Nghiên cứu quá trình lên men trong sản xuất sữa chua dạng lỏng chanh dây có bổ sung DHA

Trước đây, các sản phẩm sữa chua yaourt thường là các sản phẩm có hương vị tự nhiên nhờ quá trình lên men của vi khuẩn lactic hoặc các loại yaourt bổ sung trái cây, hoặc pure trái cây..

Tp HCM, tháng 11 năm 2008

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Đầu tiên em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Huỳnh Thế Viên đã tận tình dạy bảo, xây dựng những kiến thức cơ

bản cần thiết cho em trong quá trình thực hiện đồ án này

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại Học Kỹ Thuật Công

Nghệ và các thầy cô ở phòng thí nghiệm đã truyền đạt kiến

thức cần thiết cho em trong suốt thời gian học tập ở trường

cũng như tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình là đồ án

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các bạn trong phòng thí nghiệm đã giúp đỡ và động viên em trong suốt

thời gian làm đồ án

Sinh viên Ngô Phương Thảo

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Sữa chua yoghurt bắt nguồn từ Bungari với tên gọi là yaourt, ở nhiều nước khác nhau

có tên gọi riêng cho yoghurt như ở Ai Cập là “ Leberi”, ở Ấn Độ là “Gadhi”, ở Armeria là

“Mazun” và ở nước ta hiện nay sử dụng phổ biến là sữa chua yaourt Yaourt là một sản phẩm

có giá trị dinh dưỡng cao Ngoài các thành phần dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, nó còn chứa nhiều vitamin, các chất kháng thể rất có ý nghĩa trong điều trị một số bệnh Việc sử dụng yaourt có tác dụng kích thích dự tiết dịch vị, kích thích sự trao đổi chất Hệ vi khuẩn lactic có trong sản phẩm này có tác dụng khống chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối rữa ở ruột

Ở Việt Nam, chanh dây là loại cây ăn trái có triễn vọng Tại ĐBSCL cây được trồng rãi rác tại CầnThơ, Tịnh Biên (AnGiang), Hòn Đất (KiênGiang… Phần thịt quả chanh dây có thể được dùng để chế biến các món ăn trong gia đình Ở quy mô công nghiệp, chanh dây đang dần chiếm vai trò quan trọng trong công nghiệp đồ uống Dịch quả chanh dây dùng để sản xuất nước quả đục, hoặc phối trộn với đường và pha loãng với nước cùng dịch quả của các loại trái cây khác Trong y hoc chanh dây được xem là vị thuốc bổ ích Các alkaloid trong dịch quả chanh dây được chiết xuất để bào chế thuốc an thần, giảm đau Nước cốt chanh dây được dùng như một chất kích thích tiêu hoá cho các bệnh nhân ung thư dạ dày

DHA rất cần thiết cho phát triển hoàn thiện chức năng nhìn của mắt, sự phát triển hoàn hảo hệ thần kinh DHA có tác dụng giảm cholesterol toàn phần, và triglyceride máu, LDL-cholesterol (cholesterol xấu), giúp dự phòng các bệnh tim mạch, điều trị bệnh ung thư

…ngoài ra, DHA có thể giúp ngăn ngừa bệnh Alzheimer (một dạng bệnh mất trí nhớ) khi con người về già

Vì những lợi ích trên, DHA và chanh dây ngày càng được sử dụng trong nhiều sản phẩm

Hiện nay, thị trường sữa và các sản phẩm sữa đamg rất sôi động với nhiều nhãn hiệu

và các dạng sản phẩm khác nhau Trong đó sữa chua chiếm một thị phần đáng kể Trước đây, các sản phẩm sữa chua yaourt thường là các sản phẩm có hương vị tự nhiên nhờ quá trình lên men của vi khuẩn lactic hoặc các loại yaourt bổ sung trái cây, hoặc pure trái cây Khi xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người được nâng cao, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, các công ty không ngừng cải tiến công nghệ cũng như đa dạng hóa nhằm tạo

ra nhiều sản phẩm, vì vậy trên thị trường hiện nay xuất hiện rất nhiều sản phẩm sữa chua dạng lỏng rất ngon và tiện lợi Tuy nhiên, các dạng sữa chua dạng lỏng hiện nay đa phần là bổ sung hương liệu nhân tạo nên chưa tăng được giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm Với mong muốn

tạo ra sản phẩm có giá trị ding dưỡng hơn em xin chọn đề tài nghiêm cứu quá trình lên men trong công nghệ sản xuất sữa chua dạng lỏng chanh dây bổ sung DHA Đề tài tập trung nghiêm cứu những vấn đề sau:

o Khảo sát ảnh hưởng của nồng dộ chất khô ban đầu trong sữa nguyên liệu và tỷ lệ vi khuẩn sử dụng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất yaourt

o Tối ưu hóa ba đại lượng nồng độ chất khô ban đầu, tỷ lệ giống vi khuẩn sửu dụng và thời gian lên men theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm tối ưu hóa yếu tố toàn phần TYT

o Xác định tỷ lệ phối trộn chanh dây và số chu kỳ đồng hóa thích hợp cho sản phẩm

Phần 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Hình 1: Cấu trúc của giọt sữa

[20]

I.NGUYÊN LIỆU VÀ XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU

1 SỮA [6, 12, 17, 18]

1.1 Thành phần hóa học của sữa bò

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

Lipid của sữa bao gồm chất béo, các phosphatid, glycolipid, steroid

1.1.2.1 Chất béo sữa

Chất béo sữa là một thành phần quan trọng Về mặt giá rị dinh dưỡng, chất béo có khả

năng sinh năng lượng cao, là môi trường hòa tan các vitamin như A, D, E, K Ngoài ra, chất béo còn ảnh hưởng đến mùi vị và trạng thái của các sản phẩm sữa lên men Thành phần chủ yếu của chất béo bao gồm: tryglycerid (chiếm 98 – 99%), acid béo, carotenoid, vitamin, và một số các chất khác

Sữa và váng sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước Chất béo sữa tồn tại dưới dạng hạt hay giọt nhỏ phân tán trong nước sữa Đường kính của hạt cầu béo thay đổi 0,1 – 20m Các hạt cầu béo được bao bọc bởi một lớp màng lipo-protein tích điện âm Các màng này có vai trò làm bền hệ nhủ tương trong sữa Do tỉ trọng của

Hình 2: Cấu trúc hạt cầu béo[20]

Bốn acid béo chiếm tỷ trọng cao nhất trong chất béo sữa là acid myristic, palmitic, stearic và aid oleic Lượng acid béo khác nhau rất nhiều vì vậy nó ảnh hưởng đến độ cứng của chất béo Nếu chất béo chứa nhiều acid béo chưa no sẽ có điểm nóng chảy thấp và là chất béo mềm Ngược lại, nếu chất béo chứa nhiều acid béo no sẽ có điểm nóng chảy cao

và là chất béo cứng

1.1.2.2 Phosphatid và glycolipid

Các phosphatis và glycolipid đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng các hạt cầu béo Trong thành phần của chúng có chứa cả acid béo hòa tan trong nước và cả acid béo hòa tan trong chất béo Lượng phosphatid trong sữa đầu gấp 2 – 3 lần trong sữa bình thường 1.1.3 Protein

Protein là một trong những hợp chất hữu cơ quan trọng trong sữa Nó chứa 19 loại acid amin khác nhau, trong đó có đủ các acid amin không thay thế Vì vậy có thể nói sữa bò có giá trị dinh dưỡng rất cao

Sữa chứa hàng trăm loại protein nhưng chỉ có một số protein chiếm lượng lớn trong sữa như: αs-casein, β-casein, κ-casein, γ-casein chiếm lần lượt khoảng 38%, 10%, 36% và 15% trong tổng số casein, trong whey protein có β-lactoglobulin (β-Lg), α-lactalbumin (α-La), chiếm lần lượt 40% và 20% trong tổng số whey protein Ngoài ra trong whey protein còn có serum albumin (BSA) and immunoglobulins (Ig) chiếm khoảng 10% (2 loại này còn có trong máu)

1.1.3.1 Casein

– Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Casein là một loại protein phức tạp, trong sữa chúng tồn tại dưới dạng muối calci phosphate caseinat hay còn gọi là micelle Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành nhờ calci phosphate dạng keo rất mịn liên kết các casein s,  với nhau thông qua các nhóm phosphate Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate) – Các tiểu micelle được hợp thành từ các casein s,  và  có đường kính khoảng 15 – 20nm và được sắp xếp sao cho các đầu kỵ nước được quay vào phía trong, còn các nhóm háo nước thì phủ ở bề mặt

