NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA LÊN MEN SỐNG TỪ ĐẬU NÀNH

DI có thể được biểu diễn dưới dạng: giá trxác định CXĐ, chưa qui định CQĐ, chưa xác định CXĐ ML Giới hạn tối đa trong thực phẩm Maximum level: là mức giớí hạntối đa của mỗi chất phụ gia

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

TP HCM, Tháng 07-2013

Sau thời gian dài học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành đề tài này với sựgiúp đỡ tận tình từ các quý thầy cô giáo, gia đình và bè bạn Qua đây tôi xin chânthành cám ơn Ban lãnh đạo nhà trường, các thầy cô trong viện công nghệ sinh học vàthực phẩm đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài này.

Đặc biệt tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Th.S Phạm Mỹ Hảo đã tận tình bổ túc cho tôi kiến thức về chuyên môn, định hướng cho tôi con

đường tiếp cận khoa học trong suốt quá trình thực hiện đồ án Tôi xin cám ơn cácthầy, cô giáo, cán bộ phòng thí nghiệm Hóa sinh - Vi sinh, phòng đồ uống, phòngphân tích – viện công nghệ sinh học và thực phẩm đã giúp đỡ tôi trong quá trình thựctập tại phòng thí nghiệm Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình đã tạo điều kiện

về tinh thần và vật chất giúp tôi hoàn thành đề tài này Tôi xin chân thành cám ơncác bạn đã luôn bên tôi trong những lúc gặp khó khăn trong nghiên cứu và học tập

Tp HCM, tháng 06 năm 2013

Sinh viên thực hiệnThân Như Hiền

Tp HCM, ngày……tháng…….năm 20… Người nhận xét

Tp HCM, ngày……tháng…….năm 20… Người nhận xét

LỜI CÁM ƠN i

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xi

LỜI MỞ ĐẦU xii

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1

1 1 Tổng quan về sữa chua 1

1.1.1 Khái niệm chung về sữa chua 1

1.1.2 Thành phần của sữa chua 3

1.1.3 Gía trị dinh dưỡng của sữa chua 3

1.1.4 Tổng quan về lên men lactic 6

1.1.4.1 Lịch sử của quá trình lên men lactic 6

1.1.4.2 Đặc điểm của vi khuẩn lactic 6

1.1.4.3 Cơ chế của quá trình lên men lactic 10

1.1.4.4 Ý nghĩa thực tế của lên men lactic 14

1.1.5 Tổng quan về Probitics 14

1.1.5.1 Giới thiệu về Probiotics 14

1.1.5.2 Cơ chế hoạt động của Probiotics 18

1.1.6 Các chỉ tiêu đối với sữa chua 20

1.1.6.1 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua 20

1.1.6.2 Các chỉ tiêu lý-hóa của sữa chua 20

1.1.6.3 Các chất nhiễm bẩn 20

1.1.6.4 Các chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua 21

1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐẬU NÀNH 21

1.2.1 Tính chất cơ lý và cấu trúc của hạt đậu nành và thành phần hóa học của hạt đậu nành 22

1.2.1.1 Protein đậu nành 24

1.2.1.2 Lipit đậu nành 26

1.2.1.3 Gluxit 26

1.2.1.5 Các saponin 27

1.2.1.6 Các yếu tố gây đầy hơi, chất ức chế trypsin, các hemaglutinin 28

1.2.2 Những hạn chế về cảm quan ảnh hưởng đến chất lượng của sữa chua men sống từ đậu nành 28

1.3 Tổng quan về nguyên liệu phụ 31

1.3.1 Nước: 31

1.3.2 Đường tinh luyện RE 32

1.3.3 Sữa bột tách béo Lactogen 33

1.3.3.1 Định nghĩa: 33

1.3.3.2 Yêu cầu kỹ thuật 33

1.3.4 Chế phẩm vi khuẩn 36

1.3.5 NaHCO3 (Natri hydrocacbonat) hay Sodium bicarbonate: 36

1.3.6 Gelatin: 37

1.3.6.1 Định nghĩa, nguồn gốc và cấu tạo: 37

1.3.6.2 Tính chất: 40

1.3.7 Axit citric 44

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá tới quá trình lên men 47

14.1 Ảnh hưởng của nồng độ đường : 47

1.4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng nước : 48

1.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ 48

1.4.4 Ảnh hưởng của pH môi trường 48

1.4.5 Ảnh hưởng của oxy: 49

1.4.6 Ảnh hưởng của số lượng tế bào vi khuẩn L casei: 49

1.4.7 Các sản phẩm phụ tạo thành trong quá trình lên men: 50

1.4.8 Các sự cố thường gặp và cách khắc phục trong sản xuất sữa chua: 50

1.5 Lựa chọn bao bì 51

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53

2.1 Vật liệu nghiên cứu 53

2.1.1 Nguyên liệu chính 53

2.1.2 Nguyên liệu phụ 53

2.1.4 Các dụng cụ, máy móc dùng trong thí nghiệm 54

2.1.5 Các hóa chất dùng trong nghiên cứu 54

2.1.6 Bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu 55

2.1.7 Điều kiện thí nghiệm 55

2.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 55

2.2.1 Quy trình chuẩn bị giống 55

2.2.2 Quy trình công nghệ dự kiến 56

2.2.2.1 Thuyết minh quy trình 58

2.2.3 Bố trí thí nghiệm 62

2.2.3.1 Thí Nghiệm 1: Xác định tỷ lệ nước bổ sung vào dịch sữa đậu nành 62

2.2.3.2 Thí nghiệm Xác định tỷ lệ syrup cơ bản bổ sung vào dịch sữa đậu nành 63

2.2.3.3 Xác định tỷ lệ CPVK giống thuần khiết bổ sung 64

2.2.3.4 Xác định thời gian bảo quản 65

2.2.4 Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm 66

2.2.5 Phương pháp đánh giá một số chỉ tiêu hóa học (được ghi ở phụ lục) 67

2.2.6 Phương pháp đánh giá chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm 68

2.2.7 Phương pháp xử lý số liệu 68

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 69

3.1 Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ nước bổ sung vào dịch sữa đậu nành 69

3.2 Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ syrup cơ bản bổ sung 71

3.3 Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ CPVK giống thuần khiết bổ sung và thời gian lên men 74

3.4 Kết quả nghiên cứu xác định thời gian bảo quản (làm lạnh) 79

3.5 Đề xuất quy trình thực nghiệm sản xuất sữa chua men sống từ đậu nành 83

3.5.1 Quy trình công nghệ………83

3.5.2 Các thông số kỹ thuật sau khi tiến hành thí nghiệm 84

3.5.2.1 Ngâm đậu: 84

3.5.2.2 Xay: 85

3.5.2.3 Gia nhiệt 85

3.5.2.4 Bổ sung syrup cơ bản: 86

3.5.2.6 Bổ sung sữa bột, vi khuẩn lactic: 86

3.5.2.7 Vào hộp: 86

3.5.2.8 Lên men: 86

3.5.2.9 Bảo quản (Làm lạnh): 86

3.6.Các sự cố thường gặp và cách khắc phục trong sản xuất sữa chua đậu nành: 87

3.7 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM CUỐI CÙNG 87

3.7.1 Kiểm tra thành phần hóa học trong thành phẩm 87

3.7.2 Kiểm tra chỉ tiêu vi sinh trong thành phẩm 88

3.8 Đánh giá thị hiếu người tiêu dùng 90

3.9 SƠ BỘ TÍNH GIÁ THÀNH THÍ NGHIỆM 91

3.9.1 Tính chi phí nguyên liệu chính cho một đơn vị sản phẩm 92

3.9.2 Tính chi phí nguyên liệu phụ cho một đơn vị sản phẩm 92

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 95

4.1 Kết luận 95

4.2 Đề xuất ý kiến 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 100

Hình 1.1: Sơ đồ lên men đường hexoza bởi vi khuẩn lactic 12

Hình 1.2: Cơ chế hình thành axit lactic từ đường glucoza 13

Hình 1.3: Hình dạng của chủng L.casei shirota và B.breve qua kính hiển vi 17

Hình 1.4: Cây đậu tương 21

Hình 1.5: Quả và hạt đậu nành 23

Hình 1.6 Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp của gelatin 38

Hình 1.7 Gelatin dạng hạt 40

Hình 1.8 Gelatin dạng tấm 40

Hình 1.9 Đặc tính lưỡng tính của gelatin trong dung dịch 40

Hình 1.10 Tương tác phân tử xảy ra trong giai đoạn đầu quá trình tạo gel của gelatin 42 Hình 1.11 Sự biến đổi sang dạng cấu trúc giống collagen trong quá trình tạo gel của gelatin 42

