Nghiên cứu sản xuất nước dừa KEFIR có bổ sung nha đam

Để có thể sản xuất ra sản phẩm và đảm bảo chất lượng tốt, em đã tiến hành một số thí nghiệm như sau:  Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình lên men.Thí nghiệm trên nguyên liệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-o0o -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC DỪA KEFIR

CÓ BỔ SUNG NHA ĐAM

Chuyên ngành : Công nghệ sinh học

Mã ngành : 111

GVHD: ThS BÙI ĐỨC CHÍ THIỆN SVTH : NGUYỄN THỊ THU HÀ

MSSV : 105111018

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN

Người duyệt (chấm sơ bộ): .

Đơn vị:

Ngày bảo vệ: .

Điểm tổng kết:

Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp: .

1 Đầu đề đồ án tốt nghiệp NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC DỪA KEFIR CÓ BỔ SUNG NHA ĐAM 2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)  Khảo sát nguyên liệu để xác định nguyên liệu tốt nhất cho quá trình lên men  Khảo sát nồng độ chất khô hòa tan trong nguyên liệu để xác định nồng độ chất khô hòa tan thích hợp cho quá trình lên men  Khảo sát tỉ lệ men giống để xác định tỉ lệ men giống thích hợp dùng trong quá trình lên men  Khảo sát độ chua để xác định độ chua thích hợp cho qua trình lên men và sản phẩm  Khảo sát tỉ lệ phối chế để xác định tỉ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm sau lên men  Khảo sát thời gian bảo quản để xác định thời gian bảo quản thích hợp cho sản phẩm 3 Ngày bàn giao Đồ án tốt nghiệp: 1/04/2009 4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/6/2009 5 Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn ThS Bùi Đức Chí Thiện Toàn bộ Đồ án Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn Ngày …… tháng…… năm 2009 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH ( Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KTCN TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC -

KHOA: MT và CNSH

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN : NGUYỄN THỊ THU HÀ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

MSSV:105111018 LỚP: 05DSH

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt bốn năm học ở trường, em đã thu nhận được rất nhiều kiến thức để làm hành trang cho tương lai của mình Em rất chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP Hồ Chí Minh, Khoa Môi trường và Công nghệ sinh học, cùng toàn thể quý Thầy Cô đã truyền đạt, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt khóa học của mình

Với lòng biết ơn vô hạn và tình cảm thiêng liêng nhất, con xin chân thành cảm ơn

bố mẹ đã động viên, khuyến khích và luôn ủng hộ con trong những khi con gặp khó khăn trong cuộc sống Cảm ơn gia đình đã luôn đứng bên cạnh cho con vững tâm, niềm tin và lòng dũng cảm để có thể thành công bằng chính sức lực của mình

Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Đức Chí Thiện đã luôn ủng hộ nhiệt tình, giúp đỡ và truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành tốt đồ

TÓM TẮT Sản phẩm lên men kefir là thực phẩm mang giá trị dinh dưỡng cao, có lợi cho sức khỏe của con người và đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới Sản phẩm là kết quả quá trình lên men của vi khuẩn lactic và nấm men, tạo ra vị chua của acid lactic, mùi

thơm nhẹ của rượu, diacetyl, Với đề tài Nghiên cứu sản xuất nước dừa kefir có

bổ sung nha đam, mong rằng sẽ là một hướng nghiên cứu thú vị để cho ra sản phẩm

ngon và mới lạ Trong đề tài này, em sẽ thử nghiệm kefir trên môi trường nước dừa với sự có mặt của nha đam, đây là hai nguyên liệu thường được dùng trong thực phẩm của người Việt Nam Để có thể sản xuất ra sản phẩm và đảm bảo chất lượng tốt, em đã tiến hành một số thí nghiệm như sau:

 Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình lên men.Thí nghiệm trên nguyên liệu là nước dừa non và nước dừa già

 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan trong nguyên liệu đến quá trình lên men Sử dụng 3 nồng độ chất khô hòa tan là: 5%, 7%, 9%

 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men giống đến quá trình lên men Thực hiện với 3 tỉ lệ: 5%, 7%, 9%

 Khảo sát ảnh hưởng của độ chua đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm Độ chua được dao động ở: 800T, 900T, 1000T, 1100T, 1200T

 Khảo sát tỉ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm sau lên men ở 2 nồng độ siro 30%, 50% với tỉ lệ dịch siro phối chế 10%, 15%, 20%

 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm trong thời gian 0 ngày, 5 ngày, 10 ngày 15 ngày, 20 ngày, 30 ngày

Sau thời gian nghiên cứu, phân tích, tổng hợp số liệu em rút ra kết luận như sau :