– Trong phân tử của casein chứa nhiều gốc acid glutamic và acid aspartic Do đó casein là những protein có tính acid Casein dễ dàng tham gia phản ứng với các kim loại kiềm, kiềm

thổ như K, Na, Mg để tạo thành muối caseinate có khả năng hòa tan trong nước Vì vậy, càng nhiều nguyên tử kim loại liên kết với casein thì độ hòa tan của casein càng lớn

 Khả năng đông tụ của casein

Casein có thể bị đông tụ do nhiều yếu tố, trong đó 2 yếu tố chính là đông tụ bởi acid và enzyme

Đông tụ do acid: do một số nguyên nhân như quá rình lên men kéo dài hoặc do con người đưa

vào làm giảm pH của dung dịch sữa, các iôn H+của acid sẽ liên kết với micelll casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của micell casein Khi tới giới hạn (ở pH 4,5 – 4,7) các micell casein

sẽ bị đông tụ.Tuy nhiên khi cho dư acid vào casein

đã đông tụ thì casein sẽ bị tái hòa tan, tạo thành muối và acid

Đông tụ bởi enzyme: casein bị đông tụ bởi enzyme rennin (rennin là một protease được chiết

xuất từ ngăn thứ 4 của dạ dày bê)

 Quá trình đông tụ casein dưới tác dụng của rennin thực chất là quá trình thủy phân hạn chế, phá vở cấu trúc của micelle casein, vỏ háo nước bị phá hủy do đó các ion Ca2+ dễ dàng tiếp cận với s-casein, -casein, para--casesin và sẽ dính kết chúng lại với nhau tạo gel

 Tác động của rennin đối với casein gồm 3 giai đoạn:

– Giai đoạn 1: Enzyme chymosin xúc tác thủy phân liên kết peptide tại vị trí đặc hiệu giữa acid amin 105 (phe) và acid amin số 106 (met) trong phân tử κ -casein Kết quả là phân đoạn caseinomaropeptide được tách ra và hòa tan vào dung dịch Riêng phân đoạn paracasein (gồm, -casein và phần –casein còn lại) vẫn còn gắn trên các gốc micelle và làm cho micelle

dễ tập hợp lại với nhau hơn để tạo thành khối đông

– Giai đoạn 2: Đông tụ casein Do hiện tượng giảm sự tích điện bề mặt của micelle, làm cho lực đẩy tĩnh điện giữa các micelll giảm dẫn đến bề mặt micelll trở nên ưa béo hơn và từ

đó làm cho chúng có thể tập hợp lại với nhau một cách dễ dàng Ngoài ra, cầu calci phosphate xuất hiện cũng góp phần làm cho kích thước của khối đông tụ tăng nhanh

Hình 3: Biến tính protein bởi pH[22]

1.1.3.2 Protein hòa tan (whey protein)

– Protein hoà tan là phần nước sữa còn lại sau khi kết tủa casein bằng acid hoặc rennin Các protein hòa tan trong sữa gồm: -lactoglobulin, -lactalbumin, proteo-pepton, imunoglobulin, Serum albumin Thành phần acid amin của chúng rất giống với thành phần acid amin lý tưởng Khi sữa bị gia nhiệt trên 1300C, các whey protein bị biến tính

Ngoài ra trong sữa còn có các protein màng Hàm lượng của chúng rất thấp Protein màng tạo nên một lớp màng mỏng bao quanh các hạt cầu béo và góp phần làm bền hệ nhũ tương trong sữa

– Đường lactose của sữa rất nhạy cảm với nhiệt độ, giữa 110-130oC sẽ xảy ra dạng mất nứơc của tinh thể đường, trên 150oC sẽ nhận được màu vàng và ở 170oC màu nâu đậm được hình thành bởi quá trình caramel hoá

– Lactose có thể lên men dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau Một trong những biến đổi thường gặp nhất và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic gây nên bởi vi khuẩn lactic.Vi khuẩn này có chứa enzyme lactase Lactase tấn công vào

Hình 4: Cấu trúc cấu tạo phân tử  và -lactose Hình 5: Cấu hình không gian của đường

lactose

lactose và tách phân tử này thành glucose và galactose Các enzyme khác từ vi khuẩn lactic sẽ phân hủy glucose và galactose thành acid lactic làm tăng độ chua của sữa

1.1.4 Enzyme

– Enzyme trong sữa có hai nguồn: các enzym có trong thành phần sữa và các enzym do vi khuẩn tạo ra Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa

đa dạng và hoạt tính enzyme sẽ càng cao

– Trong kỹ thuật chế biến sữa người ta quan tâm đến các enzyme sau: lipase, catalase, peroxidase, phosphatase và tìm cách hạn chế sự tác động của chúng

1.1.5 Chất khoáng và muối

– Hàm lượng chất khoáng trong sữa không nhiều nhưng có giá trị sinh lý quan trọng Trong sữa, các muối khoáng tồn tại ở dạng dung dịch hòa tan trong nước sữa hoặc trong các hợp chất casein

– Chất khoáng trong sữa gồm: 25 nguyên tố thuộc nhóm vi lượng và 40 nguyên tố thuộc nhóm đa lượng Trong đó nhiều nhất là Ca và K.Các loại muối khoáng quan trọng là muối của Ca, K, Na, Mg, bao gồm muối phosphate, citrate, và caseinate

Bảng 1: Thành phần các khoáng đa lượng có trong sữa bò [22]

Thành phần

Hàm lượng trung bình (mg/l)

thông thường

Bảng 2:Thành phần các khoáng vi lượng có trong sữa [22]

1.1.8 Các hợp chất khác

 Hormonen: do các tuyến nội tiết tiết ra, trong sữa bò người ta tìm thấy nhiều loại hormone và chúng được chia làm ba nhóm là: proteohormone, hormone peptide và hormone steoride

 Acid citric: trong sữa có nhiều loại acid hữu cơ khác nhau nhưng quan trọng nhất là acid citric Nó đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường mùi thơm của các sản phẩm bơ nhờ

sự tạo thành axetol, diacetyl và 2,3-butylen-glycol

 Các hợp chất hóa học: Thỉnh thoảng người ta phát hiện ra trong sữa còn có chứa các hợp chất hóa học khác như: chất kháng sinh (penicilline, chloramphenicol…), chất tẩy rửa (nước javen, kiềm…), kim loại nặng, độc tố vi sinh vật…

I.2 CHANH DÂY

2.1 Giới thiệu chung [23, 24, 25]

Tên khoa học: Passiflora edulis, Sims Thuộc họ Passifloraceae (họ Chùm Bao), bộ Violales Chi Passiflora hiện có hơn 400 loài, trong đó có khoảng 60 loài cho trái ăn được

- Tên thường gọi: Dây Mát, Mát Mát, Chanh Dây, chanh Sô-đa, trái Mê Ly

- Tên tiếng Anh là: Passion Fruit/passion vine, Purple Granadilla

- Tên tiếng Pháp là: Passion

2.2 Phân loại [32]

Chanh dây (Lạc Tiên -P edulis) được chia làm 2 dạng tùy màu vỏ trái:

– Dạng trái tím (forma eduli): Có vỏ trái màu tím đến tím sậm Trái nhỏ (đường kính 4-5

cm), có tua dây, nhánh và gân lá xanh Dạng này rất phổ biến ở vùng khí hậu mát (cao độ 1200-2000 m) , có vĩ độ cao (như Đàlạt, Tây Nguyên của VN) và cho hương vị trái ngon nhất Trồng ở cao độ < 1000 m, dạng trái tím không ra hoa

– Dạng trái vàng (forma flavicarpa): Vỏ trái màu vàng chanh Trái lớn hơn dạng trái tím

(6-12 x 4-7 cm), có tua dây, nhánh và gân lá ửng đỏ tím Hoa lớn và có tràng màu tím sậm hơn dạng trái tím, đồng thời dây cũng mọc mạnh hơn Đây là dạng chịu nóng, thích hợp với vùng có cao độ thấp (0-800 m) như ĐBSCL

2.3 Thành phần của chanh dây [29]

– Gần 84% dịch quả chanh dây là nước, còn lại là các hợp chất thơm, hợp chất màu và các chất sinh năng lượng: đường, tinh bột và các chất vi lượng

Bảng 3: Thành phần dinh dưỡng/100 g ăn được (phần cơm hột) của trái chanh dây [23]

– Thành phần dinh dưỡng trong nước chanh dây:

 Đường là thành phần cung cấp năng lượng chính trong quả chanh dây, chủ yếu gồm 3 loại đừơng: glucose, fructose, saccharose Hàm lượng dường tổng chiếm khoảng 15-20% so với hàm lượng chất khô và có sự thay đổi không đáng kể giữa hai loại chanh dây vàng và đỏ tía

Tinh bột: Dịch quả có hàm lượng tinh bột cao bất thường Nước chanh dây ép chứa hàm lượng tinh bột từ 0,5 đến hơn 3% Trong đó amylose (của cả hai dạng chanh dây) chiếm tỷ lệ khoảng 5,8 - 8,7%, còn lại chủ yếu là amylose pectin Kích thước hạt tinh bột của cả hai dạng khá giống nhau (khoảng 4,0-12,2 µm) Nhiệt độ đông đặc của tinh bột (cả hai dạng chanh dây) khoảng 58,5 – 67 oC, khá thấp nên gây ảnh hưởng xấu trong quá trình xử lý nhiệt dịch quả do bám lên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, gây nóng cục bộ, ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt và làm giảm chất lượng hương chanh dây

 Acid: hàm lượng acid hữu cơ cao cũng là một tính chất đặc trung bên cạnh mùi vị của chanh dây Chính lượng acid này làm cho chanh dây có vị chua và pH thấp các aicd hữu cơ chủ yếu trong chanh dây thường là acid citric, acid malic, caid lactic, acid succinic…

 Ngoài ra trong nước chanh dây còn có các thành phần khác như: enzyme (enzyme catalase, enzyme catalase, và enzym protease), các vitanin (đặc biệt rất nhiều vitamin C và vitamin A), chất khoáng như potassium (K), magnesium (Mg- một nguyên tố khoáng giúp ổn định huyết áp), các hợp chất dễ bay hơi, các sterol thực vật…Các hợp chất dễ bay hơi chiếm thành phần chính là các ester từ C2-C8 của các acid béo C2-C8 thường gặp ở nhiều loại trái cây khác Chanh dây chứa tổng hàm lượng sterol thực vật cao nhất so với các loại trái cây ăn được khác

Bảng 4: Khoảng pH và hàm lượng acid tổng trong 2 loại chanh dây[29]

 Sắc tố: Sắc tố chính trong chanh dây đỏ tía là -carotenal thuộc nhóm carotenoid

 Trong công nghiệp thực phẩm

Phần thịt quả chanh dây có thể được dùng để chế biến các món ăn trong gia đình Ở quy

mô công nghiệp, dịch quả chanh dây dùng để sản xuất nước quả đục, hoặc phối trộn với đường và pha loãng với nước cùng dịch quả của các loại trái cây khác (đặc biệt là cam và dứa) để sản xuất các loại thức uống lạnh Ở Nam Phi, nước cốt chanh dây được phối trộn với sữa và alginate, ở Australia thì được dùng trong sản xuất sữa chua

Nước cốt chanh dây có thể được nấu thành syrup để dùng trong sản xuất nước xốt, thạch, kẹo, kem, sherbet, meringue hay súp trái cây lạnh… Phần cơm trái có chứa hạt được chế biến thành thạch hay trộn với dứa hoặc cà chua để làm mứt Một loại thức uống không cồn từ dịch quả chanh dây có tên là “Passaia” do Thụy Sĩ sản xuất đã được tiêu thụ ở Tây Âu trong nhiều năm Costa Rica cũng đã sản xuất một loại rượu từ chanh dây gọi là “Parchita Seco”…

Trái chanh dây đang dần chiếm vai trò quan trọng trong công nghiệp đồ uống Ở một số quốc gia như Brazil, Peru,… trái chanh dây là nguồn nguyên liệu hàng đầu

 Trong y học

Các alkaloid trong dịch quả chanh dây được chiết xuất để bào chế thuốc an thần, giảm đau Ngoài ra, một loại glycoside chiết xuất từ chanh dây (đặc biệt là P.incarnata L.) gọi là passiflorine cũng được dùng để bào chế thuốc giảm đau và an thần ở châu Âu Các nhà hoá

Ở Madeira, nước cốt chanh dây được dùng như một chất kích thích tiêu hoá cho các bệnh nhân ung thư dạ dày

Ngòai phần thịt quả, các sản phẩm phụ từ quy trình chế biến từ chanh dây cũng có nhiều ứng dụng, tuy chưa được nghiên cứu nhiều để đưa vào sản xuất công nghiệp

- Vỏ: chứa rất ít pectin 2,4% (14% so với tổng hàm lượng chất khô) Tuy nhiên, ở

Fiji, người ta xác định được hàng năm lượng pectin chiết từ vỏ chanh dây lên tới 5 tấn, giảm được đáng kể lượng chất thải thải ra Phần vỏ còn lại chứa khoảng 5 - 6% protein, có thể dùng làm thức ăn cho gia súc và gia cầm Ở Hawaii, pectin không được chiết tách mà thay vào đó, người ta băm nhỏ vỏ chanh dây rồi đem sấy khô, trộn với rỉ đường hay ủ trong các silô để làm thức ăn cho gia súc và chim bồ câu

- Hạt: từ hạt chanh dây có thể thu được 23% dầu béo có chất lượng tương tự dầu

hướng dương và đậu nành, thành phần gồm có 8,90% acid béo no, 84,90% acid béo không no, các acid béo gồm có: palmitic 6,78%; stearic 1,76%; arachidic 0,34%; oleic 19,0%; linoleic 59,9%, linolenic 5,4% Dầu thu được có thể sử dụng để ăn hay dùng trong công nghiệp để sản xuất xà phòng, vecni… Hạt chanh dây chứa khoảng 12% protein và 50-55% chất xơ, không thích hợp làm thức ăn gia súc

2.7 Tình hình phát triển [32]

Chanh dây có nguồn gốc từ nam Brazil, đã được di thực sang Úc và Âu châu từ thế kỷ 19 và

có lẽ đã theo người Pháp đến cao nguyên Lâm Viên từ đầu thế kỷ 20 Hiện trên thế giới chỉ có khoảng 12 nước trồng chanh dây với tổng diện tích khoảng 4.500 ha, hầu hết ở Nam Mỹ (2/3 diện tích), phần còn lại ở Úc và khu vực nam Á Mãi dịch thế giới chỉ khoảng 25.000 tấn trái với giá 200-300 USD/t Chanh Dây là 1 trong những loại trái cây rất có triễn vọng trong tương lai ở ĐBSCL nhờ có khả năng chống chịu tốt trên vùng đất chua phèn (khó trồng cây

ăn trái), đồng thời là loại nước giải khát tốt trong mùa nắng nóng của vùng nhiệt đới gió mùa như ở vùng đồng bằng nước ta Tại TPHCM hiện có 1 Công ty tư nhân đang thu mua loại trái này rất nhiều để lấy dịch quả đóng hộp, nhưng do thiếu đầu tư sản xuất nên nguồn nguyên liệu không đều Trái chanh dây (dạng tím) cũng được các siêu thị đưa vào bán rộng rãi (giá hiện hành khoảng 8.500 đ/kg, cả VAT)

I.3 DHA [33, 34, 35, 37]

3.1 Giới thiệu chung

DHA có tên gọi đầy đủ là Docosa Hexaenoic Aacid, một acid béo thuộc nhóm omega-3 Đây

là một chất rất quan trọng nhưng cơ thể không tự tổng hợp được mà phải đưa vào từ nguồn thực phẩm

Docosaheaenoic aicd được biết đến một cách phổ biến với tên là DHA: 22:6(-3), với các liên kết cis ở vị trí 4.7.10,13,16,19 DHA có tên đầy đủ là docosa hexaenoic aicd, tên thương mại

là cervonic acid Trong cấu trúc hóa học, DHA gồm có 27 cacbon liên kết đơn và 6 cacbon liên kết đôi, và liên kết đôi đầu tiên nằm ở vị trí cacbon thứ 3

Công thức hóa học: C22H32O2 Phân tử lượng: 328.488 g/mol

3.2.Vai trò:

Tham gia cấu tạo tế bào não: DHA là thành phần chủ yếu của các axit béo tham gia cấu tạo não Trong não chứa 40% acid béo không thay thế và 50% trọng lượng neuron của não là DHA DHA cần thiết cho sự phát triển não bộ và quá trình Myelin hóa để hoàn thiện tế bào thần kinh Ở giai đoạn não phát triển mạnh (3 tháng cuối của thai kỳ và trong 2 năm đầu đời) DHA được tích lũy nhiều ở não Trong hầu hết các acid béo, DHA có ảnh hưởng to lớn đối với việc cấu thành acid béo thiết yếu của não DHA được tìm ra trong 3 loại phospholipid: phosphatidylethanolamine, ethanolamine plasmalogens, và phosphatidylseine Chức năng thị giác: DHA là thành phần quan trọng cấu tạo tế bào võng mạc mắt (40% aicd béo cần thiết trong võng mạc là từ DHA) DHA là thành phần chính trong các tế bào tiếp nhận hình ảnh