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình công nghệ 56

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước bổ sung vào dịch sữa đậu nành 63

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ syrup cơ bản bổ sung vào dịch sữa đậu nành 64

Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ CPVK giống thuần khiết bổ sung vào dịch sữa đậu nành 65

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian bảo quản 66

Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến trạng thái của sữa chua 70

Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ syrup cơ bản bổ sung đến vị của sữa chua 73

Hình 3.3: Biểu đồ so sánh điểm cảm quan về vị của sữa chua ở các mẫu tối ưu 77

Hình 3.4: Biểu đồ biễu diển ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến tổng điểm cảm quan của sữa chua 80

Hình 3.5: Quy trình sản xuất sữa chua men sống từ đậu nành 83

Hình 3.6: Sản phẩm sữa chua men sống từ đậu nành 90

Bảng 1.1: Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng của một số loài vi khuẩn

lactic 8

Bảng 1.2: Các chỉ tiêu cảm quan sữa chua 20

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu lý-hóa sữa chua 20

Bảng 1.4: Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua 20

Bảng 1.5: Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua 21

Bảng 1.6: Thành phần cấu tạo và thành phần hóa học của theo từng thành phần của hạt đậu nành 23

Bảng 1.7: Thành phần hóa học của hạt đậu nành có trong 100g 24

Bảng 1.8: Giá tri sinh học cuả một số thực phẩm 25

Bảng 1.9: Thành phần axit amin không thay thế trong hạt đậu tương (%) 25

Bảng 1.10: Thành phần axit béo của dầu đậu nành 26

Bảng 1.11: Thành phần carbohydrate trong đậu nành 27

Bảng 1.12: Hàm lượng chất khoáng trong hạt đậu nành 27

Bảng 1.13: So sánh đậu nành Việt Nam với một số nước 28

Bảng 1.14: Thành phần dinh dưỡng của các loại sữa 29

Bảng 1.15: Thành phần sữa chua lên men lactic từ sữa bò và sữa đậu nành 30

Bảng 1.16 : Thông tin dinh dưỡng có trong 100 g sữa chua đậu nành 31

Bảng 1.17: Chỉ tiêu hóa lý của đường saccharoza 33

Bảng 1.18 – Các chỉ tiêu cảm quan của sữa bột 34

Bảng 1.19 Các chỉ tiêu lý - hoá của sữa bột 34

Bảng 1.20 Hàm lượng kim loại nặng của sữa bột 35

Bảng 1.21 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa bột 35

Hình 1.6 Cấu trúc Gly – X – Y thường gặp của gelatin 38

Bảng 1.23 : Thành phần phần trăm các amino acid của mẫu gelatin tinh khiết 38

Hình 1.7 Gelatin dạng hạt 40

Hình 1.7 Gelatin dạng tấm 40

Hình 1.9 Đặc tính lưỡng tính của gelatin trong dung dịch 40

Bảng 1.24 Các phân đoạn phân tử chính trong gelatin 41

Bảng 3.2 Bảng điểm cảm quan về trạng thái của sữa chua men sống từ đậu nành theo

tỷ lệ nước bổ sung 69

Bảng 3.3 Bảng so sánh sự khác biệt giữa các nghiệm thức………69

Bảng 3.4: Kết quả cảm quan về vị của sữa chua với tỷ lệ syrup cơ bản bổ sung khác nhau 72

Bảng 3.5 Bảng điểm cảm quan về vị của sữa chua men sống từ đậu nành theo tỷ lệ syrup cơ bản bổ sung 72

Bảng 3.6 Thống kê DIEM, bảng của các phương sai DIEM by MAU với khoảng 95.0% LSD 73

Bảng 3.7 Bảng so sánh sự khác biệt giữa các nghiệm thức DIEM by MAU 73

Bảng 3.8: Kết quả cảm quan về vị của sữa chua với tỷ lệ CPVK giống bổ sung khác nhau 75

Bảng 3.9 Bảng điểm cảm quan về vị của sữa chua men sống từ đậu nành theo tỷ lệ CPVK giống bổ sung và thời gian lên men 76

Bảng 3.10 Kết quả xử lý số liệu 77

Bảng 3.11: Kết quả cảm quan của sữa chua sau thời gian bảo quản 80

Bảng 3.12 Kết quả khảo pH, độ acid độ acid theo thời gian bảo quản 81

Bảng 3.13: Kết quả kiểm tra một số thành phần hóa học trong sản phẩm 88

Bảng 3.14: Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm sữa chua 88

Bảng 3.15: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu Lactobacillus của sản phẩm sữa chua 88

Bảng 3.16: Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm của hội đồng cảm quan 89

Bảng 3.17 : Bảng hao phí nguyên liệu trong các công đoạn 92

Bảng 3.18: Phần trăm tiêu hao tổng cộng của từng nguyên liệu phụ khi sản xuất 93

Bảng 3.19: Bảng chi phí nguyên vật liệu để sản xuất 1000 hũ 93

Hệ thống đánh số quốc tế (International Numbering System): là kýhiệu được Ủy ban Codex về thực phẩm xác định cho mỗi chất phụ gikhi xếp chúng vào danh mục các chất phụ gia thực phẩm

ADI

Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được (Acceptable DailyIntake): là lượng xác định của mỗi chất phụ gia thực phẩm được cơthể ăn vào hàng ngày thông qua thực phẩm hoặc nước uống mkhông gây ảnh hưởng có hại tới sức khoẻ ADI được tính theo mg/kgtrọng lượng cơ thể/ngày DI có thể được biểu diễn dưới dạng: giá trxác định (CXĐ), chưa qui định (CQĐ), chưa xác định (CXĐ)

ML

Giới hạn tối đa trong thực phẩm (Maximum level): là mức giớí hạntối đa của mỗi chất phụ gia sử dụng trong quá trình sản xuất, chế biến

xử lý, bảo quản, bao gói và vận chuyển thực

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

LỜI MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu về thực phẩm của con người

ngày càng tăng về số lượng và hoàn thiện về mặt chất lượng Để đáp ứng nhu cầu

cung cấp các chất dinh dưỡng đơn thuần mà còn có tác dụng phòng và chữa bệnhcho con người Các sản phẩm này xuất phát từ nguồn nguyên liệu phong phú nhưthịt, cá, trứng, sữa… Ứng dụng không thể thiếu tạo sự phong phú cho mặt hàngthực phẩm, nâng cao sức khỏe cho con người là phương pháp lên men lactic để tạo

ra các sản phẩm lên men, đặc biệt là sữa chua, dưa chua, phomat…

Ngày nay, một trong những ứng dụng quan trọng của lên men lactic là tạonên các sản phẩm lên men giàu dinh dưỡng và có tác dụng chữa bệnh cao, có nguồngốc từ nguyên liệu động vật và thực vật Như sản phẩm sữa chua có nguồn gốc từphương Tây đến nay đã trở thành món ăn được ưa thích khắp nơi trên thế giới vàngay cả ở Việt Nam Sữa chua bao gồm sữa chua ăn và sữa chua uống là sảnphẩm có giá trị dinh dưỡng cao và còn có tác dụng chữa một số bệnh Hiện nay,trên thị trường có hai loại sữa chua men sống được khách hàng ưa chuộng làYakult của Công ty Yakult Việt Nam và Probi của Công ty cổ phần sữa Việt Nam -Vinamilk Cả hai loại sữa trên được làm từ sữa bò và có chứa một lượng lớn vi khuẩn

Lactobacillus.casei (L.casei) - loại vi khuẩn rất có lợi cho sức khỏe của con người.

