Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia đến chất lượng của nấm men bánh mỳ sử dụng cho bột nhào lạnh đông

Nghiên cứu này nhằm mục đích tạo ra loại chế phẩm nấm men có khả năng chịu được nhiệt độ lạnh đông bằng phương pháp sấy thăng hoa và khảo sát một số công thức các chất bảo vệ nấm men tro

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ PHỤ GIA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MEN BÁNH MỲ SỬ DỤNG CHO BỘT NHÀO LẠNH ĐÔNG

Người hướng dẫn: PGS TS ĐẶNG MINH NHẬT Sinh viên thực hiện: LÊ ĐẮC NGUYÊN KHOA

Số thẻ sinh viên: 107140131

Lớp: 14H2B

Đà Nẵng, 5/2019

Trong công nghệ sản xuất hiện nay, nấm men Saccharomyces cerevisae được sử

dụng trong rất nhiều quy trình như bánh mì, bột nhào, rượu, bia,… Đã có rất nhiều các

nghiên cứu, các công trình cho thấy ứng dụng rộng lớn của chủng nấm men này Trong

công nghiệp sản xuất bánh mỳ cũng như các loại bánh khác cần có sự lên men của chủng

nấm men Saccharomyces cerevisae tốn rất nhiều thời gian cho công đoạn chuẩn bị Vì thế,

bột nhào lạnh đông là một sản phẩm mới ra đời nhằm đáp ứng được yêu cầu trên Đồng

thời, bột nhào lạnh đông giúp cho người tiêu dùng có thêm nhiều sự lựa chọn cũng như

nhiều phương pháp chế biến khác nhau

Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất bột nhào lạnh đông, việc giữ cho nấm men tiếp

tục sinh khí CO2 sau quá trình lạnh đông và rã đông là rất khó khăn Điều này được giải

thích do nấm men chỉ thích hợp cho sinh trưởng và phát triển ở khoảng nhiệt độ 21 – 30oC

nên khi tiến hành lạnh đông nấm men bị sốc nhiệt mà chết, đồng thời các tinh thể băng hình

thành trong quá trình lạnh đông cũng làm phá vỡ tế bào nấm men dẫn đến hư hại, tổn thương

nấm men Sự ảnh hưởng này làm cho các đặc tính cảm quan cũng của các sản phẩm làm từ

bột nhào lạnh đông kém chất lượng so với sản phẩm thông thường

Nghiên cứu này nhằm mục đích tạo ra loại chế phẩm nấm men có khả năng chịu

được nhiệt độ lạnh đông bằng phương pháp sấy thăng hoa và khảo sát một số công thức các

chất bảo vệ nấm men trong quá trình lạnh đông Kết quả của quá trình nghiên cứu cho thấy

bột mỳ non nước là loại bột thích hợp để sản xuất bột nhào lạnh đông, công thức một chất

bảo vệ tốt nhất được sử dụng là Guar gum (1,25%) và gelatin (10%), công thức hai chất

bảo vệ tốt nhất là công thức C (Glutamat 5% + Guar gum 1,25%), công thức ba chất bảo

vệ tốt nhất được sử dụng là công thức H (Gelatin 10% + Glutamat 5% + Guar gum 1,25%),

hoạt độ nước ảnh hưởng lớn sự sống sót của nấm men sau quá trình sấy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: LÊ ĐẮC NGUYÊN KHOA Số thẻ sinh viên: 107140131 Lớp: 14H2B Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm

1 Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia đến chất lượng của nấm men

bánh mỳ sử dụng cho bột nhào lạnh đông

2 Đề tài thuộc diện: □ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quá thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Tự chọn

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

MỞ ĐẦU

Chương 1: TỔNG QUAN

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ): Không

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật

Sau hơn 3 tháng nghiên cứu, được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Đặng Minh Nhật,

cô Hoàng Thị Thu cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn sinh viên trong phòng thí nghiệm, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Trước hết cho phép em bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất đến Thầy Đặng Minh Nhật đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em từ việc chọn đề tài cho đến khi hoàn thành

