại thời điểm được sản xuất

Association-Thế nên, 100g Yoghurt theo chuẩn của NYA sẽ chứa 10 tỉ vi khuẩn sống

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

Yakult, thức uống duy nhất chứa khuẩn sữa sống chủng Lactobacillus casei Shirota của Nhật Bản, hiện

đã có mặt tại 29 quốc gia, bắt đầu xuất hiện tại thị trường Việt Nam kể từ đầu tháng 9, mỗi chai có chứa tới 6,5 tỉkhuẩn sữa Shirota

Sữa chua Vinamilk Probi, cũng thuộc dòng sản phẩm có chứa khuẩn sống, sử dụng men ProbioticsL.Casei 431 được cung cấp bởi nhà sản xuất men hàng đầu thế giới Chr.Hansen-Đan Mạch

Những số liệu trên cho thấy, lượng người sử dụng sữa chua ở Việt Nam đang trên đà tăng lên nhờ cácyếu tố tuyên truyền, quảng cáo cũng như nhận thức khoa học của người dân được nâng cao Nhận xét rằng: ViệtNam trở thành một thị trường tiêu thụ đầy tiềm năng khi các sản phẩm sữa chua tại đây chưa đa dạng về chủngloại nên khả năng phát triển dòng thực phẩm này hoàn toàn mở cửa

I.4 Mục đích nghiên cứu:

- Tìm hiểu quy trình thực hành sản xuất sữa chua ( sữa bò và chủng Lactobacillus Acidophilus) và kiểm

nghiệm các chỉ tiêu về vật lý, hóa học, vi sinh và cảm quan của sản phẩm sữa chua

- Tái khẳng định sự ổn định về cấu trúc sữa chua từ nguyên liệu sữa bò

- Quan sát và đánh giá hiệu quả chuyển hóa đường của chủng Lactobacillus Acidophilus trên sữa bò trong

sản xuất sữa chua

Sữa chua từ nguyên liệu sữa bò và chủng Lactobacillus Acidophilus nhóm đã thực hành Chắc hẳn phần

trình bày vẫn chưa đủ hoàn thiện, mong nhận được sự đóng góp từ cô và các bạn !

Chương II: Tổng quan tài liệu

II.1 Chủng vi sinh vật ( L acidophilus ):

Hình 1: L acidophilus dưới kính hiểm vi

Lactobacillus acidophilus (L acidophilus ) là loại probiotic thông dụng nhất, hay là loại vi khuẩn có ích.

Loại vi khuẩn có lợi này cư trú tại ruột, âm đạo để bảo vệ chống lại sự xâm nhập hay gia tăng của các sinh vật

“có hại” có thể gây bệnh Đây là cơ chế hoạt động hoàn hảo Ví dụ, sự phân rã của thức ăn do khuẩn L.

acidophilus sản xuất ra acid lactic, hydrogen peroxide… tạo ra sự phản ứng của môi trường chống lại các sinh

vật không ưa thích L acidophilus cũng sản xuất ra lactase, loại enzyme có khả năng phá huỷ đường sữa

(lactose) thành các loại đường đơn giản Những người có cơ địa không dung nạp lactose thì không thể sản xuất

ra loại enzyme này Vì lý do đó, thực phẩm bổ sung L acidophilus có thể có lợi cho những người này[10]

L acidophilus và các loại vi khuẩn lactic khác đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình lên men của

các loại thực phẩm được lên men như sữa và các rau quả khác Đây được xem là một chu trình sinh hóa trongđiều kiện yếm khí khi vi khuẩn lactic sử dụng nguồn cơ chất là carbohydrates là lactose và chuyển hóa chúngthành rượu, carbon dioxide, acid lactic và một số sản phẩm phụ nhu aldehite, ester, diacetyl…và làm nên hương

vị độc đáo cho các loại thực phẩm lên men

Nhiệt độ hoạt động tối ưu: to opt = 37 oC

Giá trị pH tối ưu: pHopt ≈ 5.5 – 5.8

Thành phần Nước Glucid Lipid Protein Khoáng Khác

II.2 Nguyên liệu (sữa bò):