Trong khi đó, đậu nành có hàm lượng protein cao, giá thành rẻ và đã được sử dụng

để chế biến rất nhiều loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao như sữa đậu nành,đậu phụ, tương, chao… Nhằm tạo ra một sản phẩm mới, góp phần tạo sự đa dạngcho các sản phẩm lên men lactic, tôi tiến hành nghiên cứu sản xuất sản phẩm sữa

chua men sống từ đậu nành Men sống được sử dụng là vi khuẩn L.casei là một loại khuẩn Probiotics có tác dụng hạn chế vi sinh có hại và nuôi dưỡng vi sinh có lợi

trong đường ruột nhằm tăng cường sức khỏe cho hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch Cụthể là giúp ngăn ngừa chứng tiêu chảy và táo bón, giảm thiểu những độc tố trong

cơ thể, giúp tiêu hóa dễ dàng và ngăn chặn việc rối loạn đường ruột, tăng cường

hệ miễn dịch, chống lại nguy cơ gây bệnh ung thư Hơn nữa, theo Cục quản lýthực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) “Sử dụng 25 gam đạm đậu nành trong khẩuphần ăn mỗi ngày giúp giảm nguy cơ mắc các chứng bệnh tim mạch” Do đó, việctạo ra sản phẩm có hàm lượng protein cao, có chứa lượng lớn khuẩn

Probiotics, góp phần giải quyết tình trạng thiếu hụt protein trong khẩu phần thức

toàn có tính khả thi và mang ý nghĩa hết sức thiết thực cho cuộc sống.

Nội dung nghiên cứu của đề tài: ”Nghiên cứu sản xuất sữa chua men sống từ đậu nành”.

- Nghiên cứu chế độ lên men lactic từ dịch đậu nành

- Nghiên cứu xác định tỷ lệ men sống L.casei bổ sung vào dịch lên men

- Xác định thời hạn sử dụng của sản phẩm

- Xác lập quy trình sản xuất thử nghiệm và đánh giá chất lượng

- Sơ bộ tính giá thành sản phẩm ở quy mô phòng thí nghiệm

Muc tiêu của đề tài

Xác định được các thông số thích hợp cho các công đoạn sản xuất và các yếu

tố công nghệ khác nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm Từ đó, xây dựng quy trình

sản xuất sữa chua từ đậu nành có số lượng lớn tế bào vi khuẩn L.casei.

Ý nghĩa khoa học

- Tìm ra các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lên men và thời hạn sử dụngsữa chua men sống

- Xác định được các điều kiện tối ưu cho quá trình lên men

- Đưa ra quy trình sản xuất sữa chua men sống từ đậu nành đạt giá trị thương

phẩm

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Tạo ra sản phẩm mới trên thị trường góp phần đa dạng hóa các sản phẩm lênmen lactic từ đậu nành, đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.Giải quyết đầu ra nguyên liệu đậu nành cho ngành nông nghiệp, làm tăng giátrị sử dụng của đậu nành, góp phần phát triển ngành công nghiệp chế biến cácsản phẩm lên men

Làm giảm số ca mắc bệnh về đường ruột hàng năm, góp phần làm giảm gánhnặng cho xã hội

Bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu nhằm vận dụng lý thuyết đã học

tránh những thiếu sót Vì vậy, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy côcùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1 1 Tổng quan về sữa chua

1.1.1 Khái niệm chung về sữa chua [11]

Sữa chua (hay yaourt, yoghurt) thực chất là sản phẩm của quá trình lên menlactic nhờ vi khuẩn lactic Sữa chua cho len men với các chủng vi khuẩn có lợicho đường ruột có vị chua dịu, lưu vị ngọt, có vị béo hài hòa Trong quá trình lênmen, vi khuẩn lactic phát triển sinh ra axit lactic làm cho protein trong dịch sữa bịđông tụ

Yaourt được những người du mục vùng Mount Elbus phát hiện ra từ xưa.Ngày nay, yaourt được sản xuất và tiêu thụ mạnh tại tất cả các nước trên thế giớiđặc biệt tại các nước vùng Địa Trung Hải, trung tâm Châu Âu và châu Á

Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấutrúc và mùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu vàthói quen sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Hầu hết, sữa chua đượclàm từ sữa bò tươi hoặc sữa hoàn nguyên được lên men với các chủng vi khuẩnlactic có lợi cho đường ruột (Lactobacillusbulgaricus, Streptocoocus thermophilus), giúp chuyển đường sữa thành axit lactic tạo ra mùi, vị đặc trưng cho

sản phẩm Ngoài ra, tại các nước như Mỹ, Pháp…đã sản xuất với quy mô lớn loạisữa chua từ đậu nành và đây là loại thực phẩm bán rất chạy tại các nước phát triển

Sữa chua đậu nành là sản phẩm của quá trình lên men lactic từ dịch sữa đậunành nhờ vi khuẩn lactic Sữa chua đậu nành là sản phẩm được cơ thể hấp thụ dễdàng, rất thích hợp với trẻ em, người già và cả những người bị rối loạn tiêu hóa

Sản phẩm Yaourt có thể được phân loại như sau:

+ Yaourt truyền thống hay sữa chua sản xuất dạng tĩnh (Set type): Sản phẩm

có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệusau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào trong từng hũ riêng Quá trình lênmen diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sảnphẩm Dễ dàng phân biệt được loại sữa chua này vì chúng có một lớp "da" mỏngtrên bề mặt

+ Yaourt dạng khuấy hay dạng động (Stirred type): Hỗn hợp nguyên liệu đượclên men trong thiết bị chuyên dùng Sau khi quá trình lên men đạt mức mong muốn,khối sữa chua được bơm qua thiết bị làm lạnh để ngừng quá trình lên men, rồi phốitrộn hương liệu, trái cây nếu cần Sau đó, sản phẩm được rót vào bao bì Trong bao

bì, khối đông tụ trong sản phẩm lại xuất hiện sau quá trình lên men bị phá hủy mộtphần do sự khuấy trộn cơ học Nhưng yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gelmịn và đồng nhất như yaourt truyền thống

+ Yaourt uống hay yaourt dạng lỏng (Drinking type): Được sản xuất theo cáchđộng nói trên Nhưng sau đó, khối sữa chua đông bị pha loãng bằng nước và bị pháhủy hoàn toàn do tác động của lực cơ học bằng phương pháp khuấy trộn hoặc đồnghóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông, làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

+ Yaourt lạnh đông (Frozen type): Sản phẩm có dạng tương tự như kem Quá trìnhlên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, rồi hỗn hợp sau lên menđược đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi chuyển sangbao gói

+ Yaourt cô đặc (Concentrated type): Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạnquan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm Trong quá trình

cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi dung dịch sữa Yaourt cô đặccòn có tên gọi là strained yaourt hay labneh

Ngoài ra, việc phân loại yaourt còn dựa vào hàm lượng chất béo trong sảnphẩm Lượng chất béo trong yaourt có thể dao động từ 0÷10%, thông thường là từ0,5÷3,5% Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) và tổ chức Nông Lương (FAO), sảnphẩm yaourt có thể chia thành 3 nhóm sau:

+ Yaourt béo (Fat yaourt): Hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn3%

+ Yaourt bán gầy (Partially skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo nằm trongkhoảng 0,5÷3%

+ Yaourt gầy (skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%

1.1.2 Thành phần của sữa chua

Sữa chua có một giá trị dinh dưỡng khá đáng kể: Trong 100g sữa chua chứakhoảng 100Kcal (bằng khoảng 1/2 chén cơm hay 2 trái chuối xanh), cung cấp260kJ năng lượng, lượng đường (15,4g), chất đạm (3,1g), chất béo (3g), calci vàmột số loại vitamin Một số loại sữa chua còn thêm DHA (chất béo không no chuỗidài) có tác dụng giúp sáng mắt và tăng chỉ số phát triển trí tuệ

Mặt khác, trong sữa chua có chất kháng sinh gọi là lactocidine, có khả năngchống lại các virut, đề kháng với các bệnh do virut gây ra Đã có những nghiêncứu cho thấy việc ăn sữa chua 3 lần/tuần thì hệ miễn dịch được tăng cường

Nếu là người ăn kiêng thì thích hợp nhất là loại sữa chua tự nhiên chứa 1/2hàm lượng kem Loại sữa chua này chỉ chứa 62kcal, chứa các vitamin A,D tan trong

mỡ và giữ một lượng canxi khá cao, cung cấp hơn 20% nhu cầu canxi cần thiếttrong ngày Trên bề mặt của loại sữa chua này thường có nước, không nên loại bỏnước này vì nó chứa các protein và các chất khoáng