đồ án tốt nghiệp của mình Trong suốt thời gian em thực hiện đồ án, thầy đã cung cấp cho

em rất nhiều kiến thức bổ ích, luôn định hướng, góp ý và sửa chữa những chỗ sai, để từ đó giúp em nắm bắt kĩ lưỡng, chi tiết hơn về nội dung, cũng như các vấn đề liên quan đến đồ

án, và hoàn thành đồ án một cách tốt nhất Bên cạnh đó, em cũng rất cảm ơn cô Hoàng Thị Thu đã hướng dẫn, hỗ trợ em trong quá trình tìm kiếm và nghiên cứu tài liệu

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm, các thầy cô ở phòng thí nghiệm và tất cả bạn bè đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi, khích lệ và động viên em trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp của mình

Cuối cùng cho em được cảm ơn các thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp đã dành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét cho đồ án của em

Tôi xin cam đoan số liệu thu thập và trích dẫn trong đồ án có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong đồ án được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây

Sinh viên thực hiện

Lê Đắc Nguyên Khoa

TÓM TẮT ii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI NÓI ĐẦU iv

LỜI CAM ĐOAN v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NẤM MEN KHÁNG LẠNH VÀ BỘT NHÀO LẠNH ĐÔNG 2

1.1 Tổng quan về nấm men và nấm men kháng lạnh 2

1.1.1 Giới thiệu về nấm men Sacharomyces cerevisae 2

1.1.2 Đặc điểm hình thái của nấm men Saccharomyces cerevisae 2

1.1.3 Vai trò của nấm men Saccharomyces cerevisae 6

1.1.4 Quy trình sản xuất nấm men khô hiện nay 7

1.1.5 Quy trình sản xuất men khô chịu lạnh 8

1.2 Chất bảo vệ được sử dụng trong việc bảo vệ nấm men 9

1.2.1 Định nghĩa, phân loại và cơ chế của các nhóm chất bảo vệ 9

1.2.2 Glucide 10

1.2.2 Peptide và dẫn xuất amino axit 12

1.2.3 Keo 12

1.2.4 Ancol và dẫn xuất 12

1.2.5 Các chất khác 13

1.2.6 Me2SO 14

1.3 Tổng quan về ứng dụng chế phẩm nấm men sử dụng cho bột nhào lạnh đông 14

1.3.1 Cơ sở của quá trình lạnh đông thực phẩm 14

1.3.2 Ứng dụng chế phẩm nấm men chịu lạnh sử dụng cho sản xuất bột nhào lạnh đông 16

1.3.3 Ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến nấm men 17

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu 17

1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước ngoài 17

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 18

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Đối tượng, hóa chất và thiết bị nghiên cứu 19

2.1.1 Phạm vi nghiên cứu 19

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 19

2.1.3 Hóa chất sử dụng 19

2.1.4 Thiết bị phục vụ nghiên cứu 20

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Phương pháp vật lý 20

2.2.2 Phương pháp phân tích hóa lý 23

2.2.3 Phương pháp phân tích vi sinh 25

2.3 Bố trí thí nghiệm 27

2.3.1 Thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của công thức các chất bảo vệ đến sự sống sót của nấm men 28

2.3.2 Thí nghiệm khảo sát thời gian bảo quản của bột nhào lạnh đông sử dụng chế phẩm nấm men khô kháng lạnh ở điều kiện -20oC 31

2.3.3 Thí nghiệm khảo sát thời gian bảo quản chế phẩm nấm men khô ở nhiệt độ 4oC 32

2.3.4 Thí nghiệm khảo sát phương pháp bảo quản bột nhào lạnh đông 32

2.3.5 Thí nghiệm khảo sát hoạt độ nước của nấm men sau khi sấy thăng hoa 33

3.1 Khảo sát chất lượng bột mì 34

3.1.1 Khảo sát các chỉ tiêu chất lượng bột mì 34

3.1.2 Khảo sát khả năng hấp thụ nước và tính chất lưu biến của bột mì bằng Farinograph 34

3.1.3 Khảo sát tính lưu biến của bột mì bằng Extensograph 36

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của công thức các chất bảo vệ đến khả năng sống sót của nấm men 37

