sản xuất nước bí đao lên men bằng vi khuẩn lactobacillus acidophilus

Sự thay đổi hàm ượng acid lactic theo nồng độ đường và tỷ lệ pha loãng dịch bí đao .... Sự thay đổi mật số vi khu n acid lactic theo nồng độ đường và tỷ lệ pha loãng dịch bí đao .... - Đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

SẢN XUẤT NƯỚC BÍ ĐAO LÊN MEN

BẰNG VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS

ThS HUỲNH XUÂN PHONG HUỲNH DIỄM MI

Cần Thơ, tháng 12/2013

PHẦN KÝ DUYỆT

Th.S Huỳnh Xuân Phong Huỳnh Diễm Mi XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỀ LUẬN VĂN ………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký tên)

LỜI CẢM TẠ

Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, động viên, tận tình giúp đỡ từ phía Ban Giám đốc, Quý Thầy Cô Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, cán bộ phòng thí nghiệm và gia đình, bạn bè

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Ngô Thị Phương Dung và thầy Huỳnh Xuân Phong, cán bộ hướng dẫn, thầy đã tận tâm chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện từng thí nghiệm và hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cảm ơn thầy Phạm Hồng Quang, anh Nguyễn Ngọc Thạnh, cán bộ phòng thí nghiệm, thường xuyên hướng dẫn,

hỗ trợ tôi hoàn thành luận văn

Xin được g i ời cám ơn chân thành đ n tất cả các qu Thầy Cô đã tận tình truyền dạy cho tôi i n thức h u ích để phục vụ đề tài

Xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên c ng h a và các anh chị học viên cao học của ph ng thí nghiệm CNSH Thực ph m đã nhiệt tình gi p đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng bi t ơn sâu sắc đ n gia đình và người thân đã động viên, khích lệ và uôn ủng hộ tôi về mặt vật chất cũng như tinh thần trong suốt thời gian qua để tôi v ng tin thực hiện đề tài nghiên cứu này

Kính chúc Quý Thầy Cô được nhiều sức khỏe, thành đạt trên nhiều ĩnh vực và luôn có nh ng cống hi n quý báu cho sự nghiệp giáo dục và đào tạo

Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày 05 tháng 12 năm 2013

Huỳnh Diễm Mi

K t quả thí nghiệm khảo điều kiện sản xuất dịch í đao lên men đã x định được

tỷ lệ pha loãng dịch í đao 10% và đường phối ch là 12% thích hợp đ sản xuấ nư c

í đao lên men X định quy trình lên men thích hợp v i điều kiện: lên men 30˚C rong 48 giờ và n ng độ giống chủng là 5 log t bào/mL sẽ đảm bảo về mùi và vị sản ph m (không quá n ng của a i và độ ngọt v a phải) ũng như y ầu về mật số

vi khu n cần thi t ( >6 log CFU/mL) cho sản ph m probiotic Nhiệ độ t n trữ sản

ph m 4 - 6˚C rong 4 ần vẫn đảm bảo được mùi, vị và y rì được mật số vi khu n

Từ khóa: acid lactic, Lactobacillus acidophilus, nước bí đao, probiotic

MỤC LỤC

PHẦN KÝ DUYỆT

LỜI CẢM TẠ

TÓM LƯỢC i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH BẢNG iv

DANH SÁCH HÌNH v

TỪ VIẾT TẮT vi

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Probiotic 3

2.1.1 Giới thiệu chung 3

2.1.2 Vai trò của probotic 4

2.2 Sơ ược về vi khu n Lactobacillus acidophilus 4

2.3 Lên men acid lactic 5

2.3.1 Cơ sở lý thuy t của quá trình lên men acid lactic 5

2.3.2 Các y u tố ảnh hưởng đ n quá trình lên men 7

2.3.3 Ý nghĩa của lên men acid lactic 8

2.4 Nguyên liệu 8

2.4.1 Giới thiệu chung về bí đao 8

2.4.2 Thành phần hóa học của bí đao 9

2.4.3 Lợi ích của bí đao 10

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

3.1 Phương tiện nghiên cứu 11

3.1.1 Thời gian và địa điểm 11

3.1.2 Dụng cụ và thi t bị 11

3.1.3 Hóa chất 11

3.1.4 Nguyên vật liệu 11

3.2 Phương pháp nghiên cứu 12

3.2.1 Quy trình ên men nước bí đao tổng quát 12

3.2.2 Bố trí thí nghiệm 13

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

4.1 Tỷ lệ pha loãng dịch bí đao và phối ch đường saccharose trong quy trình sản xuất dịch bí đao ên men 17

4.2 Ảnh hưởng của nồng độ giống chủng và nhiệt độ lên men 21

4.3 Ảnh hưởng của thời gian lên men 24

4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tồn tr sản ph m 27

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 29

5.1 K t luận 29

5.2 Đề nghị 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: Một số hình ảnh thí nghiệm PL-1 PHỤ LỤC 2: Thành phần các môi trường PL-2 PHỤ LỤC 3: Các chỉ tiêu đánh giá PL-3 PHỤ LỤC 4: K t quả phân tích thống kê PL-4

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Thành phần hóa học trung bình của trái bí đao 9

Bảng 2 K t quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ pha loãng dịch bí đao và phối ch đường saccharose 17

Bảng 3 Mô tả một số chỉ tiêu của sản ph m 20

Bảng 4 K t quả phân tích nước bí đao ên men theo mật số giống chủng và nhiệt độ lên men 20