3.3.Nguồn cung cấp

Sữa mẹ có chứa DHA cần thiết cho sự phát triển não bộ của trẻ trong những năm đầu đời Ở nhóm các bà mẹ ăn nhiều cá thì hàm lượng DHA trong sữa mẹ cao hơn nhóm các bà mẹ ăn nhiều thịt

Các thực phẩm chế biến sẵn có bổ sung DHA: sữa bột, bánh, kẹo

Các thực phẩm khác : các loại cá da trơn, lòng đỏ trứng, tảo biển, hải sản, trong dầu cá chứa một lượng acid béo omega-3 bao gồm tiền tố DHA (EPA) và một lượng nhỏ DHA

3.4 Lợi ích của DHA

DHA rất cần thiết cho phát triển hoàn thiện chức năng nhìn của mắt, sự phát triển hoàn hảo hệ thần kinh Nghiên cứu trên động vật thí nghiệm thấy DHA có nồng độ cao trong tổ chức thần kinh như võng mạc mắt, tổ chức não Theo website Sciencedaily.com, các nhà khoa học thuộc Đại học Harvard, Bệnh viện Nhi Boston, Viện Mắt quốc gia (Mỹ) đã chứng minh được rằng acid béo omega-3 (như DHA, EPA) có thể bảo vệ mắt khỏi chứng mù gây ra do sự phát triển

bất thường của mạch máu ở võng mạc

Các nhà nghiên cứu đã quan sát 2 nhóm chuột, một nhóm theo khẩu phần ăn nhiều acid béo omega-3, nhóm còn lại ăn nhiều acid béo omega-6 Kết quả cho thấy tình trạng mất các mạch máu tại võng mạc ở nhóm chuột ăn acid omega-3 giảm 40 - 50% so với nhóm chuột còn lại DHA và EPA có nhiều trong cá như cá hồi, cá thu, tảo

Đối với thai nhi: DHA rất cần thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của thai nhi.357 bác sĩ trên khắp Tây Ban Nha đã nghiên cứu thành công và cho biết về một số bệnh mà nhũ nhi thường gặp như về đường hô hấp, viêm mũi, viêm phế quản, viêm tiểu phế quản và tiêu chảy một phần do thiếu chất nuôi dưỡng bằng công thức có bổ sung DHA và ARA

Ở người trưởng thành, DHA có tác dụng giảm cholesterol toàn phần, và triglyceride máu, LDL-cholesterol (cholesterol xấu), giúp dự phòng các bệnh tim mạch, điều trị bệnh ung thư DHA có thể giúp ngăn ngừa bệnh Alzheimer (một dạng bệnh mất trí nhớ) khi con người về già Đó là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học California (Mỹ) Nghiên cứu trên loài chuột cho thấy DHA có tác dụng làm chậm quá trình tích lũy tau, một loại protein dẫn tới việc phát triển u xơ thần kinh Ngoài ra, DHA còn giúp giảm lượng protein beta amyloid thường kết thành khối và hình thành các mảng bám trong não Đây là hai dấu hiệu cho thấy não bị tổn thương ở bệnh nhân Alzheimer Một chế độ ăn giàu DHA (có nhiều trong cá, trứng gà, tảo ) có thể giúp ngừa căn bệnh này

Chúng ta nên ăn nhiều thức ăn có chứa DHA nhằm ngăn ngừa một số bệnh về tim mạch, huyết áp…Trẻ sơ sinh đủ tháng có khả năng tự tổng hợp DHA, nhưng khả năng này bị hạn chế Trẻ được bú mẹ hàm lượng DHA trong máu cao hơn trẻ không được bú mẹ hay bú mẹ không hoàn toàn Vì vậy, trẻ cần nhận được thêm DHA từ khẩu phần ăn hàng ngày Vì nếu thiếu hụt DHA từ khi con trong bào thai và chế độ ăn không đủ DHA sau khi sinh đến năm 2 tuổi sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ thần kinh trung ương và thị giác của trẻ Hiện nay chưa có bất cứ khuyến cáo nào về chế độ ăn thừa DHA gây ảnh hưỏng đến sức khỏe

II HỆ VI SINH VẬT TRONG SỮA VÀ TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA

1 HỆ VI SINH VẬT CÓ TRONG SỮA

Hệ vi sinh vật (VSV) và số lượng VSV có trong sữa thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố như mức độ tạp nhiễm VSV trong quá trình vắt sữa Các VSV trong sữa có thể chia thành các nhóm sau: vi khuẩn lactic, vi khuẩn cloriform, vi khuẩn butyric, vi khuẩn sinh hương vi khuẩn gây thối… Ngoài ra, trong sữa còn chứa các vi sinh vật khác như: nấm men, nấm mốc

1.1 Vi khuẩn lactic [2, 3, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 15]

1.1.1 Giới thiệu sơ giản về vi khuẩn lactic [7]

– Vi khuẩn lactic có tế bào dạng hình que và hình cầu, kích thước của chúng phụ thuộc vào môi trường và điều kiện nuôi cấy Tế bào dạng hình que có chiều dài khoảng 0,5-0,7m

và mọc thành sợi dài Dạng hình cầu còn có dạng ovan, đường kính 0,5-0,6 tới 1m, đứng riêng lẻ hay kết đôi thành chuỗi

– Các tế bào vi khuẩn lactic không chuyển động, không tạo thành bào tử, gram (+), không tạo thành sắc tố, không khử nirtat thành nitrit, không có hoạt tính catalase Các sản phẩm của

vi khuẩn lactic ngoài sản phẩm chính là acid lactic còn có cá sản phẩm khác như các aicd bay hơi (chủ yếu là acid acetic, propionic), etanol, diacetyl, và các hợp chất khác

– Vi khuẩn lactic là thể kỵ khí, hoặc vi hiếu khí Chúng sinh sản bằng cách phân cắt tế bào, và phần lớn chúng bị tiêu diệt khi xử lý nhiệt độ lên đến 70oC

1.1.2 Phân loại vi khuẩn lactic [2]

Vi khuẩn lactic bao gồm nhiều lọai thuộc nhiều chi khác nhau Sau đây là một số loại

vi khuẩn lactic có khả năng lên men lactic:

 Tế bào hình que không hình thành bào tử nội sinh: Listeria, Brochothrix, Lactobacillus,

 Tế bào hình que hình thành bào tử nội sinh: Sporolactobacillus, Bacillus

 Tế bào hình cầu, kỵ khí không bắt buộc: Pediococcus, Tetragenococcus, Oenococcus, Weissella, Streptococcus, Abitotropicoccus, Vagococcus, Lactococcus, Gemella, Saccharococcus, Aerococcus

 Tế bào hình cầu kỵ khí bắt buộc: Atopobium, và một số nấm mốc và nhất là các loại thuộc giống Rhizopus)

1.1.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn lactic

 Dinh dưỡng cacbon: Vi khuẩn lactic sử dụng glucose, maltose, saccharose và các acid hữu cơ làm nguồn năng lượng và trao đổi cấu trúc

 Dinh dưỡng nitơ: Nhu cầu về dinh dưỡng nitơ của vi khuẩn lactic có thể chia thành 3

nhóm: các phức hợp acid amin (nhóm vi khuẩn lactic chịu nhiệt Thermobacterium), phát triển trên môi trường có micell và muối amoni (nhóm Streptobacterium), và nhóm phát triển trên môi trường có nguồn nitơ duy nhất là muối amoni (nhóm Streptococcus)

 Nguồn vitamin: Các vi khuần lactic nói chung, đặc biệt là trực khuẩn rất cần vitamin làm nguồn sinh trưởng

 Oxy: Vi khuẩn lactic là thể hiếu ký hoặc vi hiếu khí vì vậy trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt chỉ làm cho trực khuẩn lên men dị hình phát tiển chậm khi ban đầu, còn trực khuẩn lên men đồng hình sinh trưởng giảm 10%, lên men giảm 23%

 Nhiệt độ: Nhiệt độ tối thích cho vi khuẩn lactic phát triển là 25oC, đại bộ phận vi khuẩn lactic chết từ 45oC trở lên, riêng loài Lactobacillus delbrueckii là loại chịu nhiệt độ

50oC phát triển và hoạt động mạnh mẽ Ngoài các yếu tố trên vi khuẩn lactic còn chịu tác động của yếu tố khác như: pH môi trường,