 Nguyên liệu sử dụng là nước dừa non

 Nồng độ chất khô hòa tan trong nước dừa non là 7%

 Tỉ lệ men giống bổ sung là 7%

 Độ chua thích hợp nhất là 1000T

 Tỉ lệ phối chế cho thành phẩm là 15% dịch siro trong nồng độ siro 50%

 Thời gian bảo quản tốt nhất là 20 ngày

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu về nước dừa 3

2.1.1 Thành phần nước dừa 3

2.1.2 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của nước dừa 6

2.2 Thành phần dinh dưỡng và lợi ích của nha đam 7

2.3 Giới thiệu về kefir 9

2.3.1 Nguồn gốc hạt kefir 9

2.3.2 Đặc điểm của hạt kefir 10

2.3.3 Sự sinh sản của hạt kefir 14

2.3.4 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir 15

2.4 Giới thiệu một số vi sinh vật trong hạt kefir 16

2.4.1 Vi khuẩn lactic 16

2.4.2 Nấm men 18

2.4.3.Vi khuẩn Acetobacter .19

2.5 Một số quá trình lên men chính tạo nên sản phẩm .19

2.5.1 Lên men lactic 19

2.5.2 Lên men ethanol 24

2.6 Qui trình sản xuất .26

2.6.1 Qui trình sản xuất men giống kefir 26

2.6.2 Thuyết minh qui trình 26

2.6.3 Qui trình chế biến kefir 28

2.6.4 Thuyết minh qui trình 28

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .31

3.1 Thời gian tiến hành thí nghiệm 31

3.2 Địa điểm 31

3.3 Vật liệu 31

3.3.1 Nguyên liệu 31

3.3.2 Dụng cụ và thiết bị 31

3.3.3 Hóa chất 32

3.4 Phương pháp 33

3.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình lên men 33

3.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan trong nguyên liệu đến quá trình lên men .34

3.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men giống đến quá trình lên men .35

3.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của độ chua đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm 36

3.4.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát tỉ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm sau lên men .37

3.4.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm .39

3.5 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 41

3.5.1 Phương pháp phân tích 41

3.5.2 Xử lý số liệu 41

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

4.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình lên men 42

4.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan trong nguyên liệu đến quá trình lên men 45

4.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men giống đến quá trình

lên men 48

4.4 Khảo sát ảnh hưởng của độ chua đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm 49

4.5 Khảo sát tỷ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm sau lên men 53

4.6 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm .54

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

5.1 Kết luận 56

5.2 Kiến nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nước dừa theo Satyavati

Krishnankutty -1987 4 Bảng 2.2: Thành phần và hàm lượng acid amin có trong nước dừa 5 Bảng 2.3: Các vitamin có trong nước dừa 6 Bảng 4.1: Kết quả ảnh hưởng của nước dừa non và dừa già đến độ

chua, độ cồn trong quá trình lên men 42 Bảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan (%) ở

nguyên liệu đến độ chua, độ cồn trong quá trình lên men 45 Bảng 4.3: Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ men giống đến độ chua, độ

cồn trong quá trình lên men sau 24 giờ 48 Bảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của độ chua đến thời gian, độ cồn, vi

khuẩn, nấm men trong quá trình lên men 49 Bảng 4.5: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ siro, tỉ lệ dịch siro phối

chế đến mùi, vị, màu sắc của sản phẩm 53 Bảng 4.6: Kết quả ảnh hưởng của thời gian đến độ chua, độ cồn,

Salmonella, E.coli 54

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ

Hình 2.1: Trái dừa 3

Hình 2.2: Nha đam 7

Hình 2.3: Người dân Caucasus nuôi kefir trong túi da dê 9

Hình 2.4: Hình dạng hạt kefir 10

Hình 2.5: Cấu trúc hóa học của kefiran 11

Hình 2.6: Vi khuẩn và nấm men trong hạt kefir 11

Hình 2.7 : Một số vi sinh vật trong hạt kefir 14

Hình 2.8: Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate 21

Hình 2.9: Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt 22

Hình 2.10: Cơ chế lên men lactic đồng hình và dị hình của vi khuẩn 23

Hình 2.11: Cơ chế lên men rượu của nấm men 25

Hình 2.12: Qui trình sản xuất men giống kefir 26

Hình 2.13: Qui trình chế biến kefir 28

Hình 2.14: Nguyên liệu sử dụng 30

Hình 2.15: Dụng cụ lọc hạt kefir 30

Hình 4.1: Đồ thị thể hiện độ chua (0T) của nguyên liệu theo thời gian 43

Hình 4.2: Đồ thị thể hiện độ cồn (g/l) của nguyên liệu theo thời gian 44

Hình 4.3: Đồ thị thể hiện độ chua (0T) của nồng độ chất khô hòa tan trong nguyên liệu theo thời gian 46

Hình 4.4: Đồ thị thể hiện độ cồn (g/l) của nồng độ chất khô hòa tan trong nguyên liệu theo thời gian 47

Hình 4.5: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ men giống đến độ chua, độ cồn .48