1.1.3 Gía trị dinh dưỡng của sữa chua [21] [22]

Sữa chua là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có hương vị rất hấpdẫn nên được nhiều ưa thích Ở nhiều nước, sữa chua đã trở thành món ăn hàngngày Ngoài giá trị dinh dưỡng cao, sữa chua còn có tác dụng chữa bệnh vềđường ruột, bệnh thần kinh, kích thích tiêu hóa tốt… Nhờ sự có mặt của vikhuẩn lactic trong sữa chua nên có tác dụng ngăn cản hoạt động của vi sinh vậtgây thối già ở người Vi khuẩn gây thối thường sống nhờ thức ăn chưa tiêu hóa,tạo và tiết ra các chất độc như indol, scatol…rồi các chất độc này thấm qua thànhruột vào máu, tác động không tốt lên hệ thần kinh

Khi ăn sữa chua, con người đã đưa vào cơ thể một lượng lớn vi khuẩnlactic Những vi khuẩn này phân giải đường saccaroza, mantoza, lactoza,glucoza…thành axit lactic làm thay đổi pH của môi trường ruột già từ kiềm (môitrường thích hợp với vi khuẩn gây thối) sang axit (không thích hợp với vi khuẩngây thối) làm cho chúng bị ức chế hoặc bị tiêu diệt Hơn nữa, một số vi khuẩnlactic có khả năng tạo ra một số loại kháng sinh có thể tiêu diệt được vi sinh vật

có hại trong đường ruột Bên cạnh đó, axit lactic còn giúp thúc đẩy quá trình

kích thích tiết dịch vị của dạ dày, tăng khả năng tiêu hóa protein trong sữa bằngcách kết tủa chúng thành những hạt mềm, mịn và đặc hơn, giúp cơ thể sử dụngtriệt để canxi, photpho và sắt Axit lactic cũng được coi là chất dinh dưỡng.Trong cơ thể, nó được sử dụng như một nguồn năng lượng, cung cấp 3,63kcal/gcho cơ thể hoặc có thể chuyển hóa thành glucoza hoặc glycogen.

Trong cuộc sống hiện đại, con người luôn phải đối mặt với những tác nhân

từ môi trường sống Việc lạm dụng thuốc kháng sinh, ăn uống không hợp lý,uống nhiều rượu bia, thuốc lá, mất ngủ, trầm cảm…chính là những yếu tố làmmất cân bằng cơ thể do các vi khuẩn có lợi cho cơ thể bị suy yếu Nếu sự rốiloạn này kéo dài sẽ xuất hiện các bệnh về đường ruột, tiêu hóa…và nghiêm trọnghơn là căn bệnh ung thư, một trong những căn bệnh gây nên nỗi ám ảnh cho conngười hiện nay Do đó, sữa chua men sống từ đậu nành là loại sữa chua được

trực tiếp lên men bằng Probiotics mà cụ thể là L.casei - một loại vi khuẩn có

lợi, có khả năng chịu được pH thấp acid dịch vị và dịch mật cùng các enzymetiêu hóa khác để có thể đi qua phần trên hệ tiêu hóa nên khi vào tới ruột non màkhông mất cường độ sinh học, vẫn cung cấp đầy đủ số lượng các vi khuẩn

Probiotics để có thể sinh sôi nảy nở và mang lại hiệu quả nhanh chóng Tại

đây, chúng có thể hỗ trợ cho vi khuẩn có lợi vốn có trong đường ruột duy trìtrạng thái cân bằng của hệ vi khuẩn có ích trong đường tiêu hoá Từ đó giúp cơthể tăng cường sức đề kháng, cải thiện tiêu hoá và chống lại rất nhiều bệnh tậtphát sinh từ bên trong đường ruột, giúp bảo vệ vùng kín của phụ nữ nhờ kíchthích cơ thể tăng tiết men chống nhiễm khuẩn tiết niệu, giúp ngăn ngừa chứngviêm khớp, giúp cải thiện vệ sinh răng miệng Do đó, sữa chua men sống từđậu nành rất giàu vi khuẩn sống có ích, mang lại nhiều lợi ích thiết thực chosức khỏe

Theo các nhà khoa học thuộc viện University of Massachusetts ởAmherst, Hoa Kỳ đã công bố: ”Sữa chua đậu nành và một số sản phẩm sữa chuapha trộn trái cây có thể giúp kiểm soát cả bệnh tiểu đường loại 2 và bệnh caohuyết áp” Theo giáo sư Khalidas Shetty, sữa chua đậu nành tỏ ra có vai trò tíchcực trong việc kiểm soát chặt chẽ lượng đường trong máu sao cho thật gầnvời lượng đường bình thường Bệnh này có thể đưa đến những biến chứng nguy

hại cho sức khoẻ và tính mạng như tai biến mạch máu não, nhồi máu cơ tim, mùmắt, hư thận và bất lực…

Trong cơ thể người, có 3 phân hóa tố chính ảnh hưởng đến lượng đườngtrong máu là alpha-amylaza được tiết ra từ tụy tạng, alphas-glucosidaza được tiết

ra từ màng tế bào ruột non, Angiotensin-I converting enzyme (ACE-I) có ảnhhưởng đến việc làm hẹp thành mạch máu, dẫn tới cao áp huyết Bằng cáchkiềm chế sự hoạt động của các phân hoá tố này thì carbohydrat sẽ không đượcphân tán nhỏ một cách hữu hiệu và làm chậm sự thẩm thấu vào mạch máu Kếtquả nghiên cứu của giáo sư Shetty và các cộng sự viên về sự ảnh hưởng củayaourt đối với con người thì sữa chua làm từ đậu nành có khả năng kiềm chếmạnh mẽ nhất các hoạt động của cả ba phân hoá tố đã nói ở trên, giúp điều hoàlượng đường trong máu và áp xuất máu

Các khoa học gia cũng tìm xem các chất chống oxy hóa và các hợp chất

có lợi cho hệ thống tim mạch là phenols và polyphenols có trong các loại sữachua khác nhau Kết quả thí nghiệm cho thấy sữa chua làm từ đậu nành cónhiều chất chống oxy hóa và polyphenols nhất (115 μg/mg/ml)

Qua nghiên cứu trên, giáo sư Shetty và các nhà khoa học khác đã tìmthấy một số hợp chất thảo mộc hay gọi là hóa thảo (Phytochemicals) có trongđậu nành và những ứng dụng của chúng trong lĩnh vực y khoa trị liệu ViệnUng Thư Quốc Gia Hoa Kỳ, Viện Đại học Havard, Viện Đại học Alabama,Minnesota, Iowa và Helsinki, Finland đã thực hiện nhiều công trình khảo cứukhoa học để xác định những lợi ích của các hóa thảo đậu nành này Họ đãthấy rằng sự tiêu thụ những chất này không những có khả năng ngăn ngừa màcòn có khả năng trị liệu các bệnh như ung thư, tim mạch, tiểu đường, xốp xương

và thận Những hóa thảo đậu nành gồm có: protease inhibitors, phytates,phytosterols, saponins, phenolic acids, lecithin, omega-3 và isoflavones(phytoestrogens) Và những hóa thảo này có khả năng kiềm chế sự hoạt động

ba phân hoá tố kể trên Sự kiện này đã mở ra một đường hướng mới nhằm bảo

vệ sức khoẻ, ngăn ngừa bệnh tật cho con người bằng các hợp chất thảo mộc màkhông kèm theo những tác dụng phụ như phương pháp dùng thuốc

1.1.4 Tổng quan về lên men lactic

1.1.4.1 Lịch sử của quá trình lên men lactic [15] [23]

Theo nhiều tài liệu, lên men lactic có thể được hình thành trước sự xuất hiện

sự sống của loài người trên mặt đất Trong quá trình tồn tại và phát triển, con người

đã sử dụng quá trình lên men lactic để bảo quản và chế biến thực phẩm trong cuộcsống hàng ngày Năm 1975, các nhà khảo cổ đã phát hiện ra các lát bánh mì hóathạch có niên đại vào khoảng 3560 đến 3538 trước công nguyên tại vùng hồ Biel,Thụy Sĩ Dựa trên các căn cứ về cấu trúc, kích cỡ, sự phân bố, người ta đã thấy sựmiêu tả quá trình lên men từ bột mì Ngày nay, mặc dù đã trải qua hàng nghìn nămnhưng các loại bánh làm theo kiểu này hiện vẫn còn tồn tại và phát triển tại Châu