1.2 Vi khuẩn Coliform

Coliform: Thuộc nhóm vi khuẩn gram âm, kỵ khí tùy tiện, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu

khoảng 30 –37oC Quá trình trao đổi chất của Coliform dừng lại ở pH dưới 6 Ở nhiệt độ 72 –

75oC trong khoảng thời gian 15 – 20 giây Coliform sẽ bị tiêu diệt

Trong sữa, Coliform sẽ chuyển hóa đường lactose tạo ra các sản phẩm acid lactic và các acid

hữu cơ khác (acid butyric, acid acetic …), khí CO2, H2 …, chúng phá hủy protein của sữa, dẫn đến làm giảm hương vị của sữa

1.3 Vi khuẩn butyric (Clostridium)

Vi khuẩn butyic là vi khuẩn gram dương, thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc, clostridium có khả năng sinh bào tử Các bào tử Clostridium khá bền với nhiệt độ nên quá trình thanh trùng sữa không tiêu diệt được hoàn toàn các bào tử Clostridium chịu nhiệt Nhiệt độ sinh trưởng tối

ưu khoảng 37oC

Trong sữa vi khuẩn butyric lên men đường lactose thành nhiều sản phẩm khác nhau như acid butyric, butanol, ethanol, aceton, khí CO2, H2… làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản (làm cho sữa có mùi khó chịu, hôi)

1.4 Vi khuẩn Propionic (giống Propionibacterium)

Vi khuẩn Propionic là vi khuẩn gram (+), không hình thành bào tử, không di động, phát triển trong môi trường yếm khí Vi khuẩn Propionic chuyển hóa đường thành acid propionic, acid

acetic, khí CO2, …làm hư hỏng chất lượng sữa Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu các vi khuẩn

Propionic là 30oC, và hầu hết chúng bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75oC trong thời gian 20 giây

1.5 Vi khuẩn gây thối

Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là Pseudomonas, Brevibacterium, Bacillus, Achromobacter, Micrococcus …chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm hiếu khí

lẫn kỵ khí

Các vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp protease, và lipase ngoại bào Các enzyme này sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein, các chất béo trong sữa tạo ra các sản phẩm polypeptyde, peptide, acid amin, khí CO2, H2… và các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ protein Một số acid amin tiếp tục bị phân hủy tạo NH3, H2S…làm cho sữa có mùi ôi khó chịu

1.6 Những vi khuẩn khác trong sữa

Tụ cầu khuẩn Staphylococcus làm sữa đông tụ rất nhanh Trong lúc đó một vi khuẩn hoại sinh khác là Tetracoccus thì phát triển kém trong sữa và không thể làm đông tụ sữa Bcillus sporogenes phát triển trong sữa gây pepton hóa casein một cách nhanh chóng nhưng không

làm đông tụ sũa

1.7 Nấm men

Nấm men là tên chung chỉ nhóm nấm men có cấu tạo và sinh sản bằng cách nảy chồi và phân cắt Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào Nấm men có hình dạng khác nhau, thường có hình cầu, hình elip, hình trứng, hình bầu dục và cả hình dài Một số loài nấm men có tế bào hình

dài nối với nhau thành những dạng sợi gọi là khuẩn ty (Mycelium) hay khuẩn ty giả (Pseudo mycelium) Tế bào nấm men thường có kích thước rất lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn

Kích thước trung bình: Chiều dài: 9 – 10m, chiều rộng: 2 – 7m

Nấm men cũng như các sinh vật sống khác cần oxy, hydro, cacbon, nitơ, phospho, kali, magiê,…cho các quá trình sinh lý Cơ chế vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nấm men được thực hiện theo hai cách: Thẩm thấu bị động,và hấp thu chủ động vì mấm men hoàn toàn không có cơ quan dinh dưỡng riêng biệt Nấm men phát triển tốt ở pH 4,5 – 5, nhiệt độ 20 – 30oC Các tế bào nấm men thường không phát triển ở nhiệt độ dưới 0oC hoặc trên 47oC

Trong sữa nấm men lên men đường lacto tạo acid cacbonicvà rượu, đây là phản ứng hóa sinh quan trọng quá trình hình thành một số sản phẩm sữa chua Có những mấm men không lên men được lactose thì chúng có thể chuyển hóa đường glucose, và galactose do vi khuẩn lactic tạo ra dể tạo ra các hương vị đặc trưng cho sản phẩm

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

số mấm men thuộc họ Mycoderma có khả năng tạo enzym phân hủy protein và lipid gây cho

sữa có vị đắng khó chịu

1.8 Nấm mốc

Nấm mốc có khả năng phân giải protein và lipid (do tiết ra enzyme lipase, protease) nên thường gây vị đắng trong các sản phẩm sữa Nấm mốc thường phát triển sau nấm men vì thế chỉ tìm thấy nấm mốc khi sữa bị hư hỏng nặng hoặc trên phomat mềm Nấm mốc thích hợp phát triển trên môi trường acid, nhiệt độ tối thích là 20 – 30oC Nấm mốc sẽ bị tiêu diệt bởi chế độ thanh trùng sữa ở 72 – 75oC trong 15 – 20 giây Nấm mốc thường có mặt trong sữa là

loài Mucor và Rhizopus với số lượng lớn Ngoài ra còn có các loài Penicilium, Aspergilus, Oide và Monilia Giống Odium có một loài chính là Odium lactic có khả năng tạo lên trên bề

mặt váng chứa một lớp trắng đặc biệt có mùi thơm như sản phẩm sữa lên men lactic

2 Hệ vi sinh vật sử dụng trong sữa chua dạng lỏng

Vi sinh vật sử dụng trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm sữa lên men chủ yếu bao gồm tất cả các chủng sinh vật có khả năng lên men lactose thành acid lactic Hệ vi sinh vật

dùng để lên men sữa đã được biết từ khá lâu chủng vi sinh vật có thể chỉ bao gồm một loài hoặc nhiều loài Việc sử dụng l loại vi sinh vật nào với tỷ lệ bao nhiêu là vấn đề quan tâm của các nhà sản xuất nhằm tạo ra sản phẩm có cấu trúc và hương vị tốt nhất Ví dụ trong sữa chua

tỷ lệ giữa trực khuẩn và cấu khuẩn là 1:1 Ngoài các sinh vật có khả năng tạo acid lactic người

ta còn sử dụng các vi sinh vật có khả năng tạo diacetyl hoặc acetaldehyde để tạo hương và một lượng cồn nhỏ cho sản phẩm như sữa chua kefir Trong sản xuất sữa chua giống chuẩn

thường được sử dụng là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus Ngoài ra có thể sử dụng thêm một số loài khác như: S.diacetylactic, Leuconostoc, Citrovorum có khả năng

triển ở nhiệt độ 10oC, và môi trường chứa 0,1% xanh methyenlen; 6,5% NaCl hoặc pH 9,6 và

môi trường có có hàm lượng photphate cao Ngoài ra, Streptococcus thermophilus dễ bị ức

chế bởi một lượng nhỏ penicilline hoặc streptomicine (5g/ml), do đó sữa được sử dụng để cấy vi khuẩn này cần được lựa chọn để tránh những khó khăn do kháng sinh gây ra Vi khuẩn này có thể lên men được các đường như: glucose, fructose, lactose và sucrose

Hình 8: Vi khuẩn Streptococcus thermophilus [21]

Streptococcus lactic luôn có hương vị đặc trưng của sữa chua Độ acid giới hạn của Streptococcus lactic tạo nên thường dao động trong khoảng 110-120 oT, đôi khi cũng chỉ tạo khoảng 90-100oT

2.3Lactococcus bulgaricus

Lactococcus bulgaricus là trực khuẩn hình que, chiều dài tế bào từ 5-20m, thường kết thành

chuỗi, không di động, tạo khuẩn lạc màu trắng có hình dáng giống sợi bông Nhiệt độ phát triển tối ưu là 40-45oC, không phát triển ở nhiệt độ 15oC, có khả năng chịu được nhiệt độ cao

Lactobacillus bulgaricus có khả năng lên men đường lactose, glucose, galactose nhưng không

sử dụng được đường maltose Lượng acid tạo thành có thể đạt từ 3-5%, các aicd dễ bay hơi

và acetaldehyde được tạo thành trong quá trình lên men giúp cho sản phẩm có mùi vị đặc biệt