Hình 4.6 : Đồ thị thể hiện sự tương quan giữa độ chua, thời gian lên

men và độ cồn .50 Hình 4.7: Đồ thị thể hiện sự tương quan giữa độ chua, mật độ vi

khuẩn lactic 51 Hình 4.8: Đồ thị thể hiện sự tương quan giữa độ chua, mật độ nấm

men 51 Hình 4.9: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ

chua, độ cồn .54 Hình 4.10: Sản phẩm nước dừa kefir có bổ sung nha đam 55

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, cùng với sự phát triển của Công nghiệp hóa hiện đại hóa, con người đang dần trở thành một cổ máy làm việc không biết nghỉ Họ ngủ 5 giờ/ngày, thời gian dành hết cho công việc, thậm chí không có thời gian để ăn Thức ăn nhanh, cà phê được ưa chuộng và thuận tiện nhất Kết quả là, sức lực cạn kiệt, thần kinh căng thẳng mệt mỏi, cơ thể dễ bị lão hóa, tăng huyết áp, bị ung thư và thấy rõ nhất là đường ruột của họ có vấn đề

Kefir là sản phẩm có từ lâu đời Nó đươc xem là quà tặng mà đấng tối cao Alah bạn tặng cho con người Sản phẩm kefir là kết quả quá trình lên men của vi khuẩn lactic và nấm men Sản phẩm có vị chua của acid lactic, mùi thơm nhẹ của rượu, diacetyl,… Khi sử dụng sản phẩm kefir thường xuyên sẽ giúp ổn định hệ tiêu hóa, kích thích tiêu hóa, giảm cholesterol, giúp cơ thể khỏe mạnh và tinh thần thoải mái, tránh mắc các bệnh ung thư,… Mặt khác còn cung cấp một nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể như chất khoáng, vitamin,…cho bạn có một làn da tươi trẻ, mịn màng

Chính những giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir, mà sản phẩm này rất được ưa chuộng trên thế giới Hiện nay, ở nước ngoài có rất nhiều sản phẩm lên men từ hạt kefir, như: sữa động vật, nước trái cây, nước dừa, sữa dừa, sữa đậu nành,…, nhưng ở Việt nam sản phẩm này còn quá xa lạ Trên thị trường ở nước ta, chỉ có sữa chua kefir lên men từ sữa bò mà thôi, nhưng sản phẩm này cũng tiêu thụ rất ít Để góp phần thay đổi thói quen của người tiêu dùng và làm đa dạng phong phú sản phẩm lên men từ kefir Em sẽ thử nghiệm kefir trên môi trường nước dừa với sự có mặt của nha đam, đây là hai nguyên liệu rất phổ biến ở Việt nam và mang giá trị dinh dưỡng

cao Mong rằng đề tài Nghiên cứu sản xuất nước dừa kefir có bổ sung nha đam sẽ

được đưa vào sản xuất và sản phẩm được người tiêu dùng lựa chọn

1.2 Mục đích nghiên cứu

Sản phẩm kefir được nghiên cứu chế biến ở phòng thí nghiệm với mục đích:

 Xác định nguyên liệu tốt nhất để lên men

 Xác định nồng độ chất khô hòa tan thích hợp trong nguyên liệu để lên men

 Xác định tỉ lệ men giống thích hợp dùng trong quá trình lên men

 Xác định độ chua thích hợp cho quá trình lên men và sản phẩm

 Xác định tỉ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm sau lên men

 Xác định thời gian bảo quản thích hợp cho sản phẩm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về nước dừa

2.1.1 Thành phần nước dừa [13], [14]

Nước dừa là nguyên liệu chính của quá trình lên men tạo sản phẩm Chúng ta có thể sử dụng nguyên liệu là nước dừa non hoặc nước dừa già

Hình 2.1: Trái dừa [37]

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nước dừa theo Satyavati Krishnankutty

Thành phần đường trong nước dừa non chủ yếu là glucose, fructose (đường khử)

và saccharose (đường không khử) chỉ xuất hiện khi dừa già và khi dừa chín hẳn thì

có đến 90% tổng hàm lượng đường là saccharose Ở nước dừa thì nồng độ đường khử và các chất dinh dưỡng đạt đến nồng độ cao nhất (ngoại trừ S) vào khoảng tháng thứ 8

Bảng 2.2: Thành phần và hàm lượng acid amin có trong nước dừa

Thành phần acid amin Hàm lượng acid amin (mg/ml)

 Vitamin

Trong nước dừa chủ yếu chứa 2 loại vitamin là vitamin C (acid ascorbic) và vitamin B Hàm lượng vitamin C từ 2.2 – 3.7 mg/ml và giảm dần khi phần nước càng gần phần thịt quả

Bảng 2.3: Các vitamin có trong nước dừa

2.1.2 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của nước dừa [13], [14]

Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cường sinh lực cơ thể Nước dừa chứa lượng đường vừa đủ cung cấp cho cơ thể dưới dạng đường dễ tiêu hóa (chủ yếu là glucose, fructose và saccharose) Nước dừa chứa nhiều đạm cần thiết cho cơ thể dưới dạng nitơ axit amin thay thế và không thay thế Nước dừa còn chứa nhiều vitamin và chất khoáng Lượng vitamin C trong 1 trái dừa đủ cung cấp cho nhu cầu cơ thể mỗi ngày Ngoài ra nước dừa còn chứa một số vitamin nhóm B như niacin, riboflavin, acid folic, thiamin và pyridoxin tìm thấy ở dạng vết Nước dừa đặc biệt chứa nhiều khoáng chất như natri, kali, canxi, magiê, sắt, đồng, phốt pho, lưu huỳnh và clorua

Nước dừa có nhiều tính năng chữa bệnh như :

 Nước dừa tốt cho những trẻ bị rối loạn đường ruột

 Nước dừa chứa nhiều hợp chất hữu cơ kích thích cho sự phát triển

 Nước dừa dùng cho cơ thể bị đau buốt, nóng vì nhiệt và mụn nhọt (nhất là vào mùa hè); làm giảm bớt phát ban, nổi mụn gây bởi bệnh đậu mùa, sởi, thủy đậu…

 Nước dừa diệt giun, sán, lãi… gây bệnh đường ruột

 Nước dừa tốt cho các trường hợp mắc bệnh tả

 Nước dừa giúp khử trùng và ngăn nhiễm trùng đường tiết niệu, lợi tiểu

 Nước dừa loại trừ chất độc trong trường hợp bị ngộ độc khoáng

 Nước dừa dùng hiệu quả trong chữa trị bệnh thận và sỏi bóng đái

 Nước dừa có thể được tiêm vào tĩnh mạch trong các trường hợp khẩn cấp thay thế huyết thanh máu bởi vì nó vô trùng, không sinh nhiệt và dễ dàng được cơ thể chấp nhận

 Nước dừa làm giảm độ axit trong dạ dày và làm giảm sưng tấy trong dạ dày, làm giảm đau cho những người bị đau dạ dày

2.2 Thành phần dinh dưỡng và lợi ích của nha đam [38], [39], [40] Nha đam còn có tên gọi là Lô hội, tên tiếng Anh là Aloe vera Thành phần hóa học của nha đam cực kỳ phức tạp, các chất có lợi thường cao hơn so với các loại thực vật khác Nhiều nghiên cứu đã chứng minh thành phần hóa học của nha đam gồm vài trăm loại chất khác nhau, có hơn 160 loại đã được nghiên cứu rõ ràng và đưa vào sử dụng

Hình 2.2: Nha đam [39]

Có 20 loại chất khoáng như: Ca, K, Zn, Cr, Se,…; Trong đó Se là một nguyên tố

vi lượng rất quan trọng tham gia cấu tạo nên enzyme gluthation – peroxydase, phá hủy các gốc tự do, nhờ vậy nó có tác dụng phòng chống bệnh thoái hóa cơ và ung thư

Theo sách Đông y, nha đam có vị đắng, tính hàn nên có tác dụng thông đại tiện, mát huyết, nhuận gan, thông mật, giải nhiệt cho cơ thể trong những ngày hè nóng cho ta có một làn da tươi trẻ và một cơ thể khỏe mạnh Phần thịt của nha đam có thể chế biến thành rất nhiều món ăn khác như: nấu chè đậu xanh, trộn salad, …, mà tốt nhất nên cắt nhỏ và ướp với đường cát rồi để tủ lạnh ăn

2.3 Giới thiệu về kefir

2.3.1 Nguồn gốc hạt kefir [19]

Sữa lên men kefir đã được người dân vùng núi Caucasus thuộc nước Liên Xô cũ

sử dụng từ rất lâu Họ xem nó như báu vật mà đấng tối cao Alah ban tặng cho con người Người ta dùng nó làm thức uống và như một loại thuốc để chữa bệnh Mọi người không hề biết đến bệnh ung thư, bệnh lao, bệnh dạ dày,…và sống thọ đến 110 tuổi

Sữa kefir thường được sản xuất từ nguyên liệu là

sữa dê, sữa cừu hay sữa bò Theo Oberman H và

Libudiziz Z (1998) đầu tiên người ta lên men sữa

thành kefir trong các túi làm bằng da thú hoặc bồn

bằng gỗ sồi Đến cuối thế kỉ xix, kefir đã trở thành

sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng Đông

Âu ( Balan, Hungari, Nga,…), và các nước thuộc

Scandinavia Vì lợi ích mà kefir đem lại cho người

dùng nên nó nhanh chóng lan rộng đến Thụy Điển,

Na Uy, Phần Lan, Đức (1993), Hy Lạp, Áo, Brazil

(1994), Và phổ biến cả Mỹ và Nhật

Kefir được sản xuất theo phương pháp truyền

thống, không sử dụng những vật dụng bằng kim loại

trong quá trình tiến hành mà chỉ dùng các dụng cụ bằng gỗ, da thú Nên các sản phẩm lên men từ kefir rất khó để giữ được chất lượng và mùi vị như sản phẩm truyền thống khi đem vào sản xuất thương mại