Bảng 5 K t quả khảo sát ảnh hưởng mật số giống chủng và nhiệt độ lên men 22

Bảng 6 K t quả đánh giá cảm quan sản ph m 24

Bảng 7 K t quả khảo sát thời gian lên men 25

Bảng 8 K t quả đánh giá cảm quan sản ph m về thời gian lên men 27

Bảng 9 K t quả khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn tr sản ph m 28

Bảng 10 Tỷ lệ thành phần của môi trường MRS agar PL-2 Bảng 11 Nội dung mô tả theo thang điểm ưa thích (Hedonic) PL-2

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Vi khu n Lactobacillus acidophilus 5

Hình 2 Các bộ phận của bí đao 8

Hình 3 Bí đao phấn (a) và Bí đao đá (b) 9

Hình 4 Quy trình ch bi n nước bí đao ên men 12

Hình 5 Sự thay đổi hàm ượng acid lactic theo nồng độ đường và tỷ lệ pha loãng dịch bí đao 18

Hình 6 Sự thay đổi mật số vi khu n acid lactic theo nồng độ đường và tỷ lệ pha loãng dịch bí đao 19

Hình 7 Hàm ượng acid thay đổi theo nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ 22

Hình 8 Mật số vi khu n thay đổi theo nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ 23

Hình 9 Hàm ượng acid actic thay đổi theo thời gian lên men 25

Hình 10 Mật số vi khu n thay đổi theo thời gian lên men 26

Hình 11 Quy trình sản xuất nước bí đao ên men đề nghị 30 Hình 12 Dịch bí đao trước lên men PL-1 Hình 14 Máy xay dịch bí đao PL-1

TỪ VIẾT TẮT

CFU: Colony forming unit

ĐC: đối chứng

HL: hàm ượng

LAB: Lactic acid bacteria

MRS: De Man, Rogosa and Sharpe

Viện NC&PT: Viện Nghiên cứu và Phát triển

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

“probiotic”

“Probiotic là các vi sinh vật sống hi đưa vào cơ thể theo đường tiêu hoá với một

số ượng đủ sẽ đem ại sức khoẻ tốt cho vật chủ” (WHO, 2001) Nhiều loại vi khu n

được s dụng trong các sản ph m probiotic, trong đ Lactobacillus acidophilus thuộc

họ vi khu n acid lactic (LAB) được s dụng khá phổ bi n Vi khu n acid lactic tạo ra các sản ph m probiotic như s a chua, nem chua, rau cải muối chua,… Nh ng sản

ph m này không chỉ d ng để ăn uống mà c n d ng để ch a bệnh đường ruột, dạ dày, ngăn chặn sự phát triển của mầm bệnh; tập hợp và hình thành hệ vi sinh vật bình thường, cân bằng

Từ rất lâu, rau quả đã gi một vị th rất quan trọng hông thể thay th được bởi

nh ng ưu th đặc trưng như cung cấp nhiều loại vitamin và chất khoáng thi t y u mà

cơ thể không tự tổng hợp được Trong các loại rau quả thì bí đao khá phổ bi n và quen thuộc đối với con người Các bộ phận của bí đao được ch bi n bằng nhiều phương thức như: nấu như một oại rau, trà bí đao, mứt bí đao, các loại nước giải khátvà nhiều dạng thực ph m ch bi n khác Bí đao à một quả có chứa nhiều dinh dưỡng Vì th , bí đao rất được người tiêu d ng ưa chuộng và là một loại cây trồng có tiềm năng do tính

đa dụng và dễ canh tác nên diện tích trồng và sản lượng quả trên th giới cũng như ở Việt Nam không ngừng tăng ên

Bên cạnh đ , bí đao cũng được ch bi n thành sản ph m có giá trị về mặt sinh học như nước bí đao lên men Nhằm để tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ tiền và giá trị dinh dưỡng cao cũng như àm đa dạng hóa các sản ph m ch bi n c đặc tính

tốt Do đ , ch ng tôi th nghiệm đề tài“Nghiên cứu quá trình sản xuất nước bí đao ên

men từ Lactobacillus acidophilus”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu quy trình sản xuất nước bí đao ên men bằng vi khu n Lactobacillus

acidophilus

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Probiotic

2.1.1 Giới thiệu chung

Theo Tổ chức Y t th giới thì “Probiotic” được định nghĩa là các vi sinh vật sống hi đưa vào cơ thể theo đường tiêu hoá với một số ượng đủ sẽ đem ại sức khoẻ tốt cho vật chủ

Một số đặc tính của probiotic: Là một vi khu n có nguồn gốc từ người và không gây bệnh,vẫn sống và ổn định sau khi cấy Đề háng dưới tác động của dịch dạ dày, mật và dịch tụy, có khả năng bám vào t bào niêm mạc ruột, có khả năng sinh sản và tạo nên các hiệu ứng lâm sàng hoặc chức năng c ợi cho cơ thể người s dụng

Ngày nay, trong các sản ph m probiotic có chứa chủ y u là vi khu n

Bifidobacterium (bifidum, infantis, longum,…) và Lactobacillus (gasseri, acidophilus,

a i,…) Hai loại vi khu n này từ âu đã được Nhật Bản và Châu Âu s dụng trong kỹ

nghệ sản xuất s a chua lên men Từ các công trình nghiên cứu độc lập của các nhà khoa học trên th giới, Gregor (1999) đã tổng hợp các tác động tích cực về mặt sức khỏe của các sản ph m probiotic như: điều ti t hệ miễn dịch, hạ thấp mức cholesterol trong máu, ngăn ngừa bệnh ung thư, cải thiện sự không dung nạp lactose, tiêu chảy, táo b n, cũng như sự viêm nhiễm hệ thống bài ti t,…