Âu, Bắc Mỹ Từ lâu nay, các hạt ngũ cốc lên men được sử dụng như một thói quentruyền thống ở các nước Châu Phi và Ấn Độ Từ rất lâu, con người đã biết áp dụngcác phương pháp lên men tự nhiên các chất hữu cơ động thực vật bằng vi khuẩnlactic để sản xuất các sản phẩm thực phẩm Vào khoảng 150 năm trước côngnguyên đã xuất hiện cuốn sách “Tympocom valley” hướng dẫn chế biến làmphomat

Các khám phá mang tính khoa học về lên men lactic được khởi đầu dựa trênnhững đặc điểm về hóa học và tính khác biệt của axit lactic từ các loại sữa lên men

đã được Carl Wihelm Scheele (1780) thực hiện ở Thụy Điển Louis Pasteur (1857)

có hai bài viết về phương pháp lên men lactic phủ nhận học thuyết tự sinh và chứngminh các vi khuẩn là nguyên nhân gây ra quá trình lên men Năm 1890, WilhelmStrorch và Hermann Weimann là những người đầu tiên tách được vi khuẩn lactic từkem, sữa lên men tự nhiên và đã tạo ra phương pháp nuôi cấy sạch dùng cho côngnghiệp chế biến sữa và chế biến các sản phẩm lên men lactic nói chung

1.1.4.2 Đặc điểm của vi khuẩn lactic [8] [11[ [12]

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacilliaceae Phân loại vi khuẩn lactic được

coi là chưa hoàn thiện Phần lớn các nhà phân loại chỉ căn cứ theo hình dáng tế bào,

ví dụ cầu khuẩn được xếp vào các giống Steptococcus và Leuconostoc, còn trực khuẩn thành một giống Lactobacillus.

Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn gram (+), không di động, không tạo bào tử

(trừ Sporolactobacilus inulinus), thuộc vi khuẩn kỵ khí tùy tiện, vi hiếu khí, không

chứa cytochrom và enzyme catalase Mặt dù, các vi sinh vật không đồng nhất vềmặt hình thái gồm cả hình cầu và hình que nhưng về mặt sinh lý chúng tương đốiđồng nhất

Vi khuẩn lactic có thể lên men được các đường monosaccarit hoặc disaccaritnhưng không lên men được tinh bột và các polysaccarit khác (chỉ có loài

L.delbrueckii là đồng hóa được tinh bột) Một số vi khuẩn lactic lên men lactic dị

hình sử dụng được pentoza và axit citric Chúng thu nhận năng lượng nhờ phân giảicác hợp chất cacbonhyđrat và bài tiết axit lactic vào môi trường

Vi khuẩn lactic được chia thành hai nhóm:

+ Vi khuẩn lactic dị hình: Khi tiến hành lên men các loại đường chúng sảnsinh khoảng 5% axit lactic Ngoài ra, chúng còn tạo ra hàng loạt các sản phẩmkhác như axit acetic, axit propionic, etanol, CO2… Một số vi khuẩn lên men lactic

dị hình như Lactobacillus brevis, Lactobacillus pasteurianus, Streptolacticus lactic, Streptococcus cumoris…

+ Vi khuẩn lactic đồng hình: Khi tiến hành lên men các loại đường chúng sảnsinh khoảng 85÷95% acid lactic Vi khuẩn lactic đồng hình bao gồm ba nhóm: cầu

khuẩn (Streptococcus lactic, S.faecalic, Pediococcus cerevisaie ), trực khuẩn ưa nhiệt (Lactobacillus lactic, L.helvetcus, L.bulgaricus ), trực khuẩn ưa ấm (L.casei, L.plantarum ).

Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung vi khuẩn lactic đồng hình luônchiếm ưu thế Vi khuẩn lactic dị hình được sử dụng trong công nghệ sản xuất cácthực phẩm lên men truyền thống như phomai, kefir nhằm mục đích đa dạng hoá chỉtiêu về mùi, vị và cấu trúc cho sản phẩm

Các vi khuẩn lactic đồng hình bắt buộc thì thiếu enzyme phosphoketolaza làmột loại enzyme tồn tại trong các vi khuẩn lactic lên men dị hình Mặt khác, vikhuẩn lên men lactic dị hình lại thiếu enzyme aldoza có tác dụng phân cắt fructoza-1,6-diphosphat và enzyme triosophotphatizomerase trong lên men đồng hình

Các trực khuẩn có thể phát triển ở pH = 3,8÷4 nhưng cầu khuẩn không thể

phát triển được ở môi trường này Hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn ở vùng

pH = 5,5÷6 Các vi khuẩn ưa ấm có nhiệt độ sinh trưởng tối thích là 25÷370C, cácloài ưa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40÷450C, các loài ưa lạnh phát triển ở nhiệt độtương đối thấp (50C hoặc thấp hơn) Khi gia nhiệt tới 60÷800C thì hầu hết chúng bịchết sau 10÷30 phút

Bảng 1.1: Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng của một số loài vi khuẩn lactic

Riêng đối với vi khuẩn L.casei thì có đặc điểm sau:

- Trực khuẩn nhỏ, vi khuẩn gram (+), không sinh bào tử, không chuyểnđộng, có thể tạo thành chuỗi

- pHopt = 5÷7, pH < 5 thì chúng bị ức chế, pH < 4,5 thì chúng không phát triển

- t0

opt = 30÷370C

- Nguồn carbon chủ yếu là hydratcarbon, nguồn nitơ là peptone

- Có khả năng lên men các loại đường glucoza, fructoza, mannoza, galactoza,lactoza…nhưng lên men đường maltoza và saccaroza chậm

- Trong quá trình lên men chúng tạo ra D-axit lactic

Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic thường gặp ở trong đất, không khí, nước, nhưngchủ yếu ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm như sữa chưa, nem chua, đồ uống,rau quả muối chua, đường, bột… Có một số giống vi khuẩn lactic được tìm thấytrong đường ruột, niêm mạc của người và động vật

Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic như sau:

- Nhu cầu dinh dưỡng carbon: Chuyển hóa các loại đường để cung cấp nănglượng và tham gia vào cấu trúc tế bào

- Nhu cầu dinh dưỡng nitơ: Dùng nguồn nitơ có sẵn trong môi trường dưới dạngcác axit amin Ngoài ra, chúng còn cần peptone, cao thịt, cao nấm men,casein…

- Nhu cầu về vitamine: Vi khuẩn lactic ít có khả năng tổng hợp vitamine

- Chúng cần nhiều loại vitamine như riboflavin, thiamin, axit pantotenoic…

- Nhu cầu về các chất hữu cơ:

+ Các bazơ chứa nitơ: adenine, guanine, uraxine…

+ Các axit hữu cơ: axit citric, axit acetic…

+ Axit amin: L-asparagine, L-glutamine…

- Nhu cầu về môi trường muối khoáng: Vi khuẩn lactic cần nhiều chất

khoáng như P, S, Mg, Ca, Mn, Fe, K, Na… Đối với Lactobacillus thì Mn2+,

Mg2+, Fe2+có tác động tích cực lên sự phát triển và sinh ra axit lactic

1.1.4.3 Cơ chế của quá trình lên men lactic [8] [11]

Lên men lactic là quá trình lên men yếm khí, chuyển hóa gluxit thành axitlactic nhờ quá trình trao đổi chất của vi khuẩn lactic Bản chất của quá trình lên menlactic là một quá trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể vi sinh vật dưới tác dụng của

hệ thống enzyme nhằm cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào

vi sinh vật Bởi lẽ các cơ thể sống luôn luôn cần năng lượng mà năng lượng đó đượctàng trữ dưới dạng ATP

Quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn Đầu tiên, đườnglactoza trong sữa được vi khuẩn lactic đưa vào tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặctrưng của màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane) Giai đoạn đầu của quá trìnhlên men lactic là sự thủy phân đường lactoza dưới tác dụng của enzyme lactaza, sảnphẩm tạo thành là đường glucoza và galactoza Các loại đường này sẽ bị chuyển hóatiếp qua nhiều phản ứng trung gian phức tạp cho ra sản phẩm là axit lactic

Tùy theo đặc điểm lên men của vi khuẩn lactic mà người ta chia thành hai kiểulên men là lên men lactic đồng hình (điển hình) và lên men lactic dị hình (không điểnhình) tương ứng với hai nhóm vi khuẩn lactic đồng hình và nhóm vi khuẩn lactic dịhình

+ Lên men lactic dị hình thì sản phẩm cuối cùng ngoài axit lactic còn có cácsản phẩm phụ, bao gồm: etanol, axit acetic, axit succinic, các este, diacetyl, CO2,