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của công thức một chất bảo vệ đến khả năng sống sót của nấm men 37

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của công thức hai chất bảo vệ đến khả năng sống sót của nấm men 42

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của công thức ba chất bảo vệ đến khả năng sống sót của nấm men 44

3.3 Khảo sát thời gian bảo quản của bột nhào lạnh đông khi sử dụng chế phẩm nấm men kháng lạnh ở nhiệt độ -20oC 46

3.4 Khảo sát thời gian bảo quản của chế phẩm nấm men khô ở nhiệt độ 4oC 51

3.5 Thí nghiệm khảo sát hoạt độ nước của chế phẩm nấm men khô sau khi sấy thăng hoa 55

3.6 Lựa chọn phương pháp bảo quản bột nhào lạnh đông 55

KẾT LUẬN 59

KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

Bảng 2 1 Tổng hợp công thức một chất bảo vệ 28

Bảng 2 2 Tổng hợp các công thức hai chất bảo vệ 30

Bảng 2 3 Tổng hợp công thức ba chất bảo vệ được sử dụng 30

Bảng 3 1 Các chỉ tiêu của bột mì 34

Bảng 3 2 Tổng kết quả đo Farinograph của bột mì 35

Bảng 3 3 Tổng kết quả đo Extensograph của bột mì 36

Bảng 3 4 Tổng kết các công thức một chất bảo vệ tốt nhất 41

Bảng 3 5 Công thức hai chất bảo vệ 43

Bảng 3 6 Công thức ba chất bảo vệ 44

Bảng 3 7 Tổng hợp các công thức tốt nhất sử dụng trong bột nhào lạnh đông 46

Hình 1 1 Đặc điểm của hình thái nấm men Saccharomyces cerevisae 2

Hình 1 2 Cấu trúc xốp của ruột bánh mì 7

Hình 1 3 Sơ đồ quy trình sản xuất men bánh mì hiện nay 7

Hình 1 4 Quy trình sản xuất men khô bằng phương pháp sấy thăng hoa 8

Hình 1 5 Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm bột nhào lạnh đông 16

Hình 2 1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 27

Hình 3 1 Giản đồ Farinograph của bột non nước 35

Hình 3 2 Giản đồ Extensograph của bột non nước 36

Hình 3 3 Đồ thị ảnh hưởng của nhóm glucide đến chất lượng nấm men sau khi sấy thăng hoa 37

Hình 3 4 Đồ thị ảnh hưởng của nhóm peptide và dẫn xuất amino acid đến chất lượng nấm men sau khi sấy thăng hoa 38

Hình 3 5 Đồ thị ảnh hưởng của nhóm keo đến chất lượng nấm men sau khi sấy thăng hoa 39

Hình 3 6 Đồ thị ảnh hưởng của nhóm các chất khác đến chất lượng nấm men sau khi sấy thăng hoa 40

Hình 3 7 Đồ thị tổng hợp ảnh hưởng các công thức một chất bảo vệ tốt nhất đến chất lượng nấm men sau khi sấy thăng hoa 42

Hình 3 8 Đồ thị ảnh hưởng của các công thức hai chất bảo vệ đến chất lượng nấm men sau khi sấy thăng hoa 43

Hình 3 9 Đồ thị ảnh hưởng của các công thức ba chất bảo vệ đến chất lượng nấm men sau khi sấy thăng hoa 45

Hình 3 10 Đồ thị biểu diễn các thông số kiểm soát lúc 0 tuần 47

Hình 3 11 Đồ thị biểu diễn các thông số sau 5 tuần bảo quản lạnh đông 48

Hình 3 12 Đồ thị biểu diễn các thông số sau 10 tuần bảo quản lạnh đông bột nhào 48