Vì vậy người ta sử dụng vi khuẩn này trong công nghệ sản xuất sữa chua nhằm tạo hương vị cho sản phẩm Ngoài ra, trong công nghệ sản xuất acid lactic cũng có thể sử dụng vi khuẩn

này kết hợp với vi khuẩn Thermobacterium cereale

Nhằm tăng hương vị cho sản phẩm, ngoài các vi khuẩn nêu trên người ta có thể sử dụng thêm các vi khuẩn có khả năng sinh hương Các vi khuẩn có khả năng sinh hương thường

được sử dụng trong sản xuất sữa như: Streptococcus paracitovorus và Streptococcusdiacetilactic Đây là nhóm các vi khuẩn có khả năng tạo ra các acid dễ bay hơi

Hình 9: Vi khuẩn Streptococcus lactic

(acid acetic, acid propionic ) và nhiều chất thơm (diacetyl, các ester ) nhiệt độ tối ưu của các

vi khuẩn sinh hương này khoảng 30oC Sữa chua có mùi vị ngon nhất thì nhóm vi khuẩn sinh hương thường chiếm 5-10% so với tổng vi khuẩn, hàm lượng acetaldehyde từ 23-41ppm và

pH từ 4 – 4,4

2.4 Sự phối trộn các giống vi khuẩn trong sản xuất yaourt [6]

Ngoài các yếu tố như nồng độ chất khô, thời gian lên men thì lượng vi khuẩn cấy vào cũng như tỷ lệ giữa các giống vi khuẩn sử dụng cũng rất ảnh hửong đến cấu trúc và hương vị của sản phẩm sau khi lên men Một số nhà nghiêm cứu cho rằng nếu lên men ở nhiệt

độ 40oC thì tỷ lệ giữa Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophillus là 4:1 còn nếu lên men ở 45oCc thì tỷ lệ là 1:2 Còn nếu sử dụng với tỷ lệ 1:1 và lượng men sử dụng khoảng 2,5-3% trong khoảng thời gian lên men là 2,5-3 giờ thì nhiệt độ thích hợp sẽ là 43oC Tuy nhiên, các giá trị này sẽ thay dổi thùy theo chủng loại vi khuẩn sử dụng và công nghệ của nhà sản xuất

Trong giai đoạn đầu của quá trình sản xuất sữa chua, pH của sữa sẽ thích hợp cho loài

Streptococcus phát triển đảm bảo cho quá trình lên men lactic được bắt đầu khi pH của môi trường thay đổi làm cho Streptococcus khó phát triển và Lactobacillus sẽ thế chỗ

Trước đây người ta cho rằng sự tạo hương cho sản phẩm là do vi khuẩn Streptococcus Nhưng một số tác giả như Petter và Lolkema lại nhấn mạnh đếm vai trò của Lactobacillus

trong việc tạo hương thơm cho sản phẩm, trong đó thành phần acetaldehyde được coi là thành phần quan trọng tạo hương thơm cho sản phẩm sữa chua Vì vậy, một số nghiêm cứu cho rằng

Streptococcus được sử dụng nhằm tạo aicd cho sản phẩm, còn Lactobacillus được dùng chủ yếu tạo hương cho sản phẩm Tuy nhiên, việc sử dụng kết hợp Lb.bulgaricus và Str Thermophillus sẽ tạo ra nhiều acetaldehyde nhiều hơn khi chỉ sử dụng Lb bulgaricus

Hình 10: Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus

II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Giới thiệu chung [17]

Hiện nay sữa chua yoghurt là sản phẩm sữa chua được biết đến nhiều nhất và phổ biến nhất trên thế giới Sữa chua yoghurt được bắt nguồn từ Bungari với tên gọi là yaourt, và mỗi nước có tên gọi riêng cho yogurt Trạng thái, mùi vị của sữa chua yogurt sẽ khác nhau ở vùng này so với vùng khác

Sữa chua có giá trị dinh dưỡng cao, vì trong sữa chua có mặt vi khuẩn lactic có tác dụng tốt đối với bộ máy tiêu hóa, chữa bệnh đường ruột dạ dày, giúp cơ thể tăng cường khả năng hấp thu thức ăn, và làm tăng tuổi thọ của con người

Dựa vào thời điểm tiến hành quá trình lên men người ta chia sữa chua thành ba loại: Sữa chua dạng “sét type”:ngay sau khi bổ sung chủng, người ta rót hộp ngay và cho lên men trong hộp

Sữa chua dạng “strirrid type”: bổ sung chủng và lên men trong xiclo lơn, sau đó làm lạnh và rót hộp

Sữa chua uống “ drinking yoghurt”: sản xuất tương tự như dạng stired nhưng sau quá trình lên men sẽ tiến hành phối trộn, và đồng hóa để phá vỡ cấu trúc đông tụ tạo thành dịch,

có thể qua hoặc không qua xử lý nhiệt trước khi rót hộp

Rót sản phẩm

Đồng hóa

Tiệt trùng UHT

Bao bì Bao bì

Bảo quản ở nhiệt độ phòng

Sản phẩm

Bao bì

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA UỐNG

3.Thuyết minh quy trình [6]

 Biến đổi: sữa chuyển từ dạng bột sang dạng lỏng

3.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô

– Theo Bourgeois và Larpent (1989) [40], tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men là 14 -16% Tuy nhiên, trên thực tế mỗi nhà sản xuất sẽ chọn cho mình một giá trị thích hợp Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và thiết bị sẵn có mà mỗi nhà sản xuất sẽ chọn cho mình một giải pháp thích hợp cho việc hiệu chỉnh tổng hàm lượng chất khô trong nguyên liệu sữa

– Các phương pháp hiệu chỉnh tổng lượng chất khô trong sữa:

o Cô đặc sữa trong điều kiên chân không để bay hơi lượng nước nhất định Sau khi cô đặc tổng lượng nước bay hơi khoảng 10-20% và lượng chất khô tăng 1,5-3,0%

o Bổ sung thêm bột sữa gầy vào sữa tươi: Hàm lượng sữa gầy sử dụng không được cao hơn sữa tươi không quá 3%

o Bổ sung thêm sữa cô đặc vào sữa tươi

– Các ỵếu tố ảnh hưởng

– Nhiệt độ của sữa: nhiệt độ của sữa trước khi vào thiết bị bài khí là 65-68oC Nhiệt độ

càng cao, các chất khí ở dạng phân tán/hòa tan và các cấu tử dễ bay hơi sẽ càng dễ thoát ra khỏi sữa Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao sẽ làm xuất hiện các phản ứng không mong muốn như phản ứng maillard, gây biến tính protein, hòa tan vitamin từ đó làm giảm chất lượng của sản phẩm

– Áp lực chân không: Áp lực chân không dùng để tách chất khí và và hợp chất không ngưng tụ ra khỏi sữa Áp lực chân không cần duy trì trong quá trình bài khí là 584mmHg Nếu

áp lực chân không quá lớn sẽ tách luôn phần nước chưa kịp ngưng tụ ra khỏi dung dịch và làm giảm thể tích dung dịch sữa

– Ngoài ra, yếu tố thời gian lưu lượng sữa trong thiết bị bài khí và tác nhân lạnh bộ phận ngưng tụ cũng có ảnh hưởng đến quá trình bài khí

3.4 Đồng hóa

o Mục đích: Tránh hiện tượng tách pha của chất béo trong quá trình lên men và làm tăng

độ đồng nhất cho sản phẩm vì quá trình đồng hóa có ảnh hưởng tới cấu trúc của micelle trong sữa và cấu trúc gel trong sản phẩm

o Quá trình đồng hóa thực hiện ở áp lực 200-259 bar, nhiệt độ của sữa là 65-70oC

o Yếu tố ảnh hưởng:

– Tỷ lệ phần trăm giữa thể tích pha phân tán và tổng thể tích hệ nhũ tương: Nếu thể tích của pha phân tán chiếm một phần nhỏ trong thể tích của hệ nhũ tương thì qúa trình đồng hóa

sẽ thực hiện dễ dàng và hệ nhũ tương có độ ổn địng cao Ngược lại, khi pha phân tán chiếm

tỷ lệ cao trong hệ nhũ tương thì các hạt trong pha phân tán có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành hạt lớn, từ đó dẫn đến hiện tượng tách pha và khó đồng hóa bằng phương pháp thông thường

– Nhiệt độ của mẫu: Nhiệt độ đồng hóa thường dao động từ 55-80oC Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhớt và vận tốc chuyển động của các phân tử trong hệ nhũ tương Vì nhiệt độ của mẫu càng thấp thì hiệu quả của quá trình đồng hóa kém Ngược lại, nếu nhiệt độ quá cao thì chi phí năng lượng cho quá trình sẽ tăng, và các phản ứng không cần thiết sẽ xảy ra gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