(Lâm Xuân Thanh, “Giáo trình công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa)

Kingdom: Bacteria Division: Firmicutes Class: Bacilli Family: Lactobacillaceae Genus: Lactobacillus

Species: L acidophilus

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

Sữa bò vốn được coi là một thể keo gồm các cầu béo và các phân tửprotein tồn tại ở dạng micelle phân tán trong môi trường nước[2] Sữa cũngđược coi là một hệ nhũ tương phức tạp, bao gồm những giọt béo phân tántrong môi trường liên tục chứa protein[3] Nói tổng quát, sữa cũng có thểđược nhìn nhận là một hệ phân tán dị thể bao gồm các cấu tử có kích thướcrất nhỏ (chất béo 3-5 m, micelle protein 0.1 m) phân tán ở trong pha phântán là nước

Chính bởi tồn tại đặc tính hóa lý như thế nên sữa vốn là một hệ khôngbền Sự khác biệt về các thành phần cấu tử phân tán vốn khác biệt nhau về tỷtrọng, sức căng bề mặt…dẫn đến xu hướng tách pha của sữa theo thời gian

để trở nên bền vững hơn Điều này trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng của sữa cũng như sản phẩm làm từ sữa

Thành phần hóa học của sữa thì trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như tạo được chosản phẩm lên men những đặc tính đặc trưng Trong phạm vi đề tài sẽ giới thiệu đến 3 thành phần quan trọngnhất: glucid, lipid, các hợp chất chứa nitơ

II.2.1 Glucid:

II.2.1.1 Lactose:

Đường lactose trong sữa có hàm lượng trung bình khoảng 50g/l (Lê Thị Liên Thanh, Lê Văn Hoàng,

“Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa”) Đây chính là tác nhân gây ra triệu chứng rối loạn tiêu hóa ởnhững người mắc chứng bất dung nạp lactose Bất dung nạp lactose xảy ra khi đường lactose không được tiêuhóa hoàn toàn bởi lactase – enzyme có trong ruột non Như vậy, bất dung nạp lactose sẽ chỉ xảy ra ở nhữngngười thiếu hụt men lactase do cơ thể không có khả năng tạo lactase hoặc do bị bệnh tiêu hóa làm ruột non giảmsản xuất ra các enzyme

Bình thường, enzyme lactase sẽ phân hủy đường lactose thành glucose và galactose, các đường này sẽđược hấp thu vào máu Không có đủ lactase sẽ dẫn đến quá trình lên men đường lactose ở đại tràng, kéo theomột loạt các triệu chứng buồn nôn, đau bụng, đầy hơi, tiêu chảy sau 30-120 phút ăn thức ăn có đường lactose

Sẽ thật thiệt thòi cho những người không sử dụng được sữa vì triệu chứng này, vì họ đã bỏ qua mộtnguồn dinh dưỡng phong phú, một nguồn canxi dồi dào Tuy vậy, vẫn có giải pháp cho người mắc chứng bấtdung nạp lactose Sữa chua là giải pháp tối ưu nhất, trong thành phần của nó hàm lượng lactose đã giảm thiểuđáng kể do vi sinh vật đã sử dụng để tiến hành quá trình lên men Ngoài việc giúp cho những người này hấp thusữa, chính sự lên men đã tạo điều kiện để hình thành nên cấu trúc gel mịn màng cho sản phẩm, cho phép người

sử dụng trải nghiệm trên một sản phẩm đặc biệt và thơm ngon

Như vậy, lactose trong sữa có vai trò rất quan trọng trong việc tạo thành cấu trúc sản phẩm, vi khuẩnlactic sẽ sử dụng nó là nguồn cơ chất cho quá trình tăng sinh cũng như lên men.