Hình 3 14 Đồ thị biểu diễn các thông số sau 20 tuần bảo quản 49

Hình 3 15 Đồ thị biểu diễn các thông số lúc 0 tuần 51

Hình 3 16 Đồ thị biểu diễn các thông số sau 5 tuần bảo quản nấm men 52

Hình 3 17 Đồ thị biểu diễn kết quả sau 10 tuần bảo quản nấm men 52

Hình 3 18 Đồ thị biểu diễn kết quả sau 15 tuần bảo quản nấm men 53

Hình 3 19 Đồ thị biểu diễn các thông số sau 20 tuẩn bảo quản nấm men 53

Hình 3 20 Đồ thị thể hiện thể tích của bánh mỳ theo thời gian bảo quản 56

Hình 3 21 Đồ thị thể hiện khả năng sống sót của nấm men theo thời gian bảo quản 56

Hình 3 22 Các mẫu ứng với các phương pháp bảo quản khác nhau sau 5 tuần 57

Hình 3 23 Các mẫu ứng với các phương pháp bảo quản khác nhau sau 10 tuần 57

MỞ ĐẦU

Bánh mì ra đời khoảng 1000 năm trước Công nguyên, đến nay nó vẫn là một trong những sản phẩm thực phẩm được tiêu thụ rộng rãi và phổ biến nhất trên toàn thế giới vì những giá trị vượt trội về dinh dưỡng và cảm quan Kỹ thuật sản xuất bánh mì đã phát triển liên tục qua nhiều năm với những thành phần nguyên vật liệu, phụ gia, máy móc ngày càng đổi mới để sản xuất bánh mì với chất lượng ngày càng tốt hơn

Việc sản xuất bánh mì vốn mất rất nhiều thời gian, nhân công và đòi hỏi phải có kỹ thuật chuyên môn, nhưng thời gian bảo quản lại ngắn Cùng với sự phát triển của khoa học

- kỹ thuật, nhu cầu của khách hàng, cách sản xuất thực phẩm, phân phối và bán lẻ thay đổi, dẫn đến các phương pháp mới để bảo quản bánh mì ra đời như công nghệ MAP và công nghệ đông lạnh Trong đó, bột nhào lạnh đông là một bước phát triển quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất bánh Với thuật này, mọi người có thể làm bánh mì ngay tại nhà mà không cần bất kỳ yêu cầu đặc biệt nào về không gian, thiết bị sản xuất và kỹ thuật chuyên môn, các tiệm bánh có thể làm bánh mì vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày, chất lượng bánh mì được chuẩn hóa và đồng đều hơn

Nấm men là một yếu tố vô cùng quan trọng trong sản xuất bánh mì Tuy nhiên,lượng nấm men bị chết đáng kể sau quá trình lạnh đông và trữ đông là một trong những nguyên nhân làm cho bánh mì chế biến từ bột nhào lạnh đông mang những tính chất kém hơn so với bánh mì thường Vì vậy, việc sản xuất nấm men khô, một dạng men thương mại tiện lợi trong việc sử dụng và bảo quản hơn so với men tươi, có khả năng sống sót trong quá trình lạnh đông và trữ đông là một vấn đề thiết yếu

Để khắc phục một phần vấn đề đó nên tôi chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của

một số phụ gia đến chất lượng men bánh mỳ sử dụng cho bột nhào lạnh đông

Mục tiêu của đề tài:

• Khảo sát ảnh hưởng của nhóm glucide, chất keo, peptide và dẫn xuất, natri Glutamat, phức chất (gọi chung là chất bảo vệ) lên số lượng nấm men sống sót trong bột nhào lạnh đông và thể tích bột nhào lạnh đông