Đến 1950, phương pháp sản xuất kefir mới đã được công nhận về chất lượng đó

là phương pháp lên men có khuấy trộn

Kefir thường dùng để lên men các sản phẩm từ sữa là chủ yếu, ngoài ra nó còn dùng để lên men dịch trái cây, nước dừa, sữa dừa, đậu nành,…

Hinh 2.3 Người dân Caucasus nuôi kefir trong

túi da dê

2.3.2 Đặc điểm của hạt kefir [4], [12], [18], [19], [20], [21]

Các hạt kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng không ổn định và chúng thường kết cụm lại với nhau trong giống hoa Choufleur với đường kính trung bình 0.3 - 2.0 cm Hạt kefir chứa vi khuẩn lactic và nấm men Đôi khi người ta còn tìm

thấy cả vi khuẩn A aceti và A racens Hạt kefir không tan trong nước và hầu hết

các dung môi Khi thả vào sữa thì nó thấm nước (sữa) và trở nên có màu trắng đục

là 5.6%

Thành phần quan trọng của kefir là kefiran: gel hoà tan polisacharide, hình thành

ở trung tâm hạt Polysacharide này gồm hai loại đường đơn glucose và galactose với

tỉ lệ cân đối Cấu trúc phân tử của kefiran có mạch nhánh hexan hoạc heptan saccharide, hoặc do sự liên kết không đặc hiệu của một hay hai đường khử, làm cho kefiran không bị enzyme thuỷ phân Đó là đặc điểm quan trọng giữ vững cấu trúc và

hệ vi sinh vật của hạt kefir

Hình 2.5: Cấu trúc hóa học của kefiran [20]

 Vi sinh vật trong hạt kefir

Hình 2.6: Vi khuẩn và nấm men trong hạt kefir [23]

Phần ngoài của hạt kefir tập trung các tế bào vi khuẩn lactic dạng que, còn phí trong thì nấm men là thành phần chủ chốt Ở vùng đệm, tỷ lệ vi khuẩn và nấm men thay đổi và phụ thuộc vào khoảng cách tới bề mặt hạt kefir

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%

R i ê n g 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

Bảng 2.4: Một số vi sinh vật chủ yếu trong hạt kefir [18]

L lactis subsp Lactis biovar diacetylactis

L lactis subsp cremoris

L helveticus subsp Jugurti

L lactis subsp Lactis

T delbrueckii

Lactobacillus bulgaricus Streptococcus thermophilus Leuconostoc mesenteroides

Kluyveromyces lactis Saccharomyces cerevisiae Candida tropicalis

Hình 2.7 : Một số vi sinh vật trong hạt kefir [25], [34]

2.3.3 Sự sinh sản của hạt kefir [12], [18]

Kefir bao gồm hỗn hợp protein, lipid, polisaccharide và sự cộng sinh của nấm men với vi khuẩn Sự kết hợp và liên kết không theo quy tắc đã tạo nên từng hạt, các hạt này liên kết với nhau tạo ra hạt mẹ với các thùy con, những thùy con này có đầy

đủ bộ phận như một cơ thể hoàn chỉnh

Khi bị tác động bên ngoài các thùy con này có thể tách ra khỏi hạt mẹ và tồn tại độc lập, chức năng giống hạt mẹ Chu trình đó cứ lặp đi lặp lại, số lượng hạt kefir càng ngày càng được nhân lên

Mặt ngoài của hạt biến đổi từ dạng phẳng đến không đồng đều, có chổ lồi lõm rải rác khắp bề mặt Một vài hạt có thể có những vùng rộng phẳng, trong khi cùng môi trường đó lại có những hạt có bề mặt không đồng đều Nếu gặp điều kiện thuận lợi, sau một thời gian, những hạt nhẵn này trở lại dạng nguyên thể với các thùy con bao quanh mình Những vùng không phẳng, xù xì thường có sự hoạt động mạnh mẽ của

nấm men, trong khi ở vùng phẳng vi khuẩn lại chiếm ưu thế 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 vỏ bọc bên ngoài polysaccharide mà có thể giúp hạt

co giãn

Một số nghiên cứu cho rằng vi khuẩn có thể tạo ra sự nhân giống kefir, vì sự nhân

giống của hạt không xảy ra khi vắng mặt Lb Kefiranoficients – là vi khuẩn sinh ra

kefiran ở trung tâm hạt

2.3.4 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir [29], [30], [31]