H2…,theo phương trình tổng quát sau:

C6H6O6 → CH3–CHO–COOH + HOOC–CH2–CH2–COOH + CH3COOH +

Glucoza acid lactic acid succinic acid lactic

C2H5OH + CO2 + H2

Etylic cacbonic hydro

+ Lên men lactic đồng hình tạo sản phẩm chính là axit lactic, chiếm 90÷98% tổngsản phẩm lên men lactic, theo phương trình tổng quát sau:

C6H6O6 → 2CH3 – CHOH - COOH + 94Kcal

glucoza axit lactic

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, cácsản phẩm như axit lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men.Kết quả là hàm lượng axit lactic tích luỹ trong môi trường lên men ngày càng tăng,làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác Lượng axit tạothành trong môi trường dịch lên men phụ thuộc vào tốc độ phát triển của các vi sinhvật và khả năng của chúng lên men các hợp chất hydratcacbon có trong thành phầnmôi trường Khi nồng độ của axit lactic đạt 2÷3% sẽ ức chế hoạt động của các visinh vật khác, kể cả E.Coli Chính vì thế, người ta ứng dụng quá trình lên men lactic

để sản xuất nhiều sản phẩm thực phẩm khác nhau như sữa chua, bơ, phomai, dưachua

Quá trình lên men đường glucoza do các vi khuẩn lactic được thể hiện theo

sơ đồ hình 1.1 và axit lactic được hình thành theo cơ chế hình 1.2

Acetyl-P +

Hextose-6P + Pentose-PTrio-3P

Phospho ketolase

Triose-3P + Acetyl-PAcetyl-P + Triose-3P

Pyruvate

ADP

ATP

ADPATPPyruvate

Acetate(ethanol)Lactate

Lactate

ADPATP

Hình 1.2: Cơ chế hình thành axit lactic từ đường glucoza

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm axit lactic (lên men đồnghình), axit acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình), quá trình lên men còn tạo nhiềucác sản phẩm phụ khác như axit bay hơi, este thơm, vitamin B1, vitamin C Hàmlượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn) Một số

ATPADP

ATPADP

ATPADP

NAD-H2NAD-

hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi Chúng đóng vai trò quan trọng trong việcgóp phần hình thành nên mùi, vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic.Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyt.

1.1.4.4 Ý nghĩa thực tế của lên men lactic [8] [11]

Vi khuẩn lactic được sử dụng trong các ngành kinh tế quốc dân khác nhau,đặc biệt là ngành công nghiệp sữa Các vi khuẩn này có một ý nghĩa rất lớn trongsản xuất phomat, đậu phụ, các sản phẩm lên men từ sữa, trong muối chua rau quả, ủchua thức ăn chăn nuôi, trong công nghiệp sản xuất bánh mì… Những năm gần đây,

vi khuẩn lactic đã được đưa vào trong việc sản xuất giò chả, xúc xích, giảm thờigian làm chín cá trong chế biến nước mắm và cải thiện một số tinh chất của thựcphẩm

Trong công nghiệp đã xây dựng các dây chuyền công nghệ lên men để sảnxuất axit lactic Sản phẩm này được dùng nhiều cho công nghiệp đồ hộp và bánhkẹo, cũng như trong sản xuất thức ăn kiêng, thức ăn chống suy dinh dưỡng cho trẻ

em và người già, sản xuất các loại sữa và bột giàu canxi, làm nguyên liệu cho côngnghiệp tổng hợp hóa chất để chế tạo ra bao bì thực phẩm Ứng dụng trong y học,axit lactic được dùng để chữa bệnh đường ruột, trong phẩu thuật chỉnh hình, trongnha khoa…

Trong sản xuất sữa chua nói chung thường sử dụng các chủng vi khuẩn lactic

sau: Streptococcus salivarius thermophilus, Lactobacillus delbrueekii bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei Trong quá trình lên men sữa chua

có hình thành các hợp chất bay hơi tạo hương vị đặc trưng là axetaldehyt, axeton,diaxetyl… Sự tạo thành các hợp chất diaxetyl và tỷ lệ hợp lý của vi khuẩn lactic sẽgiúp cho việc tăng hương vị và chất lượng của sữa chua đậu nành

1.1.5 Tổng quan về Probitics [21] [26]

1.1.5.1 Giới thiệu về Probiotics

Probitotics trong tiếng Hy Lạp cổ có nghĩa là “vì sức sống” Probiotics là

những vi khuẩn sống có lợi được tìm thấy trong ruột của con người Theo nhiềunghiên cứu khoa học, trong đường ruột của người có chứa rất nhiều vi khuẩn và

chúng được chia ra làm hai loại Chủng vi khuẩn có hại cho sức khỏe chuyên sảnxuất tạo ra các chất có hại, có khả năng gây ung thư hoặc xâm nhập vào các mô từ

đó gây hại cho cơ thể Còn chủng vi khuẩn có lợi như Lactobacillus và Bifidobacteria được đánh giá là cư dân tốt bụng của đường tiêu hoá sẽ sản sinh ra

các chất có lợi cho sức khỏe, hỗ trợ cho quá trình hoạt động tiêu hóa và hệ điều tiết

miễn dịch Các loại khuẩn có lợi đã được các nhà khoa học gọi chung là Probiotics.

Sở dĩ cơ thể con người khoẻ mạnh là do trong điều kiện bình thường luôn có

sự cân bằng giữa hệ vi khuẩn có hại và có lợi Khi trạng thái cân bằng này bị phá

vỡ, một số chủng loại vi khuẩn có hại có thể vượt trội về số lượng, từ đó gây hạicho cơ thể Nhằm duy trì trạng thái cân bằng của hệ vi khuẩn có ích của đường tiêuhoá, các nhà dinh dưỡng đã đưa ra hai cách can thiệp là bổ sung trực tiếp vi khuẩn

sống (Probiotics) hoặc bổ sung chất kích thích sự tăng trưởng của các vi khuẩn này (Prebiotics) để tăng số lượng vi khuẩn có lợi trong đường ruột, hạn chế sự phát triển

của vi khuẩn có hại

Kể từ lúc được phát hiện ra vào đầu thế kỷ XX bởi nhà bác học đạt giải nobel

người Nga Elie Matchnikoff, ngày nay Probiotics đã được coi như một loại “thần

dược” tự nhiên giúp con người tăng cường sức đề kháng, cải thiện hệ tiêu hoá vàgiúp chống lại rất nhiều bệnh tật phát sinh từ bên trong đường ruột Vì đường ruột làlối xâm nhập đầu tiên của các loại vi khuẩn nên trong thực tế khoảng 70÷85% các tế

bào miễn dịch của cơ thể được tìm thấy ở đây Probiotics đã được chứng minh là có

thể nâng cao khả năng miễn dịch và sức đề kháng của cơ thể bằng cách tác độngtích cực lên một số chức năng của hệ miễn dịch tại đường ruột Tại đây, chúng giúpchúng ta bảo vệ sức khoẻ trước các tác nhân gây bệnh từ bên ngoài

Ngoài ra, một số các nghiên cứu khoa học khác còn chỉ ra được những lợi

ích khác của Probiotics như kích thích sản xuất axit, chuyển tiếp và bài tiết các chất

độc trong đường ruột, làm giảm lượng cholesterol xấu hấp thu vào cơ thể, tổng hợpcác vitamin nhóm B và một số enzyme tiêu hoá, hỗ trợ hệ tiêu hóa, giúp quá trìnhtiêu hóa và hấp thu thức ăn một cách hiệu quả, cải thiện sự dung nạp lactoza, chốnglão hóa, giúp làm đẹp da, tăng cường thị lực, giúp răng và xương chắc khỏe hơn,giảm nguy cơ ung thư đường ruột, điều trị triệu chứng chảy máu và viêm dạ dày,điều chỉnh sự cân bằng men vi sinh trong ruột già, chống ngộ độc thực phẩm, ngăn

ngừa viêm da dị ứng, táo bón và tiêu chảy, giúp cơ thể hấp thụ canxi, sắt, phospho

và đạm tốt hơn, nâng cao khả năng miễn dịch và đề kháng của cơ thể chống lạinhững căn bệnh truyền nhiễm, ngăn chặn sự phát triển tế bào ung thư…