– Áp suất: Áp suất đồng hóa càng lớn thì hiện tượng chảy rối và xâm thực khí càng dễ dàng dẫn đến hiệu quả của quá trình đồng hóa sẽ cao

3.5 Xử lý nhiệt (thanh trùng)

 Mục đích: Tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật và các enzyme trong sữa Hỗ trợ cho quá trình lên men tiếp theo

 Quá trình xử lý nhiệt làm biến tính sơ bộ các protein đặc biệt các protein hòa tan nhờ

đó khối đông được hình thành trong quá trình lên men sẽ có cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản yaourt

 Quá trình xử lý nhiệt được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng hay ống lồng ống với nhiệt độ 90-95oC trong 3-5 phút

3.6 Cấy giống vi khuẩn lactic

 Tỷ lệ giữa hai loại vi khuẩn sử dụng Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus trong canh trường là 1:1 hoặc 2:1 Tuy nhiên tỷ lệ này có thể thay đổi tùy thuộc

vào hoạt tính của giống sử dụng và yêu cầu chất lượng của sản phẩm

 Để mang lại hiệu quả kinh tế cao các nhà sản xuất thường mua các chế phẩm vi khuẩn lactic sau đó hoạt hóa giống vi khuẩn trên môi trường pha chế từ bột sữa gầy được thanh trùng ở nhiệt độ 90-95oC trong thời gian 30-45 phút với hàm lượng sữa gầy sử dụng dao động

từ 9-12% Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong điều kiện thiết bị vô trùng Giống sau khi

đã được hoạt hóa nhưng không sử dụng ngay cần được bảo quản lạnh để hạn chề sự gia tăng của canh trường Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ thì nhiệt độ canh trường cần phải duy trì ở 5oC

 Lượng giống sử dụng tối thiểu là -0,5% và tối đa là -7%(v/v) Trong quà trình cấy

giống ta sử dụng cánh khuấy để phân bố đều tế bào vi khuẩn lactic trong môi trường sữa nhờ

đó quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn

3.7 Lên men

3.7.1 Mục đích

Tạo hương vị và cấu trúc đặc trưng cho sản phẩmLên men theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi chất, qua đó các chất hữu cơ mà trước tiên là đường sẽ bị biến đổi dưới tác dụng của enzyme của vi sinh vật Dựa vào cơ chế của quá trình có thể chia ra làm 2 loại: lên men kị khí (yếm khí) và lên men hiếu khí.[15]

Trong công nghệ sản xuất sữa chua, quá trình lên men chủ yếu là lên men lactic Lên men lactic là quá trình chuyển hóa kị khí đường tạo acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic

Trong công nghệ VSV, các vi sinh vật lactic đồng hình thường chiếm ưu thế nhóm vi khuẩn

lactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài Streptococcus thermophylus, Lactobacilus bulgaricus, Lactobacilus helveticus, Lactobacilus lactic…chu trình đường phân là con đường

chính chuyển hóa glucose thành acid lactic

 Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:

C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J

o Để tăng thêm hương vị, đa dạng hóa sản phẩm người ta còn sử dụng thêm các vi khuẩn lactic dị hình

o Phương trình chung biển diễn quá trình lên men lactic di hình:

C6H12O6 CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH + C2H5OH + CO2 Trong đó, acid lactic chiếm khoảng 40%, acid succinic khoảng 20%, rượu etylic và acid acetic 10% các loại khí 20% đôi khi không có các khí mà thay vào đó là sự tích lũymột lượng ít acid foocmic

3.7.2 Biến đổi sinh hóa trong quá trình lên men [4]

Biến đổi hóa học

Trong quá trình lên men sữa tạo thành các sản phẩm, sữa chua có sự thay đổi sâu sắc các loại đường, casein và các thành phấn khác trong sữa Hàm lượng đường giảm, protein giảm, xuất hiện các sản phẩm khác như aldehyd, acid hữu cơ…

Sự thay đổi pH: pH giảm do tạo thành các acid hữu cơ pH cuối quá trình lên men là 4- 4,2

Sự tạo bọt: Khí CO2 sinh ra kéo theo protein hòa tan và tạo bọt

Biến đổi hóa lý: Các phản ứng do enzyme trong tế bào vi khuẩn gây ra, phản ứng chuyển hóa

các chất…

 Sự thay đổi đường sữa

Trong quá trình len men các loại đường đặc biệt là đường lactose sẽ được len men và chuyển

hóa thành các loại acid

Acetadehyde, Êtanol, Acid Acetic, Aceton, Di-acetyl chính là tổ hợp tạo ra mùi vị đặc trưng cho sữa chua, giúp sữa chua có mùi vị khác hẳn các sản phẩm khác

 Sự thay đổi protein của sữa trong quá trình len men

Trong quá trình lên men, lượng acid hữu cơ càng đựơc tích lũy càng làm tăng nhanh quá trình tách calci ra khỏi casein, khi lượng acid hữu cơ đủ nhiều, tạo đến pH đẳng điện của casein thì sữa sẽ bị đông tụ (vón cụ)

Trong trường hợp tiếp tục lên men, casein sẽ bị thủy phân tạo thành peptone và các sản phẩm khác như acid amin và khí NH3, H2S…

Vật lý: nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm…

3.7.3 Thiết bị lên men

Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị hình trụ có dung tích lớn và có cánh khuấy Nhiệt độ lên men tối ưu thường là 42-43oC Thời gian lên men khoảng 2,5-3,0 giờ Độ chua của sản phẩm đạt 70-80oD

3.7.4 Các yếu tố ảnh hưởng [6]

o Giống vi sinh vật

 Chất lượng giống: chất lượng giống ảnh hưởng tới tốc độ và mức độ lên men, hiệu suất

sử dụng cơ chất, mức độ suy giảm, đặc tính kỹ thuật, khả năng chụi tác động của môi trường…

 Mật độ giống (lượng vi sinh vật sử dụng): Không được quá cao hoặc quá thấp, vì lượng giống quá cao sẽ gây tình trạng thiếu cơ chất, sản phẩm phụ tạo ra nhiều, tăng chi phí cho quá trình nhân giống trong sản xuất Nếu lượng giống vi sinh vật quá ít sẽ tạo ra ít sản phẩm làm cho quá trình lên men kéo dài, dẫn đến các VSV tạp nhiễm trong môi trường lên men phát triển và gây hư hỏng sản phẩm

 Trạng thái sinh lý: Nếu muốn sản phẩm có độ chua nhẹ và thơm ta có thể sử dụng tế bào

vi khuẩn Streptococcus ở giai đoạn trẻ và môi trường lên men có độ acid thấp Ngược lại nếu muốn sữa chua có độ acid cao thì cần sử dụng tế bào vi khuẩn Streptococcus già hơn hoặc sử dụng Lactobacillus

o Môi trường lên men:

– Môi trường lên men phải chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật phát triển Hai yếu tố quan trọng nhất của môi trường lên men đó là nồng độ chất khô và pH của dung dịch sữa

– Nồng độ chất khô: Ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của vi sinh vật Hàm lượng chất hòa tan trong môi trường càng lớn thì giá trị áp lực thẩm thấu lên màng tế bào càng cao Theo

Leclerc H (1994), vi khuẩn có khả năng chịu được áp lực thẩm thấu từ 2-50atm

– pH: ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme trong tế bào vi khuẩn pH thay đổi sẽ ảnh hưởng khả năng sinh lý của vi khuẩn do đó làm chậm dần tốc độ lên men pH tối ưu của quá trình lên men là pH acid hoặc acid yếu

o Thông số kỹ thuật của quá trình lên men

– Nhiệt độ: Phải phù hợp với tổ hợp VSV sử dụng Nhiệt độ tối ưu cho từng loại vi sinh vật được xác định bằng phương pháp thực nghiệm Nếu nhiệt độ quá thấp thì quá trình lên men sẽ kéo dài Ngược lại, nếu nhiệt quá cao, hoạt tính trao đổi chất của VSV cũng bị giảm

và làm thất thoát các chất tạo hương

– Thời gian lên men: Tùy thuộc vào loại thực phẩm và hoạt tính cũng như mật độ vi sinh vật sử dụng thời gian lên men từ 2,5-3,0 giờ

– Cung cấp oxy: Đối với các sản phẩm lên men từ sữa như yogurt, kefir, koumiss…thì việc sục khí không cần thiết do vi khuẩn sử dụng thuộc loài kỵ khí chịu dưỡng và kị khí không bắt buộc Người ta chỉ thực hiện khuấy trộn ở những thời điểm nhất định nhằm tạo sự đồng nhất cho dịch lên men