 Kefir là kết quả cộng sinh của vi khuẩn lactic và nấm men Nó giống như probiotic, tập hợp của nhiều vi sinh vật sống có lợi, giúp cân bằng hệ vi sinh vật trong đường tiêu hóa, giúp cho việc tiêu hóa dễ dàng, đặc biệt là những người không tiêu hóa được đường lactose

 Kefir là một loại thực phẩm tốt, nếu sử dụng thường xuyên có thể giúp giảm bớt sự xáo trộn đường tiêu hóa, bệnh đau thắt dạ dày, viêm ruột mãn tính và những bệnh về gan, mật, thận; cân bằng sự chuyển động của ruột, làm giảm sự đầy hơi và tạo ra một hệ tiêu hóa khỏe mạnh hơn Ngoài ra, nó còn cân bằng hệ miễn dịch, giảm tiêu chảy, giúp ăn ngon miệng, có lợi cho những người bị mất ngủ và suy nhược

 Kefir có thể giúp kiểm soát mức cholesterol cao, do đó có thể ngăn chặn được những bệnh về tim mạch

 Kefir chứa nhiều chất khoáng vô cơ như K, Fe, Na, Mg, Ca và các acid amin thiết yếu, giúp duy trì các chức năng sinh hóa của cơ thể

Nói chung, kefir là loại thức uống đơn giản, dễ làm, rẻ tiền mà rất có lợi cho sức khỏe Nếu bạn muốn mình luôn khỏe mạnh, có làn da đẹp, hệ tiêu hóa tốt và ăn ngon miệng, thì hãy sử dụng kefir Ngoài ra, nó có thể giúp bạn sống thọ và luôn vui vẻ nhưng bạn đừng lạm dụng nó nếu không bạn sẽ bị dư acid ở dạ dày

2.4 Giới thiệu một số vi sinh vật trong hạt kefir

 Vi khuẩn lactic có loài lên men đồng hình và có loài lên men dị hình

 Lên men đồng hình thì sản phẩm tạo thành chỉ có acid lactic Nó có thể tạo được trên 85% acid lactic

 Lên men dị hình ngoài sản phẩm là acid lactic thì còn có các sản phẩm phụ khác Nó sản sinh được khoảng 50% acid lactic, 25% cồn,…

53oC và dưới 20oC Streptococcus thermophilus là loài rất nhạy cảm với muối, không

phát triển được trong môi trường chứa 2% NaCl và 0.01% xanh metylen Nó có khả năng lên men glucose, fructose, saccharose , phân giải tinh bột ở môi trường thích hợp nhưng không phân giải gelatin và esculin Khi lên men thường tạo một lượng nhỏ acetone và các chất tạo hương Chúng là những loài tất nhạy cảm với các chất kháng sinh, dễ dàng bị ngăn chặn bởi 0.01 mg penicillin hay 5mg streptomycin/ml

Streptococcus cremoris

Thường tạo thành chuỗi dài, phát triển tốt ở 20 – 250C, lên men lactose,glucose thành acid lactic nhưng không lên men saccharose, maltose, dextrin

LEUCONOSTOC

Loại này ban đầu được biết là Betacoccus và tên hiện nay xuất phát từ tiếng Hy

lạp Leucus nghĩa là không màu và nostoc nghĩa là giống có vỏ nang màu xanh da

trời Leuconostoc là tế bào hình cầu tạo thành từng cặp hay chuỗi và có thể xem là

Streptococcus lên men dị hình Chúng tạo ra acid acetic, ethanol, CO2 và acid lactic

từ lên men carbonhydrate (thường là glucose) Chúng là loại vi khuẩn đặc trưng tạo hương cho sản phẩm

Leuconostoc dextranicum

Leuconostoc dextranicum là vi khuẩn gram dương, đường kính từ 0.6-1m Nó phát triển tốt ở nhiệt độ 25-300C và phát triển chậm ở 80C, ở 450C ngừng phát triển, không tồn tại khi thanh trùng, rất nhạy cảm với chất kháng sinh penicillin

LACTOBACILLUS

Từ này xuất phát từ tiếng Latinh, lac nghĩa là sữa và bacillum nghĩa là hình que

Nó có dạng hình que, dài, nhỏ, thường lên men lactic đồng hình

Lactobacillus acidophilus

Nó là trực khuẩn, kích thước trung bình 0.6-0.9 x1.5-6 m Khi trẻ là vi khuẩn gram dương, về già trở thành gram âm, phát triển tốt ở 37-40oC, không phát triển ở

4% muối Lactobacillus acidophilus là một một chuỗi, dài chỉ kết hạt khi nhuộm với

xanh methylene Nó có thể lên men glucose, maltose, saccharose, và lactose, lên men đồng hình tạo sản phẩm chính là acid lactic