Trên th giới đã phát triển trên 90 sản ph m probiotic (Shah, 1999) và theo thống kê của Wen-Hsin Lin (2006) riêng ở Đài Loan đã phát triển được 47 sản ph m Hầu h t các sản ph m probiotic là các sản ph m lên men từ s a và yaourt Tuy nhiên,

có hai hạn ch chính từ s a đối với người tiêu dùng là sự không dung nạp lactose và hàm ượng cholesterol Theo Mattila-Sandho m thì nước trái cây à môi trường tốt cho

sự phát triển các vi khu n và phát triển các sản ph m probiotic Trái cây và rau cải là

nh ng thực ph m có lợi cho sức khỏe vì chúng chứa nhiều chất chống oxy hóa, vitamin, chất xơ và hoáng Hơn n a là chúng không chứa bất kỳ chất gây dị ứng cho người tiêu dùng Một số công trình nghiên cứu gần đây cho thấy việc sản xuất các sản

ph m probiotic từ các loại rau quả là một huynh hướng để tạo ra các sản ph m có giá trị về mặt dinh dưỡng cao và có giá trị về mặt sinh học Ngoài ra, probiotic c n được sản xuất dưới một vài hình thức như:

- Probiotic cô ạnh: Khi hạ nhiệt độ xuống thật thấp, vi hu n sẽ trở nên hô như

bột và ở dạng bất hoạt, ch ng sẽ được hoạt h a trở ại hi uống vào

- Viên nang: Dạng viên nó sẽ được hoạt hóa trở lại khi uống vào

- Bột: Dạng bột để pha trong nước

2.1.2 Vai trò của probotic

Nh ng ảnh hưởng có lợi của probiotic thể hiện ở nhiều khía cạnh khác nhau

nhưng nh ng hiểu bi t của con người về cơ ch tác động của probiotic còn rất hạn ch

Trên cơ sở các k t quả nghiên cứu của nhiều tác giả, Patterson (2003) đã tổng k t các

ảnh hưởng có lợi của probiotic đối với đời sống thể hiện ở các khía cạnh sau:

- Thay đổi cấu trúc quần thể vi sinh vật đường ruột theo chiều hướng có lợi cho

vật chủ

- Tăng cường khả năng miễn dịch

- Giảm phản ứng viêm

- Ngăn cản sự xâm nhập và ức ch sự phát triển của vi khu n gây bệnh

- Tăng sản xuất các acid béo bay hơi

- Tăng cường quá trình sinh tổng hợp các vitamin nhóm B

- Tăng hấp thu chất khoáng

- Làm giảm cholesterol huy t thanh

- Giảm hàm ượng amoniac và urê trong chất thải

2.2 Sơ lƣợc về vi khuẩn Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus acidophilus thuộc họ vi khu n acid lactic Chúng có dạng trực

khu n dài và chịu nhiệt T bào hình que, đầu tròn, c đường kính 0,6 - 0,9 μm, chiều

dài 1,5 - 6,0 μm , đứng riêng lẻ, x p thành đôi hay thành chuỗi ngắn, hông di động,

không sinh bào t Vi hi u khí, nhiệt độ thích hợp là 37oC, không phát triển ở 20 -

22oC và 43 - 48oC

Hình 1 Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus

(Ngu n: http://vi.wikipedia.org/wiki/Lactobacillus_acidophilus ngày 1/08/2013)

Trên môi trường nước chi t cà chua hay nước chi t nấm men khu n lạc có dạng tròn, nhỏ ở gi a dày và đục hơn ở mép ngoài Trong môi trường thạch sâu khu n lạc nhỏ có hình dạng không ổn định Trên môi trường thạch nghiêng thì khu n lạc khô, phát triển kém và giới hạn theo v t cấy

Lên men acid actic đồng hình, tích tụ 2,2% acid actic trong môi trường, không phát triển trong môi trường hydratcarbon, môi trường khoai tây, phát triển tốt trên môi trường dịch thể cao nấm men

Lactobacillus acidophilus có khả năng ên men các loại đường: glucose, fructose,

galactose, mannose, maltose, lactose và không lên men xylose, arabinose, ramnose, glycerol, mannitol, sorbitol, inositol Cho các phản ứng: methyl red (+), indol (-), VP (-), citrate (-), catalase (-), khả năng đông v n s a (+)

Lactobacillus acidophilus là một dạng probiotic được s dụng thường xuyên

nhất Là vi khu n có lợi cư tr trong ruột, âm đạo, trong phân người và động vật Chúng có khả năng sinh bacteriocin, là chất ức ch các vi khu n gây bệnh đường ruột

2.3 Lên men acid lactic

2.3.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid lactic

Lên men acid lactic là quá trình chuyển h a đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khu n acid lactic Lên men acid lactic là một trong nh ng loại hình lên men phát triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men acid lactic chính là lên men đồng hình và lên men dị hình

- Lên men acid actic đồng hình: à quá trình chuyển h a đường thành acid actic nhờ vi sinh vật Lượng acid actic tạo thành chi m hơn 90% Chỉ một ượng nhỏ pyruvate bị h carbon để tạo thành axit acetic, ethanol, CO2 và acetone

+ Một số giống ên men acid actic đồng hình: Lactobacillus acidophilus,

Lactobacterium casei, Streptococcus cremoris, Bacterium cucumeris fermentati,

+ Phương trình tổng quát của quá trình ên men acid actic đồng hình:

C6H12O6 2CH3-CHOH-COOH + năng ượng

- Lên men acid actic dị hình cho sản ph m ngoài acid actic c n c các sản

ph m phụ hác Số ượng các sản ph m phụ này hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môi trường dinh dưỡng và điều iện ngoại cảnh Nhìn chung, acid lactic thường chi m 40% ượng đường đa phân hủy, acid succinic gần 20%, ethanol hoảng 10% và các hí vào hoảng 20% Đôi hi ượng hí ít hơn và thay vào đ à ượng acid formic