Các sản phẩm có chứa Probiotics đã được sử dụng tại rất nhiều nước trên toàn thế giới như Mỹ, Nhật và cả Châu Âu… Probiotics được bổ sung vào rất nhiều

sản phẩm thực phẩm thông thường như sữa chua ăn, sữa chua uống, nước tráicây…đến các thực phẩm chức năng dành cho người bệnh và dưới dạng thuốc khôngcần kê toa như dạng viên nén hay dạng bột

Tuy nhiên, để Probiotics phát huy được hết tiềm năng, chúng phải là các vi

khuẩn còn sống khi đưa vào cơ thể Trở ngại thường gặp phải là axit mạnh trong dạ

dày có khả năng tiêu diệt đến 90% Probiotics được đưa vào cơ thể Vì thế, để cung cấp đủ số lượng vi khuẩn Probiotics cho đường ruột, chúng ta cần phải đưa vào một lượng rất lớn các Probiotics để trừ hao lượng bị mất đi như vậy Bên cạnh đó, chúng ta cần xem xét loại Probiotics đưa vào cơ thể Một số Probiotics được tìm thấy trong cơ thể người như: Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, L.acidophilus, L.bulgaricus, L plantarum, L.rhamnosus, S.thermophilus, L.casei… Một trong những loài vi khuẩn lactic được ứng dụng trong công nghệ sữa lên men sống là L.casei Tiến sĩ Nhật

Bản Minoru Shirota (1899 - 1982) đã có một phát minh quan trọng vào năm 1930,khi ông làm việc tại phòng thí nghiệm Vi sinh vật học của Trường Đại học Hoànggia Y khoa Kyoto (nay là Đại học Kyoto) Đó là việc phân lập và nuôi cấy thành

công chủng vi khuẩn thuộc loài L.casei và về sau được mang tên là chủng Lactobacillus casei Shirota Một loại khuẩn Probiotics có tác dụng hạn chế vi sinh

có hại và nuôi dưỡng vi sinh có lợi trong đường ruột, nhờ vậy tăng cường sức khỏecho hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch Phát minh đó đã thúc đẩy ông dành toàn bộ tâmhuyết để phát triển Yakult nhằm giúp cơ thể người có thể sử dụng loại vi sinh vậtđặc biệt này, giúp nhân rộng lợi ích của “y học phòng ngừa” Năm 1935, ông đãnghiên cứu phương pháp lên men sữa để sản xuất ra chai sữa uống men sống

Yakult Đây là sản phẩm sữa uống lên men chứa hàng tỷ vi khuẩn sống Probiotics

đầu tiên trên thế giới

Hình 1.3: Hình dạng của chủng L.casei shirota và B.breve qua kính hiển vi

Do đó, sản phẩm sữa chua men sống là lựa chọn tối ưu trong việc bổ sung

men sống Probiotics cho cơ thể hàng ngày Sữa chua men sống có trên thị trường như Probi hay Yakult là sản phẩm sữa chua lên men từ hàng tỉ men sống L.casei.

Ngoài các tác dụng của một sản phẩm từ sữa, sữa chua men sống còn đem đến rấtnhiều lợi ích khác cho sức khoẻ như tăng cường sức đề kháng cho hệ tiêu hóa, giúpthanh lọc độc chất từ thực phẩm và môi trường bên ngoài, hấp thu tối đa các chấtdinh dưỡng, hạn chế tác dụng hình thành và tích lũy các chất gây thối rữa ruột, cácchất có hại, độc tố, chất gây đột biến… Chúng còn có hiệu quả điều hòa hệ miễndịch, giúp phục hồi chức năng miễn dịch đã suy giảm ở những người nghiện thuốc

lá, kìm hãm sự hình thành và phát triển của các tế bào ung thư

Các nghiên cứu còn chứng minh vi khuẩn này tạo nên sự cân bằng muối vàcải thiện các triệu chứng viêm kết ruột non Đặc biệt, nếu sử dụng thường xuyên sảnphẩm chứa vi khuẩn này sẽ làm giảm nguy cơ bị ung thư bàng quang và ức chế sựphát triển của các khối u ở ruột Vi khuẩn này còn giúp ngăn ngừa những biếnchứng gây nhiễm sau khi phẫu thuật dạ dày, ruột… Tại nhiều nước phát triển ởChâu Âu và Châu Á, sữa chua men sống là một xu hướng tiêu dùng rất phổ biến.Ngày càng có nhiều người sử dụng sữa chua bổ sung men sống không phải chỉ vìyếu tố giải khát mà người tiêu dùng ngày nay đang xem sức khoẻ là mối quan tâm

hàng đầu Sữa chua men sống có chứa hàng tỉ men sống Probiotics đảm bảo cung cấp đầy đủ số lượng Probiotics để giúp tăng cường sức đề kháng cho hệ tiêu hoá.

Hàng ngày, có rất nhiều người thích ăn hay uống sữa chua và sữa chua chiếm một

vị trí quan trọng trong khẩu phần ăn hàng ngày

1.1.5.2 Cơ chế hoạt động của Probiotics

Tác động kháng khuẩn của Probiotics

- Làm giảm số lượng vi khuẩn có hại để ngăn chặn các mầm bệnh

- Tiết ra các chất kháng khuẩn Vi khuẩn Probiotics tạo ra các chất đa dạng

làm ức chế cả vi khuẩn gram dương và gram âm có hại

Các chất này gồm các axit hữu cơ, hydrogen peroxide và chất diệt vi khuẩn.Những hợp chất này có thể làm giảm không chỉ những sinh vật mang mầm bệnh màcòn ảnh hưởng đến sự trao đổi chất và sự tạo ra các độc tố của vi khuẩn Điều nàyđược thực hiện bằng cách giảm pH khoang ruột thông qua sự tạo ra các axit béochuỗi ngắn dễ bay hơi, chủ yếu là acetate, propionate, và butyrate và nhất là axitlactic

- Cạnh tranh với nguồn bệnh ngăn chặn sự bám dính vào đường ruột

- Cạnh tranh dinh dưỡng cần thiết cho sự sống sót của mầm bệnh

- Tác động kháng độc tố

Tác động của Probiotics trên biểu mô ruột

- Đẩy mạnh sự liên kết chặt giữa những tế bào biểu mô

- Giảm việc kích thích bài tiết và những hậu quả do bị viêm của sự lây nhiễm

vi khuẩn

- Đẩy mạnh sự tạo ra các phân tử phòng vệ như chất nhầy

Tác động miễn dịch của Probiotics

- Probiotics như là phương tiện để phân phát các phân tử kháng viêm cho

đường ruột

- Đẩy mạnh sự báo hiệu cho tế bào chủ để làm giảm đáp ứng viêm

- Tạo đáp ứng miễn dịch để làm giảm dị ứng

Tác động của Probiotics đến vi khuẩn đường ruột

Probiotics điều chỉnh thành phần cấu tạo của vi khuẩn đường ruột Sự sống sót của Probiotics được tiêu hóa ở những phần khác nhau của bộ phận tiêu hóa thì khác

nhau giữa các giống Khi tập trung ở khoang ruột, chúng tạo nên sự cân bằng tạmthời của hệ vi sinh vật đường ruột, sự thay đổi này được nhận thấy một vài ngày sau

khi bắt đầu tiêu thụ thực phẩm có Probiotics, phụ thuộc vào công dụng và liều lượng

của giống vi khuẩn Với sự tiêu thụ thường xuyên, vi khuẩn định cư một cách tạm

thời trong ruột, một khi chấm dứt sự tiêu thụ thì lượng Probiotics giảm xuống Điều này thì đúng cho tất cả các loại Probiotics.