3.8 Phối trộn

Sau khi kết thúc quá trình lên men ta tiến hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc gel của khối đông rồi làm lạnh về 18-20oC, sau đó bơm vào bồn chứa tạm Tiếp theo ta bổ sung thêm đường, phụ gia như hương liệu, chất màu… vào và tiếp tục khuấy trộn

3.9 Thanh trùng

– Mục đích: Tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật trong sản phẩm

– Hỗn hợp sau khi được phối trộn sẽ được đưa vào thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng hay ống lồng ống

– Yếu tố ảnh hưởng:

 Hệ vi sinh vật trong thực phẩm: Số lượng tế bào trong mẫu sẽ ảnh hưởng đến việc chọn nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt

 Thành phần hóa học của thực phẩm: Vì sản phẩm có giá trị pH thấp (4,2-4,6) nên nhiệt

độ và thời gian thanh trùng sẽ giảm( dưới 100oC) Nếu sản phẩm có nhiều lipid, có hệ số dẫn nhiệt thấp thì có thể giảm nhiệt độ và thời gian thanh trùng

 Tính chất vật lý của thực phẩm: Đối với sản phẩm dạng lỏng, trong quá trình xử lý nhiệt sẽ xuất hiên các dòng đối lưu trong mẫu từ đó quá trình truyền nhiệt sẽ nhanh và hiệu quả cao hơn Ngoài ra, một số chỉ tiêu vật lý khác như hàm kượng chất khô, độ nhớt, cũng ảnh hưởng đến hiệu quả thanh trùng

 Phương pháp và thiết bị thanh trùng:

 Đối với phương pháp thanh trùng/ tiệt trùng thực phẩm trong bao bì thì hình dạng, kích thứơc, vật liệu bao bì cũng ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt Nếu bao bì làm bằng hệ số dẫn nhiệt cao, thể tích nhỏ và cân đối thì thời gian thanh trùng sẽ ngắn Ngược lại, nếu vật liệu làm bao bì có hệ số truyền nhiệt thấp, kích thước lớn, hình dáng không cân đối thì thời gian thanh trùng sẽ càng dài

 Đối với sản phẩm thanh trùng/ tiệt trùng ngoài bao bì thì để tăng hiệu quả truyền nhiệt người ta người ta thiết kế thiết bị truyền nhiệt sao cho xuất hiện dòng chảy rối

III.CÁC SỰ CỐ XẢY RA TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA UỐNG

Biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản

Sữa chua uống không qua xử lý nhiệt sau khi đồng hóa:

Vì sản phẩm không qua xử lý nhiệt nên sẽ được bảo quản ở nhiệt độ thấp (<4oC) nhưng ở môi trường pH thấp của sữa chua sẽ làm cho hệ vi sinh vật còn lại trong sữa như vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, hay các vi sinh vật khác ở bên ngoài xâm nhập vào sẽ tiếp tục phát triển chuyển hóa cơ chất, làm giảm pH và kết quả là sản phẩm sẽ bị tách pha, kết tủa, hoặc sinh ra mùi vị lạ cho sản phẩm Vì vậy, sản phẩm chỉ nên bảo quản lạnh trong thời gian ngắn (< 3 ngày) Do đó, trên thực tế ít sản xuất sản phẩm này theo quy mô công nghiệp

Sữa chua uống có xử lý nhiệt sau quá trình đồng hóa:

Với chế độ tiệt trùng UHT: Các vi sinh vật, và bào tử đều bị tiêu diệt do đó sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong thời gian dài (có thể trên 6 tháng) Vì vậy, hư hỏng sản phẩm xảy ra là do bao bì không kín làm cho không khí, vi sinh vật bên ngoài xâm nhập vào gây hư hỏng sản phẩm

Với chế độ tiệt trùng thông thường: Ở chế độ tiệt trùng này hầu hết vi sinh vật có thể bị tiêu diệt Tuy nhiên, một số vi sinh vật ưa nhiệt hoặc các bào tử chịu nhiệt sẽ không bị tiêu

diệt Do đó, sau một thời gian bảo quản các vi sinh vật này sẽ khôi phục và phát triển gây hư hỏng sản phẩm

IV CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SỮA CHUA [38]

Chất lượng của sữa chua được đánh giá qua các chỉ tiêu cơ bản sau: chỉ tiêu cảm quan chỉ tiêu hóa lý, chỉ tiêu vi sinh … theo TCVN 7030:2002 như sau:

1 Chỉ tiêu cảm quan của sữa được đánh giá theo bảng sau:

Bảng 5: Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua

1 Màu sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung

2 Mùi, vị Đặc trung cho từng loại sản phẩm

2 Các chỉ tiêu hoá lý

Bảng 6: Các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm sữa chua

Hàm lượng chất khô không chứa chất béo  8,2 (%KL)

3 Hàm lượng kim loại nặng

Bảng 7: Hàm lượng kim loại nặng

4 Độc tố vi nấm của sữa chua: Aflatoxin M1: không lớn hơn 0,5 m g/l

5 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và dư lượng thuốc thú y của sữa chua Theo "Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm" Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT

6 Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua

Bảng 8: Chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm sữa chua

2 Nhóm coliform (số vi khuẩn trong 1 g sản phẩm) 10 0

3 Staphylococcus aureus (số vi khuẩn trong 1 g sản phẩm) 0 0

5 Salmonella (số vi khuẩn trong 25 g sản phẩm) 0 0

6 Nấm men và nấm mốc (số khuẩn lạc trong 1 g sản phẩm) 10 0

Phụ gia thực phẩm: Theo "Quy định danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm" Quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT ngày 31/8/2001 của Bộ Y tế

V PHƯƠNG PHÁP KIỂM NGHIỆM SỮA CHUA [14]

 Xác định các vi sinh vật theo phương pháp soi trực tiếp, hoặc qua nuôi cấy theo thường quy kiểm nghiệm vi sinh vật

 Xác định phosphatase dựa trên nguyên lý phosphatase thủy phân Na- para-nitro phenylphosphate không màu thành phosphate và paranitro phenol màu vàng ở môi trừong kiềm

 Xác định độ chua (được trình bày trong phương pháp nghiêm cứu)

 Xác định các chất sát trùng theo phương pháp định lượng độ chua

 Định tính presur: Đun cách thủy mẫu thử ở 40oC, sau đó khuấy mạnh để phá vỡ cấu trúc khối đông Lấy 100ml và ly tâm 6000 vòng/phút trong 10 phút Dung dịch trên mặt (phải còn đục) được gạn và đo thể tích Chuẩn độ độ chua Lấy 20ml cho vào một erlen, đưa về đến

độ chua 80-100mg acid lactic Theo lý thuyết muốn trung hòa 1g axit lactic cần dùng 0,311g

CaO với nước vôi vừa pha Để bay hơi chân không ở nhiệt độ tối đa 40oC cho đến khi còn 2ml, thời gian để bay hơi từ 10-20 phút

1-Cho thêm sữa tốt đã thanh trùng có chứa 1g NaCl và 2ml HCHO cho đến vừa đủ 20ml Lắc đều và để vào tủ ấm ở 37oC Nếu sữa bị đóng đông trước 24 giờ thì có presur, nếu sau 24 giờ thì sữa không có presur

Đánh giá kết quả kiểm nghiệm:

Trạng thái cảm quan: Theo tiêu chuẩn đã được trình bày ở bảng 4

Hàm lượng axit lactic tự do tối thiểu 0,6/100g.Thử nghiệm phosphatase âm tính Không có chất sát trùng chất làm đông đặc, không có presur

V CÁC SẢN PHẨM SỮA CHUA UỐNG HIỆN CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG [39]

Hiện nay các sản phẩm phổ biến nhất là của công ty vinamilk, duthlady một số sản phẩm được nhiều người tiêu dùng ưa thích nhất hiện nay như:

Sản phẩm của công ty Vinamilk

Hình 11: Sản phẩm sữa chua uống của công ty sữa Vinamilk (a) Sữa chua uống vị cam, b) Sữa chua cam, c) Sữa chua cam (d) Sữa chua uống vị trà

xanh

Sản phẩm của công ty Dutch Lady

Sản phẩm của công ty Nutifood

Hình 12: Sản phẩm sữa chua uống của công ty sữa Dutch Lady

(a) Sữa chua bổ cung canxi, (b) Sữa chua dâu

Hình 13: Sản phẩm sữa chua uống của công ty sữa Dutch Lady

(a) Sữa chua dâu táo, (b) Sữa chua uống cocktail

Phần 2 2

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊM CỨU