+ Một số giống lên men acid lactic dị hình: Leuconostoc mesenteroides,

Lactobacillus pentoacetum, Lactobacillus brevis, Bacterium coli arrogenes,

Betabacterium breve,…

+ Phương trình tổng quát của quá trình ên men acid actic dị hình:

C6H12O6 2CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2- CH2-COOH

+ CH3-COOH + CH3-CH2OH + CO2 + H2

Lên men acid lactic thì cần có sự ên men đồng thời của vi khu n acid actic đồng hình và dị hình Vì quá trình lên men dị hình ngoài việc tạo thành acid lactic còn tạo các sản ph m phụ như acid và rượu sinh ra ester c m i thơm àm cho sản ph m có hương vị đặc trưng

(glucose) (acid lactic)

(glucose) (acid lactic) (acid succinic)

(acid acetic) (rượu ethylic)

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

a Cấu tử của môi trường

- Nguồn glucid: Trừ vi khu n tự dưỡng, nguồn năng ượng cần cho các vi sinh

vật khác là do phân hủy các hợp chất cao năng Nguồn năng ượng này dùng cho hoạt động của sự sống như duy trì hệ thống khi nhiệt độ môi trường thay đổi, tổng hợp các chất xây dựng t bào, sinh công để chống lại áp suất khí quyển,

- Vô cơ: Có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển h a năng ượng của hệ thống sinh học

- Nitơ: Là thành phần quan trọng của protein, acid nucleic và phần lớn các hợp chất phức tạp của sự sống

- Các nguyên tố vi ượng: Thường gặp là Mn, Mo, Zn, Cu, Chúng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, thường tham gia vào các coenzyme oxy hóa

kh , chúng có hiệu quả với nồng độ thấp Chúng là thành phần các coenzyme của enzyme trao đổi chất Các vitamin như B1, B2, PP, B6 và Biotin

b Các yếu tố môi trường

- Nhiệt độ: Nhiệt độ là một trong nh ng nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng

đ n quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, tốc độ hình thành và giải phóng sản ph m cuối cùng

- pH: Các vi sinh vật có tốc độ tăng trưởng cực đại trong khoảng pH giới hạn Các vi sinh vật có pH tối hảo khác nhau Cùng một tác nhân vi sinh vật, môi trường nhưng pH hác nhau sẽ cho sản ph m lên men khác nhau

- Nồng độ dịch lên men: Nồng độ chất tan quá cao dẫn đ n àm tăng áp suất

th m thấu và làm mất cân bằng sinh lý của vi sinh vật, k t quả làm ức ch hoạt động của vi sinh vật

- Hàm ượng giống: Sự thay đổi hàm ượng giống cũng ảnh hưởng đ n quá trình

ên men Hàm ượng giống s dụng nhiều dẫn đ n tốc độ lên men nhanh, rút ngắn thời gian sản xuất Tuy nhiên n u s dụng quá nhiều sẽ ảnh hưởng đ n chất ượng sản

ph m

- Độ acid trong sản ph m:Khi hàm ượng acid trong sản ph m cao (1 - 2%) sẽ

ức ch hoạt động của các vi khu n acid actic và quá trình ên men cũng bị kìm hãm

Nồng độ acid lactic phụ thuộc vào ượng đường ban đầu Quá trình lên men acid lactic ngừng lại hi hàm ượng acid actic đạt 1,5 - 2,4%

2.3.3 Ý nghĩa của lên men acid lactic

Acid actic được tạo ra trong công nghiệp có nhiều ứng dụng trong các ĩnh vực hác nhau như:

- S dụng trong công nghệ thực ph m, n được s dụng như à một chất gia vị đối với các loại đồ uống nhẹ, dịch quả, mứt cũng như trong ngành đ ng hộp hoa quả

2.4.1 Giới thiệu chung về bí đao

Bí đao hay bí xanh (tên hoa học à Benincasa hispada) là oài thực vật thuộc họ

Bầu bí dạng dây eo, trái ăn được, thường d ng nấu ên như một oại rau Bản địa của

bí đao à v ng Đông Nam Á nhưng nay phổ bi n trồng hắp từ Nam Á sang Đông Á

Hình 2 Các bộ phận của bí đao

(Ngu n: http://www.lrc-hueuni.edu.vn ngày 22/07/2013)

Cây bí đao cần sức n ng mới mọc nhưng trái của n thì chịu được nhiệt độ thấp,

c thể để qua m a đông mà hông hư mặc d dây bí đao chỉ mọc năm một, đ n đông

thì tàn Lá bí đao x e, hình bầu c ông giáp, bề ngang 10 - 20 cm Hoa bí đao sắc vàng, mọc đơn

Hình dạng quả tùy thuộc vào dạng chủng giống Bí đao c hai oại à bí đao phấn

và bí đao đá:

- Bí đao phấn: vỏ quả có phấn sáp trắng, quả to nhưng nhiều ruột

- Bí đao đá: vỏ quả dày cứng và nhẵn thín, quả nhỏ dài nhưng ít ruột

Ở nước ta, Bí đao cũng được trồng khắp nơi để lấy quả

Hình 3 Bí đao phấn (a) và Bí đao đá (b)

(Ngu n: http://www.lrc-hueuni.edu.vn ngày 22/07/2013)

2.4.2 Thành phần hóa học của bí đao

Trong thành phần của bí đao, chủ y u à nước, hàm ượng dinh dưỡng tương đối thấp và hông chứa ipid Ngoài ra, bí đao c n chứa nhiều vitamin và chất hoáng với hàm ượng đáng ể