Vi khuẩn Probiotics điều hòa hoạt động trao đổi chất của sinh vật đường ruột Probiotics có thể làn giảm pH của bộ phận tiêu hóa và có thể theo cách đó sẽ

gây cản trở cho hoạt động tiết ra enzyme của sinh vật đường ruột

Probiotics còn giúp đẩy lùi các vi khuẩn gây bệnh đường ruột bằng cách

sinh sôi và chiếm chỗ các vi khuẩn gây hại, ức chế khả năng gây hại của chúng,

giúp cân bằng hệ thống vi sinh có trong đường ruột Các Probiotics hoạt động giống

như các chàng lính ngự lâm bảo vệ đường ruột trước các vi khuẩn gây bệnh như tiêu

chảy, kiết lị… Sau đó, những vi khuẩn Probiotics này sẽ bám trụ bề mặt thành ruột, bảo vệ ruột trước các đợt tấn công của vi khuẩn gây bệnh tiếp theo Probiotics sẽ

kích thích hệ tiêu hoá hoạt động tốt và tăng cường khả năng hấp thu chất dinh

dưỡng từ thức ăn Những vi khuẩn Probiotics này có hoạt động chống lại những vi khuẩn có hại Đó là sự ngăn chặn hoạt động của một số vi khuẩn như Serratia marcescens, Proteus vulgaris, Escherichia coli, Salmonella typhosa, Salmonella schottmuelleri, Shigella dysenteriae, Shigella paradysenteriae, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococus auerus, Vibrio comma…

Tóm lại, Probiotics một thành quả khoa học, một thành quả của công nghệ

sinh học Nó đang được ứng dụng rộng rãi vào đời sống con người bởi vì tính hợp

lý và hiệu quả mà nó mang lại Trên quan điểm về an toàn sinh học, an toàn thiết

thực thì Probiotics đang chiếm thế thượng phong so với một số phương cách khác.

Vì rằng, tính hiệu quả của Probiotics là sự điều hoà tự nhiên không làm tồn dư

kháng sinh, tồn dư tác hại trong sinh vật chủ

Như vậy, nghiên cứu phát triển và ứng dụng Probiotics vào cuộc sống là một

công việc cần được quan tâm và đầu tư nhiều hơn nữa Có như vậy mới tiếp tục

hoàn thiện Probiotics nhằm đem lại hiệu quả cao hơn, chất luợng cuộc sống ngày

được cao hơn, an toàn hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao và khắt khe của conngười Có thể nói, đây là bản chất tự nhiên trung hoà bản chất tự nhiên, là sự tácđộng thân hữu của con người vào tự nhiên, từ đó mở ra một chiến lược phát triểnbền vững và an toàn.

1.1.6 Các chỉ tiêu đối với sữa chua

1.1.6.1 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua

Bảng 1.2: Các chỉ tiêu cảm quan sữa chua (Nguồn Lương Đức Phẩm, 2001)

Chỉ tiêu Yêu cầu

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

2 Mùi, vị Đặc trưng cho từng loại sản phẩm

3 Trạng thái Mịn, đặc sệt

1.1.6.2 Các chỉ tiêu lý-hóa của sữa chua (Nguồn Lương Đức Phẩm, 2001)

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu lý-hóa sữa chua

1 Hàm lượng chất khô không chứa chất

2 Hàm lượng chất béo, % khối lượng > 2,0 0,5 - 2 < 0,5

1.1.6.3 Các chất nhiễm bẩn

 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua

Bảng 1.4: Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua(Nguồn Lương Đức Phẩm, 2001)

 Độc tố vi nấm sữa chua: Aflatoxin M1: không lớn hơn 0,5µg/l

 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

1.1.6.4 Các chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua

Bảng 1.5: Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua (Nguồn Lương Đức Phẩm, 2001)

Xử lý nhiệt Không xử lý nhiệt

Phân loại khoa học:

Giới (regnum): Plantae

Bộ(order): Fabales

Họ (familia): Fabaceae

Phân họ (subfamilia): Faboideae

Tông (tribus): Phaseoleae

Phân tông (subtribus): Glycininae

Chi (genus): Glycine

Loài (species): Glycine.max

Đậu tương, đỗ tương hay đậu nành là loại cây họ Đậu, giàu hàm lượngprotein, được trồng để làm thức ăn cho người và gia súc Cây đậu nành là cây thựcphẩm có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng Sản phẩm từ đậu nành rất đa dạng gồm đậuphụ, dầu đậu nành, nước tương, bánh kẹo, sữa đậu nành đáp ứng nhu cầu đạmtrong khẩu phần ăn hàng ngày của người cũng như gia súc Ngoài ra, cây đậu nành

Hình 1.4: Cây đậu tương

còn có tác dụng cải tạo đất, tăng năng suất các cây trồng khác Điều này có được là

hoạt động cố định N2 của loài vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ Đậu.

Đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill, có nguồn gốc Á

Đông, du nhập sang phương Tây vào thế kỷ 20 (Endres, 2001) Đậu nành có nhiềumàu sắc khác nhau, trong đó đậu nành màu vàng là loại tốt nhất nên được trồng và

sử dụng nhiều (Ngạc Văn Giậu, 1983; Nguyễn Đức Lượng, 2002, 2003; NguyễnThị Hiền, 2004)

Đậu nành xuất xứ từ vùng đông bắc Trung Quốc vào khoảng 2200 nămTrước Công nguyên Hàm lượng protein trong đậu nành rất cao (35 – 45%) là mộtnguồn protein rất quan trọng đối với con người Năm 2002, bốn nước sản xuất đậunành hàng đầu thế giới là Hoa Kỳ (chiếm 39% sản lượng trên thế giới), Brazil(26%), Argentina (18%) và Trung Quốc (8%) (Trần Phước Đường, 2004)

1.2.1 Tính chất cơ lý và cấu trúc của hạt đậu nành và thành phần hóa học của hạt đậu nành [9]

Hạt đậu nành gồm 3 bộ phận: Vỏ chiếm 8% trọng lượng hạt; phôi chiếm2%; tử diệp chiếm 90% (Nguyễn Đức Lượng, 2003; Nguyễn Thị Hiền, 2004)

Hạt đậu nành bao gồm các thành phần sau: vỏ hạt đục, có màu trắng hoặcmàu vàng nhạt Dưới lớp vỏ hạt là hai tử diệp gắn vào nhau bằng lá mầm Tử diệp

là nơi dự trữ các chất dinh dưỡng Trong hạt đậu nành không có lớp alơrong, cònnội nhũ và phôi không đứng tách biệt mà toàn bộ hạt đậu là một phôi lớn được baobọc bằng vỏ hạt

Hạt đậu nành chứa nhiều protein, lipid, carbohydrate, nhiều loại khoáng chấttrong đó đáng chú ý là calci, phosphor, mangan, kẽm và sắt Ngoài ra, hạt đậu nànhchứa nhiều loại vitamin, trừ vitamin C và D (Trần Minh Tâm, 2000; Nguyễn ĐứcLượng, 2003; Nguyễn Thị Hiền, 2004; Trần Phước Đường, 2004)

Tính chất cơ lý ảnh hưởng rất lớn đến quy trình chế biến cũng như chất lượngsản phẩm Một số tính chất chủ yếu là:

- Hình dáng: hạt đậu nành có hình dạng tròn, bầu dục, tròn dài, tròn dẹt…tùytừng giống

- Độ lớn của hạt cũng rất khác nhau tùy đặc điểm của giống và kĩ thuật trồng trọt,thường từ 220 – 300g /1000 hạt.

- Kích thước hạt: tùy thuộc vào giống và điều kiện canh tác

- Vỏ hạt nhẵn phần lớn màu vàng, một số có màu vàng đậm, xanh, nâu hoặc đen

Vỏ chỉ chiếm khoảng 8% khối lượng của hạt

- Cấu trúc hạt đậu nành gồm có 3 bộ phận chính: vỏ, trụ dưới lá mầm, lá mầm

- Vỏ: là lớp ngoài cùng của hạt đậu nành Vỏ hạt đậu nành có nhiều loại màusắc và là yếu tố cho việc xác định giống đậu nành Vỏ hạt có tác dụng bảo

vệ phôi mầm chống lại nấm và vi khuẩn

- Trụ dưới lá mầm: là rễ mầm, phần sinh trưởng của hạt khi hạt nảy mầm

- Lá mầm: gồm hai lá mầm tích trữ dinh dưỡng cho hạt Nó chiếm phần lớnkhối lượng của hạt, chứa hầu hết các protein, lipid của hạt, có màu xanh trướckhi hạt chín, và chuyển thành màu vàng khi hạt chín

Các thành phần hóa học của hạt đậu tương được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.6: Thành phần cấu tạo và thành phần hóa học của theo từng thành phần

của hạt đậu nành (Nguồn Nguyễn Thị Hiền, 2004)

Các thành

phần của hạt

đậu tương

Phần trăm (%) trọng lượng hạt

Chất khô (%)

Bảng 1.7: Thành phần hóa học của hạt đậu nành có trong 100g (Nguồn:

Lâm Xuân Thanh 2006 )

Bảng 1.8: Giá tri sinh học cuả một số thực phẩm