Lactobacillus brevis

Là trực khuẩn gram dương, kích thước rộng 0.7-1.0m, dài 2.0-4.0m Chúng

có thể lên men các loại đường như arbinose, xylose, glucose, fructose, maltose, nhiệt

độ phát triển tối đa là 30oC

Lactobacillus delbrueckii

Là vi khuẩn gram dương, không di động, thuộc trực khuẩn dài, kích thước 0.8m, 2.0-9.0m Nó có khả năng lên men được các loại đường glucose, maltose, fructose, galactose, dextrin; Và không có khả năng lên men xylose, arabinose, rhamnose, lactose, raffinose, mannital

0.5-Lactobacillus helveticus

Là trực khuẩn, có kích thước 0.7-0.9m; 2.0-6.0m, nhiệt độ phát triển cuả vi khuẩn này là 40-42oC tạo độ chua đến 200-3000T Nó có khả năng lên men được glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose

2.4.2 Nấm men [1], [4], [5], [7], [12], [18]

Nấm men thuộc đơn bào, tế bào có hình elip hoặc hình trứng, đường kính

10-15m, không di chuyển được Một vài loài nấm men tạo bào tử túi (thường 4 tế bào),

chúng sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi Nấm men phát triển tốt ở 24-40oC và có thể chịu được acid cao, pH=3.5 Chúng oxi hóa và lên men mạnh mẽ nguồn nguyên liệu carbonhydate và acid hữu cơ Nhìn chung, chúng không phân giải protein, một vài loài có thể phân giải lipid

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ 5-14

m, sinh sản bằng cách tạo chồi hay bào tử Nó có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose, raffinose Loài này có nhiệt độ lên men thích hợp 28-320C, chịu được độ acid cao

Saccharomyces fragitis

Nó có hình trứng hay hình thuôn dài, đường kính 1.8-5.6m, được đặc trưng bởi khả năng tạo cồn và CO2 Nhiệt độ tối thích là 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC

và không bị tiêu diệt khi thanh trùng

Candida pseudotropicalis var lactose

Nó là tế bào hình trứng, dài từ 7-15m, lên men tạo ra cồn và CO2 Nhiệt độ tối thích 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC

Nó không sinh bào tử, về mặt sinh hóa Candida oxy hóa tốt hơn lên men và được

xem là nấm mốc hơn nấm men Tế bào có hình hình trụ tròn và sinh sản bằng cách nhân đôi Tế bào con được tách ra từ sự phân chia tế bào mẹ Loài vi sinh vật này oxy hóa acid lactic thành CO2 và H2O

2.4.3 Vi khuẩn Acetobacter [18]

Acetobacter aceti

Vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que khác, nhưng có kích thước rất ngắn, không tạo được bào tử Nó chịu được nồng độ rượu 11%, nhiệt độ thích hợp cho hoạt động sống của vi khuẩn là 34oC

2.5 Một số quá trình lên men chính tạo nên sản phẩm

2.5.1 Lên men lactic [4]

Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung các vi khuẩn lactic đồng hình luôn chiếm vai trò ưu thế Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men truyền thống như phômai, kefir … các vi khuẩn lactic dị hình đôi khi vẫn được sử dụng nhằm mục đích đa dạng hóa các chỉ tiêu về mùi, vị và cấu trúc cho sản phẩm

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

Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus lactis,…chu trình đường phân là con đường chính chuyển hóa glucose

thành acid lactic Acid lactic là sản phẩm chủ lực trong quá trình lên men lactic đồng hình

Phương trình tổng quát quá trình lên men lactic đồng hình:

Các vi khuẩn lactic dị hình như giống Leuconostoc do không có một số enzyme

của chu trình đường phân nên chúng chuyển hóa glucose giai đoạn đầu theo chu trình pentose-phosphate và tạo ra sản phẩm trung gian là xylulose-5-P Chất này sẽ được

C6H 12 O6 + 2ADP + 2Pi

2CH3-CH-COOH + 2ATP

OH

chuyển hóa tiếp thành glyceradehyde-3-P rồi tiếp tục đi theo giai đoạn cuối của chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic rồi acid lactic như trong quá trình lên men đồng hình Theo một con đường trao đổi chất khác, xylulose-5-P sẽ được chuyển hóa thành acetyl-P và sau đó là thành ethanol

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 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 hàng 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 (CH 3 COCOCH 3 ) và acetaldehyde (CH 3 CHO), đây là những hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men

Quá trình sinh tổng hợp diacetyl liên quan đến sự chuyển hóa citrate

Hình 2.8: Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate [4]

(Cogan và Fordan, 1994)

Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, diacetyl được tổng hợp Hàm lượng diacetyl trong môi trường sẽ tăng dần rồi sau đó sẽ giảm dần vào giai đoạn cuối, đặc biệt khi hàm lượng citrate giảm dần Một phần diacetyl chuyển hóa thành acetoin và 2,3 butanediol