Bảng 1 Thành phần hóa học trung bình của trái bí đao

(Ngu n: Tôn Nữ Minh Nguyệt và L ăn iệt Mẫn, 2008)

2.4.3 Lợi ích của bí đao

- Giá trị kinh tế: Bí đao là cây trồng hông đ i hỏi yêu cầu chăm s c cao, đầu

tư thấp nhưng đưa ại hiệu quả kinh t cao, bình quân cho năng suất từ 3 - 4 tấn quả/sào Trung bộ Thời gian sinh trưởng và khai thác từ tháng 4 đ n tháng 8 hàng

năm

- Giá trị dinh dƣỡng: Bí đao à một quả c hàm ượng nước rất cao 92 - 97%,

chất đường bột khá cao 5 - 7%, vitamin C khá 5 - 22mg, protein thấp 1% Ngoài ra còn

chứa các nguyên tố hoáng như: Ca, P, Fe, K, Na,…

- Giá trị sử dụng: Bí đao thuộc loại rau ăn trái, d ng àm thực ph m tươi à

chính Bí đao à oại rau xanh thường dùng trong các b a ăn của nhân dân ta, cũng như dưa chuột Có thể d ng bí đao ăn uộc hoặc nấu canh tôm, canh cua, làm nộm, xào thịt

gà, thịt lợn Ch ng đều c tác dụng cải thiện sức hỏe ngày hè cho mọi ứa tuổi Các

bộ phận của cây bí đao đều được d ng àm m n ăn và thuốc: quả (gồm cuống, vỏ, thịt, hột), thân, á, hoa,… Một phần nhỏ sản ượng d ng để ch bi n: trà bí đao, mứt bí

đao,…

- Giá trị dƣợc phẩm: Bí đao ngoài d ng àm thực ph m, c n được dùng làm

thuốc Vỏ quả dùng ch a đái dắt do bàng quang nhiệt hoặc đái đục ra chất nhầy Hạt

Bí đao cũng d ng rang ăn và d ng ch a ho, giải độc và trị rắn cắn Lá Bí đao giã nát trộn với giấm rịt đắp ch a các đầu ng n tay sưng đau Nh ng nghiên cứu mới nhất cho thấy, bí đao c tác dụng giảm béo Thành phần của bí đao c tới 95% à nước, đây à loại thực ph m nghèo năng ượng (100 g bí đao chỉ cho 15 Kcal) Vì vậy ăn nhiều, ăn thường xuyên bí đao cũng hông sợ tăng cân Bí đao c tác dụng ức ch quá trình chuyển hóa chất đường bột thành mỡ (chất béo) Vì nh ng lý do trên, nh ng người béo phì, thừa cân, người bị xơ v a động mạch, cao huy t áp, bệnh mạch vành, viêm thận,

thường xuyên ăn bí đao rất tốt

(Ng n http://thuvien24.com/book/38462/bi-dao-va-san-pham-tu-bi-dao.htmL, 22/07/2013)

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương tiện nghiên cứu

3.1.1 Thời gian và địa điểm

- Thời gian thực hiện: từ 8/2013 đ n 12/2013

- Địa điểm: Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực ph m, Viện Nghiên cứu

và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ

3.1.2 Dụng cụ và thiết bị

- Máy vortex (HEIPOLPH, Đức)

- pH k (Sartorius, PB-20, Đức)

- Brix k (Refractometer, FG 103/113, Euromex-Hà Lan)

- Tủ cấy (Totelstar Bio-II-A, Tây Ban Nha)

- Nồi thanh trùng (Breukelen, Hà Lan)

- Tủ ủ (Herich, Đức)

- Máy ép (Panasonic, Nhật)

- Máy xay (Panasonic, Nhật)

- Lò vi sóng (SANYO, Nhật)

- Máy chu n độ điện th (SCHOTT, Đức)

- Water bath & Sha er (GESELLSCHAFT, Đức)

- Kính hiển vi quang học (Olympus Optical, Nhật)

- Các dụng cụ thông dụng như: ống nghiệm, pipet, bình tam giác,…

3.1.3 Hóa chất

- NaOH 0,1 N, NaHSO3

- MRS Agar và MRS ỏng (Merc )

3.1.4 Nguyên vật liệu

- Bí đao: Loại bí xanh c vỏ cứng, già, c vị ngọt thanh

- Đường: Đường saccharose (Biên Hòa)

- Nguồn giống chủng: Vi khu n Lactobacillus acidophilus từ bột men tiêu hóa

Probio (Lương Phước Trường, 2012)

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Quy trình lên men nước bí đao tổng quát

Dựa trên k t quả nghiên cứu của đề tài Khảo sát điều kiện sản xuất nước đu đủ lên men bằng vi khu n acid lactic (Nguyễn Trọng Hi u, 2012) và đề tài Lên men nước

cà rốt bằng vi khu n acid lactic (Nguyễn Thị Ái Xuân, 2013), đề nghị quy trình lên men nước bí đao như sau:

Nguyên liệu bí đao

Ép

Nước  Phối ch  Đường saccharose

Thanh trùng bằng NaHSO3 140mg/L trong 20 phút

Giống vi khu n  Chủng giống

Ủ

Tồn tr

Hình 4 Quy trình chế biến nước bí đao lên men Giải thích quy trình:

- Bí đao sau khi lựa chọn sẽ được r a sạch, tách vỏ và ép lấy dịch bí đao

- Dịch bí đao sẽ được phối ch với các tỉ lệ nước và hàm ượng đường bổ sung khác nhau

- Sau khi thanh trùng bằng NaHSO3 140 mg/L trong 20 phút sẽ phân phối vào các tuýp và ti n hành chủng giống