II.2.1.2 Lý thuyết về sự lên men của vi khuẩn lactic:

Trong các sản phẩm sữa chua lên men, người ta thấy có 3 dạng lên men chính: lên men rượu, lên men

lactic, lên men butyric L.acidophilus thực chất là một loài lên men đồng hình (homofermentative fermentation),

cho nên sản phẩm sau quá trình lên men của chúng chủ yếu là acid lactic, trong giới hạn bài báo cáo nhóm sẽtrình bày về lý thuyết của sự lên men lactic

Đối với các loại sữa lên men, ở giai đoạn đầu, tức là cho đến khi tạo thành acid pyruvic đều giống nhau

Cơ chất cho quá trình này là các oligosaccharide của hexose, dưới tác dụng của enzyme tương ứng sẽ tạo thànhcác mono hexose Đối tượng quan tâm ở đây là đường sữa lactose – một disaccharide, dưới tác dụng của lactase

từ vi khuẩn, lactose sẽ được thủy phân thành glucose và galactose Các mono hexose này sẽ đi vào con đườngđường phân (glycolytic pathway) hay còn gọi là con đường EMP (Embden-Meyerhof-Parnas) để cho ra sảnphẩm acid pyruvic Trong điều kiện yếm khí, pyruvic sẽ thực hiện quá trình khử do vi khuẩn điều khiển và tùytheo chủng loại, điều kiện thích hợp mà ta có sự lên men rượu, lên men lactic, lên men butyric…

Có thể tóm tắt hoạt động của L acidophilus như sau:

Hình 2: sơ đồ lược giản quá trình sinh hóa chính trong sữa chua bởi L acidophilus

Acid lactic sinh ra, làm thay đổi pH của sản phẩm, cụ thể là làm giảm pH sản phẩm xuống gần ngưỡngđiểm đẳng điện của protein sữa Kết quả làm cho các protein này đông tụ tạo cấu trúc gel cho sản phẩm Ngoài

ra, acid lactic còn góp phần tạo vị chua dịu cho sản phẩm, tăng tính cảm quan cho sản phẩm sữa chua bên cạnhmột số sản phẩm phụ dễ bay hơi tạo mùi hương đặc trưng cho sản phẩm

II.2.2 Lipid:

Lipid trong sữa tồn tại ở 2 dạng chính:

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

Lipid đơn giản: các glyceride và steride

Lipid phức tạp: các phosphatide, đại diện là lecithin, cephalin

II.2.2.1 Cấu tạo tiểu cầu lipid:

Chất béo trong dữa tồn tại dưới dạng các tiểu cầu phân tán trong sữa và trong các tiểu cầu này có sự sắpxếp khá trật tự

Hình 3: cấu trúc một tiểu cầu béo[2]

Sơ đồ trên cho phép ta xác định được cấu trúc của một tiểu cầu chất béo, các tiểu cầu này được baoquanh bởi một màng, thành phần của nó bao gồm protein, lipoprotein, acid nucleic…, chúng gồm có hai phần ưanước và kị nước[1] Bề mặt trong của màng này có liên hệ mật thiết với một lớp phụ có bản chất là phospholipidhay còn gọi là phosphatide có thành phần chủ yếu là lecithin và cephalin Hai thành phần này đóng vai trò rấtquan trọng đến việc gia tăng tính bền vững của sản phẩm

Sự phân bố các triglyceride trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trung tâm của các tiểu cầuchứa glyceride có điểm nóng chảy thấp, giàu acid oleic và luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ môitrường Trong khi đó phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyceride có điểm nóng chảy cao và có thểđông đặc lại ở nhiệt độ thường Sự toàn diện về cấu trúc của các tiểu cầu là điều kiện quyết định cho sự ổn địnhchất béo trong sữa Đặc biệt sự biến chất của màng sẽ làm thay đổi các tính chất vật lý một cách sâu sắc gây rahiện tượng tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau dẫn đến quá trình tách chất béo làm mất đi tính đồngnhất của sữa[2]

II.2.2.2 Ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy:

Yếu tố này giải thích cho việc sữa chua để ngoài nhiệt độ thường một thời gian sẽ có hiện tượng xuấthiện lớp váng kem trên bề mặt sản phẩm Điều này xảy ra là do chất béo của sữa có những acid béo có nhiệt độnóng chảy thấp sẽ ở thể lỏng trong điều kiện nhiệt độ phòng