Acetaldehyde được tổng hợp từ các sản phẩm của quá trình chuyển hóa glucose và một số acid amin

Nhiều loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp acetaldehyde Ngược lại, một

số chủng thuộc giống Leuconostoc lại có khả năng sử dụng và chuyển hóa

acetaldehyde Đây là hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men

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

acetoin 2,3 butanediol

acetolactate

CO 2

NAD(P)H NAD(P)H

Hình 2.9: Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt [4]

Alanin Lysine Serine

Hình 2.10: Cơ chế lên men lactic đồng hình và dị hình của vi khuẩn [4]

2.5.2 Lên men ethanol [4]

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

thực hiện chủ yếu bởi các nấm men thuộc giống Saccharomyces và Kluyveromyces

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 glyxerol

Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ được tạo ra với hàm lượng nhỏ Ngược lại, trong môi trường pH kiềm lượng glyxerol 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

C 6 H 12 O6 + 2ADP +2Pi 2 C2H 5 OH + 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: glyxerol 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 Crebs 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

Hình 2.11: Cơ chế lên men rượu của nấm men [4]

2.6 Qui trình sản xuất

2.6.1 Qui trình sản xuất men giống kefir

Hình 2.12: Qui trình sản xuất men giống kefir

2.6.2 Thuyết minh qui trình

 Môi trường sản xuất giống

Chọn dừa non làm môi trường sản xuất vì trái cho nước ngọt và chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn nước dừa già Ta chọn những trái tươi (cho phép trong 1 tuần sau khi chặt khỏi cây), những trái có độ tuổi 6-7 tháng Sau khi lấy nước dừa, ta đem đi lọc thô để loại tạp chất làm cho nước trong hơn

 Thanh trùng

Sau khi lọc thô xong, ta đem nước dừa đi thanh trùng ở 90-950C, trong thời gian

20 phút Thanh trùng giúp giảm bớt sự có mặt của vi sinh vật, ức chế hoạt động của enzyme Sau khi gia nhiệt, ta làm lạnh nhanh để giảm nhiệt độ xuống 20-250C, chuẩn

bị cho quá trình cấy giống

 Men giống

Khi đạt pH theo yêu cầu, canh trường được lọc Dịch thu được sau quá trình lọc thô chứa các vi khuẩn lactic và nấm men được sử dụng để cấy vào nước dừa nguyên liệu để sản xuất kefir Nếu sau quá trình nhân giống như trên vẫn chưa đủ thể tích giống cần dùng, ta tiếp tục nhân giống thêm một cấp nữa Khi đó ta sẽ sử dụng lượng giống thu được từ qui trình trên để cấy tiếp vào môi trường nước dừa đã thanh trùng

2.6.3 Qui trình chế biến kefir

Hình 2.13: Qui trình chế biến kefir

2.6.4 Thuyết minh qui trình

Lên men

Ủ lạnh Làm lạnh

Phối chế

Nha đam

Đường

Bảo quản Đóng chai

nha đam Sau khi thấy thịt nha đam hết nhớt thì vớt ra, rửa sạch với nước và để ráo Ta đem phần thịt nha đam này đi xay, lưu ý là không xay nhuyễn Sau đó đun sôi với agar, đường khoảng 10 phút, rồi đổ vào hộp hình chữ nhật cho đông lại, cắt nhỏ thành khối vuông có kích thước 4mm, đem để vào tủ mát bảo quản

 Thanh trùng

Sau khi lọc thô, nước dừa đem đi thanh trùng ở nhiệt độ 90-950C, trong 20 phút Thanh trùng giúp loại bớt các vi sinh vật và ức chế hoạt động của enzyme trong nước dừa

Sau đó ta làm lạnh xuống còn 20-250C, để chuẩn bị cấy giống

 Lên men

Cấy 7% men giống theo thể tích, lên men ở nhiệt độ phòng (25 -300C), thời gian khoảng 24-48 giờ Trong thời gian lên men, cần thường xuyên đảo trộn để quá trình lên men xảy ra nhanh hơn Lúc này, các vi khuẩn lactic cùng với nấm men sẽ chuyển đường thành acid lactic, ethanol, khí CO2,… và các chất tạo hương khác như diacetyl, aldehyde, acid fomic,… Ngoài ra còn có quá trình thủy phân protein Quá trình lên men kết thúc khi pH đạt 3.8 - 4.0

 Ủ lạnh

Sau khi pH đạt 3.8- 4.0, ta đem đi ủ ở nhiệt độ 10-150C Trong thời gian này, các

vi khuẩn lactic phát triển kém và giảm lên men tạo acid lactic Lúc này, nấm men hoạt động mạnh và tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm Mặt khác, quá trình ủ lạnh giúp lắng cặn, tạo độ trong cho sản phẩm

Hình 2.14: Nguyên liệu sử dụng

Hình 2.15: Dụng cụ lọc hạt kefir [18]