- Sau đ , các mẫu được ủ ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau

- Cuối cùng, thành ph m sẽ được tồn tr ở các mức nhiệt độ và trong nh ng khoảng thời gian cố định

 Phương pháp thực hiện: Thí nghiệm ti n hành ngẫu nhiên với 2 nhân tố, ở 4

mức độ và 3 lần lặp lại Tổng số nghiệm thức: 4 x 4 x 3 = 48 (đơn vị thí nghiệm)

- Nhân tố X: Tỷ lệ pha loãng

- Mẫu bí đao ép nguyên chất, 480 mL

- Mẫu bí đao ép + 10% nước: 432 mL dich quả + 48 mL nước cất

- Mẫu bí đao ép + 20% nước: 384 mL dịch quả + 96 mL nước cất

- Mẫu bí đao ép + 30% nước: 336 mL dịch quả + 144 mL nước cất

- Đường: cân 2,4 ; 3,6 ; 4,8 ; 6 g tương ứng với các tỷ lệ đường là 6, 9, 12, 15% cho mỗi tuýp

 Cách thực hiện:

- Chọn nh ng trái bí đao tươi và tr n dài đồng nhất

- Các dạng dịch ép sau khi phối ch với đường sẽ được đo pH và độ Brix ban đầu Sau đ phân phối vào 48 tuýp với mỗi tuýp là 40 mL Ti n hành theo sơ đồ bố trí thí nghiệm ở Hình 7

- Ti n hành thanh trùng bằng NaHSO3 140 mg/L trong 20 phút Chủng vào mỗi tuýp 1% giống vi khu n (0,4 mL/tuýp) Ti p theo ủ ở 37°C trong 48 giờ

 Các chỉ tiêu đánh giá:

- pH: Đo bằng pH k (Sartorius, PB-20, Đức) các chỉ tiêu trước và sau lên men

- Độ Brix: Đo bằng Brix k (Refractometer, FG 103/113, Euromex-Hà Lan) các chỉ tiêu trước và sau lên men

- Acid tổng số (qui ra acid actic): Xác định hàm ượng acid sau lên men bằng dung dịch NaOH 0,1N

- Mật số vi khu n (đ m sống trên MRS agar): Đ m sống sau 24 giờ lên men

- Đánh giá cảm quan

- X lý thống kê: X lý thống kê bằng chương trình Minitab 16.2.1 để chọn ra

dạng dịch bí đao và tỷ lệ đường khác biệt c nghĩa so với các dạng khác

b) Khảo sát mật độ giống chủng và nhiệt độ lên men

 Mục đích: Xác định nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ thích hợp quy trình

sản xuất nước bí đao lên men bằng vi khu n acid lactic

 Phương pháp thực hiện: Thí nghiệm được bố trí với 2 nhân tố ở 3 mức độ và

3 lần lặp lại Tổng số nghiệm thức: 3 x 3 x 3 = 27 (đơn vị thí nghiệm)

- Nhân tố mật số giống chủng (log t bào/mL):

- Mẫu: phối ch theo tỷ lệ được chọn ở thí nghiệm 3.2.2a, bố trí 40 mL/tuýp

- Nước muối sinh 0,85% được kh trùng ở nhiệt độ 121°C, 15 phút

(mật số giống chủng ban đầu sẽ tương ứng 3, 5, 7 log CFU/mL) Phân chia từng nhóm

và ti n hành đem ủ ở nhiệt độ khác nhau trong 48 giờ

- Cuối cùng phân tích các chỉ tiêu sau lên men

 Các chỉ tiêu đánh giá:

- pH: Đo bằng pH k (Sartorius, PB-20, Đức) các chỉ tiêu trước và sau lên men

- Độ Brix: Đo bằng Brix k (Refractometer, FG 103/113, Euromex-Hà Lan) các chỉ tiêu trước và sau lên men

- Acid tổng số (qui ra acid actic): Xác định hàm ượng acid sau lên men bằng dung dịch NaOH 0,1N

- Mật số vi khu n (đ m sống trên MRS agar): Đ m sống sau lên men

- Đánh giá cảm quan

- X lý thống kê: S dụng chương trình Minitab 16.2.1

c) Khảo sát thời gian lên men

 Mục đích: Khảo sát thời gian lên men khác nhau nhằm xác định thời gian lên

men phù hợp cho quá trình ch bi n

Phương pháp thực hiện:Thí nghiệm được bố trí với 1 nhân tố ở 3 mức độ và 3

lần lặp lại Tổng số nghiệm thức 1 x 3 x 3 = 9 (đơn vị thí nghiệm)

- Nhân tố thời gian lên men (giờ):

- Thực hiện tương tự 2 thí nghiệm trên nhưng mật số giống chủng được pha loãng với nước muối sinh lý thành mật số được chọn từ thí nghiệm 3.2.2b Sau đ chủng 1% giống vào các tuýp Ti n hành đem đi ủ ở: 24, 36 và 48 giờ

- X lý thống kê: S dụng chương trình Minitab 16.2.1

d Khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm

 Mục đích: Xác định nhiệt độ và thời gian thích hợp để tồn tr sản ph m

 Phương pháp thực hiện: Thí nghiệm gồm 2 nhân tố và 3 lần lặp lại

- Nhân tố 1: Nhiệt độ tồn tr có 3 mức độ: tủ lạnh (4 - 6°C); phòng mát (20 - 25°C ) và nhiệt độ môi trường xung quanh (28 - 32°C)

- Nhân tố 2: Thời gian tồn tr : 1, 2, 3 và 4 tuần

=> Tổng số đơn vị thí nghiệm: 3 x 4 x 3 = 36

- Chỉ tiêu: đo theo thời gian tồn tr sản ph m

 Các chỉ tiêu đánh giá:

- pH: Đo bằng pH k sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4

- Độ Brix: Đo bằng Brix k sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4

- Acid tổng số (qui ra acid lactic): quy ra từ k t quả đo pH

- Mật số vi khu n (đ m sống trên MRS agar): sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4

- Đánh giá cảm quan: sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4

- X lý thống kê: s dụng chương trình Minitab 16.2.1

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Tỷ lệ pha loãng dịch bí đao và phối chế đường saccharose trong quy trình sản xuất dịch bí đao lên men

Nghiên cứu dòng vi khu n Lactobacillus acidophilus từ bột men tiêu hóa probio

(Lương Phước Trường, 2012) cho thấy khả năng ứng dụng trong quy trình sản xuất dịch bí đao lên men Bảng 2 trình bày các chỉ tiêu trong dịch bí đao lên men bằng vi

khu n Lactobacillus acidophilus sau 48 giờ ủ

Bảng 2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ pha loãng dịch bí đao

Tỷ lệ pha loãng (%v/v)

HL acid lactic (% w/v)

Mật số

vi khuẩn (Log CFU/mL)

Trước lên men

Sau lên men

Trước lên men

Sau lên men

Nguyên nhân là do vi khu n phát triển, chuyển h a đường thành acid actic Đồng thời, hàm ượng chất h a tan cũng giảm

Hình 5 cho thấy, ở cùng một nồng độ đường thì hàm ượng acid lactic sinh ra

gi a các mẫu cũng c sự khác biệt Tỷ lệ pha loãng dịch bí đao à 30% thì cho hàm ượng acid thấp nhất Nồng độ đường thấp nên vi khu n chuyển h a sinh ra hàm ượng acid lactic thấp Đặc biệt, mẫu có tỷ lệ pha loãng là 0% và 10% cho hàm ượng acid lactic cao nhất cho thấy đây à tỷ lệ pha loãng vi khu n phát triển tốt hơn các tỷ lệ pha loãng khác

Tỉ ệ pha oãng (%v/v)

Đường bổ sung (%w/v)

30 20

10 0

15 12 9 6 15

12 9 6 15

12 9 6 15

12 9 6

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

h

bc ab cde fg

a a bc cd

ab ab a

de

bc

gh ef

h

bc ab cde fg

a a bc cd

ab ab a

de

Hình 5 Sự thay đổi hàm lượng acid lactic theo nồng độ đường

và tỷ lệ pha loãng dịch bí đao

Bên cạnh đ , ở cùng một tỷ lệ pha loãng dịch bí đao, nồng độ đường 6% có hàm ượng acid lactic thấp nhất, do nồng độ đường thấp nên vi khu n chuyển hóa sinh ra hàm ượng acid lactic thấp Ngoài ra với mẫu có tỷ lệ pha loãng 0%, nồng độ đường 9% và hai mẫu có tỷ lệ pha loãng 10%, nồng độ đường 12% và 15% cho hàm ượng acid lactic sinh ra cao nhất (1,28 - 1,31 %w/v)

Hình 6 cho thấy tỷ lệ pha loãng dịch bí đao à 30% cho mật số vi khu n thấp nhất Ở cùng một tỷ lệ pha loãng dịch bí đao, nồng độ đường 6% có mật số vi khu n thấp nhất Điều này được giải thích à do sau hi đã chuyển hóa h t hàm ượng đường

thành acid lactic thì vi khu n không còn nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển dẫn đ n vi khu n sẽ ch t Đồng thời hàm ượng acid actic sinh ra cũng ức ch sự phát triển của vi khu n (Nguyễn Thị Hiền, 2006) Tỷ lệ pha loãng dịch bí đao à 10% cho mật số vi khu n cao nhất cho thấy đây à tỷ lệ pha loãng phù hợp cho sự phát triển của vi khu n

Tỉ ệ pha oãng (%v/v)

Đường bổ sung (%w/v)

30 20

10 0

15 12 9 6 15

12 9 6 15

12 9 6 15

12 9 6

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

c e h

ab a b ef

b cd c d

ij fg g hi g

c e h

ab a b ef

b cd c d

Hình 6 Sự thay đổi mật số vi khuẩn acid lactic theo nồng độ đường

và tỷ lệ pha loãng dịch bí đao

Nhìn chung ở nồng độ đường 12% thì mật số vi khu n là cao nhất, chứng tỏ đây

là nồng độ đường phù hợp cho vi khu n phát triển Mặt khác mật số vi khu n ở tất cả các tỷ lệ pha oãng đều trên 6 (log CFU/mL) rất phù hợp đối với việc sản xuất sản

ph m probiotic

Mục đích chính của cả quy trình là sản xuất sản ph m phục vụ cho người tiêu dùng Vì th , giá trị cảm quan của sản ph m rất quan trọng Bên cạnh đ , sản ph m có chất ượng tốt với giá trị cảm quan phù hợp cũng à mục tiêu quan trọng để chọn lựa tỷ

lệ dịch pha oãng bí đao và nồng độ đường phối ch thích hợp Đánh giá cảm quan được đánh giá theo chỉ tiêu mùi, vị và dạng được trình bày trong Bảng 3

Bảng 3 Mô tả một số chỉ tiêu của sản phẩm

K t quả đánh giá cảm quan theo sở thích của hội đồng gồm 10 người dựa trên các chỉ tiêu của sản ph m, được trình bày ở Bảng 4