Các acid béo của sữa chiếm tới 98 – 99% tổng lượng lipid trong sữa Lipid của sữa khác với lipid của

mỡ động vật là chúng chứa nhiều acid béo no, có khối lượng phân tử thấp

Bảng 1: các acid béo chủ yếu trong sữa bò (Lâm Xuân Thanh, “Giáo trình công nghệ chế biến sữa và các sảnphẩm từ sữa)

Các acid béo Tỷ lệ so với

tổng số, %

Điểm nhiệt độnóng chảy, 0C

- 7.9

- 1.5+16.5

81216

468

222

Chất lỏng

ở nhiệt độphòng

+31.4+43.6+53.8+62.6+69.3

2024283236

1012141618

22222

Chất rắn ởnhiệt độphòng

Các acid béo không no

Dưới 1%

+14.0-5.0-5.0-49.5

34323032

18181820

2222

Chất lỏng

ở nhiệt độphòng

Từ bảng trên ta nhận thấy: nhiệt độ nóng chảy của các phân tử acid béo tăng khi khối lượng phân tửtăng, còn số lượng nối đôi cao lại làm giảm nhiệt độ nóng chảy

Tỷ lệ giữa các acid béo có nhiệt độ nóng chảy cao với các acid béo không no có nhiệt độ nóng chảy thấp

có ảnh hưởng lớn tới độ cững của chất béo: chất béo có chứa nhiều acid béo có nhiệt độ nóng chảy cao sẽ cứng,trong khi chất béo có chứa nhiều acid béo có nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ mềm Chất béo của sữa được hình thành

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

từ các glyceride hỗn tạp nên khoảng nhiệt độ nóng chảy và đông đặc sẽ ở ngưỡng 28 – 35oC và 19 – 26oC Giátrị này biến động tùy vào giống loài, điều kiện nuôi dưỡng…[1]

II.2.2.3 Ảnh hưởng đến tính bền vững của sản phẩm:

II.2.2.3.1 Sức căng bề mặt và năng lượng bề mặt[4]:

Do không cân bằng về lực tương tác phân tử nên các phân tử ở bề mặt chất chịu tác dụng của lực hút vàotrong bề mặt chất Nói cách khác mỗi phân tử ở bề mặt chất lỏng tồn tại một năng lượng lớn hơn so với các phân

bề mặt là lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài bề mặt phân chia hai pha để chống lại sự kéo dãn bề mặt

Quan hệ giữa năng lượng bề mặt và sức căng bề mặt theo công thức:

F = σ.S (S: diện tích bề mặt của hệ)

Đối với hệ phân tán thì S là bề mặt dị thể của hệ Như đã trình bày sữa và sữa chua là một hệ phân tán dịthể phức tạp, do đó diện tích bề mặt dị thể rất lớn dẫn đến năng lượng bề mặt của hệ cũng rất lớn Vì vậy theonhiệt động lực học thì hệ phân tán là một hệ không bền vững, sẽ xảy ra các quá trình làm giảm sức căng bề mặtcủa hệ, làm giảm diện tích bề mặt dị thể để tối thiểu hóa năng lượng dư bề mặt để hệ đạt trạng thái bền vững

Sữa và sữa chua nếu để lâu sẽ xảy ra hiện tượng tách lớp nguyên nhân là do quá trình này Thực chấttrong bản thân sữa cũng có chứa các thành phần giúp kháng cự lại hiện tượng tách lớp nhưng chỉ với một hàmlượng nhỏ, các chất này có hoạt động được xem tương tự như chất hoạt động bề mặt

II.2.2.3.2 Chất hoạt động bề mặt trong sữa:

Chất hoạt động bề mặt là một chất khi cho vào một môi trường phân tán lỏng chúng sẽ làm giảm sứccăng bề mặt của hệ từ đó làm hệ bền vững hơn Đặc tính quan trọng này của được quy bởi cấu tạo của chúng, vớimột đầu phân cực và một đầu không phân cực Khi tồn tại trong một hệ phân tán chúng sẽ tập trung tại bề mặtphân chia pha và quay đầu tương ứng tương tác với pha tương ứng Kết quả là sự phân tán giữa các pha trong hệbền vững hơn và hạn chế được sự tách pha

Hình 4: sơ đồ đơn giản của một chất hoạt động bề mặtNhư đã đề cập, một hệ phân tán nếu được tối thiểu hóa năng lượng dư bề mặt thì sẽ đạt trạng thái bềnvững hơn Dựa theo công thức F = σ.S ta dễ dàng nhận ra nếu muốn giá trị F giảm thì một trong hai đại lượng σ

và S hoặc cả hai đại lượng này phải giảm Nhưng khi xem xét lại về khía cạnh sản phẩm sữa chua của chúng ta,chúng ta mong muốn một sản phẩm với cấu trúc mịn màng, đồng nhất Điều này có nghĩa là ta mong muốn sựphân tán của các pha trong sản phẩm đạt trạng thái tối đa, tức diện tích bề mặt dị thể ở đây rất lớn Vậy thực chất

ta sẽ không can thiệp vào để làm giảm giá trị S này với mục đích làm bền sản phẩm, ta vẫn còn một cách là tácđộng làm giảm giá trị sức căng bề mặt của các thành phần trong sản phẩm Chất hoạt động bề mặt làm được điềunày

Với bản chất là photpholipid, lecithin và cephalin trong sữa cũng có tác dụng như chất hoạt động bề mặt

và phần nào đó làm ổn định trạng thái nhũ tương của sữa

Hình 5: cấu trúc phân tử của lecithin và cephalinNguyên nhân tạo ra sức căng bề mặt của một chất là do các phân tử trong lòng chất đó tương tác vớinhau theo mọi phía, dẫn đến chúng cân bằng về lực, trong khi đó các phân tử chất tập trung tại bề chỉ có thểtương tác qua lại với nhau và một phần tương tác với các phân tử trong lòng chất Dẫn đến tình trạng tại bề mặtcủa chất này sẽ tồn tại những vectơ lực dư và gây ra lực đè nén lên bề mặt gọi là sức căng bề mặt

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

Hình 6: sự tương tác không đều giữa các phân tử trong lòng và trên bề mặtTrong sữa có cả pha phân cực là nước và pha không phân cực ví dụ như chất béo Lecithin và cephalin

sẽ tập trung tại bề mặt phân chia pha của các pha này và quay đầu phân cực vào nước, đầu không phân cực vàochất béo Tiếp đó, chúng sẽ tương tác và triệt tiêu bớt các vectơ lực dư thừa vốn gây ra sức căng bề mặt của pha

và do đó sức căng bề mặt của các pha này được làm giảm xuống Và nếu sức căng bề mặt được hạn chế thì như

đã phân tích hệ có thể trở nên bền hơn trước quá trình tách pha tự nhiên

II.2.3 Protein:

II.2.3.1 Hệ thống protein của sữa:

Bảng 2: Hệ thống cách thành phần protein chính trong sữa:

Loại protein Hàm lượng trong sữa (g/kg) Tỷ lệ so với tổng số protein (%)

30.68.030.810.179.5

3.79.81.2

Protein hòa tan (whey protein) chiếm khoảng 20% tổng số protein trong sữa.

Protein ở trạng thái keo không bền: gồm phức hệ micelle hữu cơ của các caseinate và calciumphosphate Casein chiếm đến 80% trong tổng số protein trong sữa Với một tỷ lệ đa phần trong protein sữa,casein đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc hình thành cấu trúc của sản phẩm sữa chua khi tiến hành đông tụchúng bằng acid từ vi sinh vật

II.2.3.2 Ảnh hưởng đến khả năng tạo cấu trúc:

II.2.3.2.1 Tính lưỡng tính của protein[6]:

Protein là một đại phân tử hữu cơ với các đơn phân là các amino acid Do đó protein bản chất cũng làmột chất điện ly lưỡng tính nguyên nhân bởi sự có mặt của gốc carboxyl (-COOH) và gốc amine (NH2) Trạngthái tích điện của các nhóm này phụ thuộc vào pH môi trường Ở một pH nào đó mà tổng điện tích dương vàđiện tích âm của phân tử protein bằng 0 thì phân tử protein sẽ không chuyển động và dễ dàng đông tụ, giá trị nàyđược gọi là pI (điểm đẳng điện) của protein

Ở môi trường có giá trị pH < pI của protein, do số tiện tích dương nhiều hơn so với điện tích âm củaprotein nên protein mang điện dương Ngược lại protein sẽ mang điện tích âm khi giá trị pH > pI

Hình 7: Sự mang điện của protein trong môi trường pH tương ứngII.3.2.2.2 Khả năng đông tụ của casein[1]:

100% cow milk + Lactobacillus acidophilus

Theo lý thuyết, sữa tươi luôn có giá trị pH dao động trong khoảng 6.5 – 6.7 và giá trị pI của casein đượctính toán thuộc khoảng 5.1 – 5.3 Thế nên ở trong sữa casein sẽ mang điện tích âm (do pH sữa > pI casein) Vìtất cả các casein đều mang điện tích âm nên chúng đẩy nhau và do đó các micelle casein tồn tại dưới dạng keo.Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein và góp phần duy trì các micelle trong dung dịch

Quá trình lên men của vi khuẩn lactic sẽ tạo ra acid lactic là tác nhân làm giảm pH của sản phẩm sữachua Các ion H+ của acid sẽ liên kết với các micelle casein mang điện âm và dần trung hòa bớt điện tích củachúng Khi đến tới hạn của giá trị pI, các micelle casein sẽ đông tụ thành gel, hình thành cấu trúc cho sản phẩm

Tuy nhiên, nếu quá trình lên men kéo dài, lượng acid tạo ra nhiều, làm pH môi trường giảm thấp vượtquá ngưỡng pI của casein sẽ làm casein tái hòa tan Trạng thái sản phẩm lúc này bị chuyển hóa từ gel trở thànhkeo

II.3 Phương pháp phân tích:

II.3.1 Phân tích chỉ tiêu vi sinh (phương pháp đếm khuẩn lạc) [7] :

Phương pháp cho phép ta xác định số lượng vi sinh vật còn sống hiện diện trong mẫu Tế bào sống là tếbào có khả năng phân chia tạo thành khuẩn lạc trên môi trường chọn lọc Trong phương pháp này cần thực hiệnpha loãng mẫu thành nhiều độ pha loãng bậc 10 liên tiếp sao cho độ pha loãng với mật độ tế bào thích hợp đểxuất hiện các khuẩn lạc riêng lẻ trên bề mặt thạch với số lượng đủ lớn để hạn chế khi đếm và tính toán

II.3.2 Phân tích chỉ tiêu hóa lý:

II.3.2.1 Đo độ pH:

Dùng máy đo pH của Statious để đo pH Nhúng điện cực pH, đầu dò vào bên trong mẫu, đọc giá trị pHhiển trị bên trên màn hình

II.3.2.2 Phân tích hàm lượng chất đạm (phương pháp micro Kjeldahl) [8] :

Tất cả các dạng nitơ trong cơ thể, hay các mô, các tế bào được gọi là nitơ tổng số Nitơ có trong thànhphần amino acid của protein được gọi là nitơ protein Nitơ không có trong thành phần của protein như của cácmuối vô cơ, acid nitric, ure, amino acid tự do… được gọi là nitơ phi protein

Nói một cách khác: Nitơ tổng số = nitơ protein + nitơ phi protein

Nguyên lý của phương pháp:

Mẫu được vô cơ hóa bằng H2SO4 đậm đặc ở nhiệt độ cao với chất xúc tác Phản ứng của quá trình vô cơhóa xảy ra theo thứ tự sau:

2H2SO4  2H2O + 2 SO2 + O2 các chất chứa Nito

2NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4

H 2 SO 4