Bảng 4 Kết quả phân tích nước bí đao lên men theo mật số giống chủng

và nhiệt độ lên men

K t quả x lý thống kê cho thấy điểm của mỗi dạng dịch bí đao c sự khác biệt

c nghĩa Trong đ , mẫu có nồng độ đường 6%, tỷ lệ pha loãng 0% và 10% có số điểm thấp nhất (3,7/9 điểm), do các mẫu này c ít m i thơm đặc trưng của bí đao, vị ngọt nhiều, ít chua Mẫu có tỷ lệ pha loãng 0%, nồng độ đường 15% và hai mẫu có tỷ

lệ pha loãng 10%, nồng độ đường 12% và 15% (6,9 - 7,1/9 điểm) c điểm cao hơn các

mẫu còn lại vì mẫu này c hàm ượng acid lactic, vị ngọt vừa và m i thơm đặc trưng của bí đao

Vậy, với k t quả đánh giá cảm quan thì mẫu bí đao với tỷ lệ pha loãng 0%, nồng

độ đường 15% và hai mẫu có tỷ lệ pha loãng 10%, nồng độ đường 12% và 15% là khác biệt hông nghĩa về mặt thống ê Nhưng hác biệt nghĩa thống kê so với các dạng dịch bí đao khác, và sản ph m đạt yêu cầu hơn

Tóm lại, từ nh ng k t quả về pH, độ Brix, hàm ượng acid lactic, mật số vi khu n cùng với k t quả đánh giá cảm quan của hội đồng cảm quan thì mẫu bí đao với tỷ lệ pha loãng 10% và nồng độ đường phối ch là 12% là thích hợp hơn các dạng khác và được chọn cho nh ng thí nghiệm ti p theo

4.2 Ảnh hưởng của nồng độ giống chủng và nhiệt độ lên men

Trước tiên, giống chủng Lactobacillus acidophilus được đ m trên buồng đ m

hồng cầu với mật số 9,18 log t bào/mL Sau đ , giống chủng được pha loãng với nước muối sinh lý 0,85% thành các nồng độ 5, 7 và 9 log CFU/mL Ti p theo, ti n hành chủng vào mẫu để có mật số là 3, 5 và 7 log CFU/mL, đem đi ủ ở các nhiệt độ khác nhau K t quả thí nghiệm được trình bày ở Bảng 5

Tương tự như thí nghiệm 1, giá trị pH trước lên men (5,49) giảm so với sau lên men (3,55 – 4,11) và độ Brix cũng giảm sau lên men từ 14,5 xuống 6.53 – 13,27

K t quả Hình 7 cho thấy ở cùng một nồng độ giống chủng, hàm ượng acid sinh

ra ở nhiệt độ 28-32oC thấp hơn 30oC và 37oC Ở 30oC hàm ượng acid đạt giá trị cao nhất cho thấy đây à nhiệt độ phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khu n nên đường sẽ chuyển hóa nhiều thành acid lactic

Nồng độ giống chủng

Nhiệt độ ủ (˚C)

7 5

3

37 30 28-32 37

30 28-32 37

30 28-32

ab a

bc

a a

Mật số (log CFU/mL)

Trước lên men

Sau lên men

Trước lên men

Sau lên men

Hình 7 Hàm lượng acid thay đổi theo nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ

Mặt khác, ở cùng một nhiệt độ, nồng độ giống chủng là 3 và 5 log CFU/mL cho hàm ượng acid nhiều hơn nồng độ là 7 log CFU/mL Do nồng độ giống chủng 7 log CFU/mL thì ượng vi khu n nhiều gây ra sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng, ảnh hưởng

đ n sự sinh trưởng và sinh acid lactic của vi khu n

Nồng độ giống chủng

Nhiệt độ ủ (˚C)

7 5

3

37 30 28-32 37

30 28-32 37

30 28-32

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

b a b b

a c

Hình 8 cho thấy trong cùng một nồng độ giống chủng, mật số vi khu n đạt giá trị cao nhất ở 30oC và thấp nhất ở 28-32oC K t quả là nhiệt độ phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khu n là 30o

C

Hình 8 Mật số vi khuẩn thay đổi theo nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ

Tương tự như trên, ở cùng một nhiệt độ ủ, nồng độ giống chủng là 3 và 5 log CFU/mL, mật số vi khu n cao hơn nồng độ là 7 log CFU/mL

Đây à sản ph m probiotic nên mật số vi khu n phải bằng hoặc cao hơn 6 og CFU/mL Theo k t quả khảo sát, ở các nồng độ giống chủng 3, 5 và 7 log CFU/mL đều có mật số vi khu n sau ên men cao hơn 6 og CFU/mL ở các nhiệt độ 28-32oC,

Bảng 6 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm

Nồng độ giống chủng (log tế bào/mL)

vị ngọt vừa phải, vị chua nhiều và dịch bí đao đồng nhất

Tóm lại, từ k t quả đánh giá về các chỉ tiêu độ Brix, pH, hàm ượng acid lactic, mật số vi khu n và đánh giá cảm quan sản ph m đã xác định được nghiệm thức với nồng độ giống chủng là 5 log CFU/mLvà ủ ở nhiệt độ 30ocphù hợp để chọn cho thí nghiệm khảo sát các nhân tố ti p theo

4.3 Ảnh hưởng của thời gian lên men

Tương tự như thí nghiệm 2, giống chủng Lactobacillus acidophilus được đ m

trên buồng đ m hồng cầu với mật số 9,18 log t bào/mL Sau đ , giống chủng được pha loãng với nước muối sinh lý 0,85% thành nồng độ 7 log t bào/mL Ti p theo ti n hành chủng vào mẫu để có mật số là 5 log t bào/mL, ủ ở các khoảng thời gian khác nhau K t quả được trình bày trong Bảng 7