• Khảo sát sự biến đổi chất lượng của men khô theo thời gian bảo quản

• Lựa chọn phương pháp bảo quản bột nhào lạnh đông

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NẤM MEN KHÁNG LẠNH VÀ BỘT

NHÀO LẠNH ĐÔNG

1.1 Tổng quan về nấm men và nấm men kháng lạnh

1.1.1 Giới thiệu về nấm men Sacharomyces cerevisae

Saccharomyces cerevisae là một loài nấm men được biết đến nhiều nhất có trong

bánh mì nên thường gọi là men bánh mì là một loại vi sinh vật thuộc chi Sacharomyces lớp

Ascomycetes ngành nấm Loài này có thể xem là loài nấm hữu dụng nhất trong đời sống

con người từ hàng ngàn năm trước đến nay Nó được sử dụng rộng rãi trong quá trình lên

men làm bánh mì, rượu và bia S.cerevisae là một trong những loài vi sinh vật nhân chuẩn được khoa học dùng nhiều nhất, cùng với E.coli là hai loài sinh vật mô hình phổ biến nhất

[66]

1.1.2 Đặc điểm hình thái của nấm men Saccharomyces cerevisae

Nấm men thường có cấu tạo đơn bào Hình dạng tế bào nấm men thường thay đổi tùy theo loài, ngoài ra một phần còn phụ thuộc vào tuổi giống và điều kiện ngoại cảnh Nói

chung, thường nấm men có hình trứng hay bầu dục (Saccharomyces cerevisiae) Kích thước

tế bào nấm men thay đổi rất nhiều, theo từng giống, từng loài Nói chung thường to hơn tế bào vi khuẩn từ 5 – 10 lần Nấm men có hai hình thức sinh sản: vô tính và hữu tính Chúng sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi hay tạo bào tử, còn sinh sản hữu tính bằng phương thức tiếp hợp Men bánh mì ở các cơ sở sản xuất đang dùng thuộc giống Saccharomyces loài

cerevisiae, lớp Ascomycetes, ngành nấm Là tế bào hình trứng hay bầu dục, có kích thước

nhỏ từ 5 – 6 đến 10 – 14 μm [1]

Hình 1 1 Đặc điểm của hình thái nấm men Saccharomyces cerevisae

a) Cấu tạo của nấm men

Nấm men là sinh vật đơn bào hiển vi, tế bào cơ bản giống như ở động, thực vật So sánh cấu tạo tế bào nấm men với vi khuẩn, có sự tiến hóa nhảy vọt từ nhân sơ đến nhân chuẩn Cùng với sự tiến hóa về nhân và cơ chế phân chia nhân (nhân có màng, có các thể nhiễm sắc, phân bào có tơ, ) ở cơ thể xuất hiện nhiều thể không thấy ở nhân sơ, như ti thể, lục lạp,

Tế bào nấm men có thành phần và cấu tạo phức tạp Trong tế bào có các cấu tử tiểu thể và có thể chia thành: các cơ quan nội bào hay cơ quan tử của tế bào và các chất chứa trong tế bào hay các thể vùi của tế bào [2]

Vỏ tế bào: Bao quanh tế bào nấm men là một lớp màng mỏng dày đặc, mềm mại có thể đàn hồi để định hình cũng như bảo vệ tế bào chống lại các tác động bên ngoài và chất độc Vỏ tế bào nấm men mang điện Nó còn có tác dụng giữ áp suất thẩm thấu nội bào, điều chỉnh các chất dinh dưỡng là các hợp chất có phân tử lượng thấp và các muối khoáng đi qua các lỗ nhỏ vào trong tế bào [2]

Thành tế bào nấm men dày khoảng 25 nm (chiếm 25 % khối lượng khô của tế bào)

Đa số nấm men có thành tế bào cấu tạo bởi glucan và mannan Trong thành tế bào còn có chứa 10% protein (tính theo khối lượng khô), trong số protein này có một phần là enzym Trên thành tế bào còn thấy có cả một lượng nhỏ lipid [1]

Màng tế bào chất: Xung quanh màng tế bào chất được bao quanh một lớp màng rất mỏng, chiều dày không quá 0,1 nm dính chặt với tế bào chất Có thể quan sát thấy lớp màng này dưới kính hiển vi trường tối, quan sát thấy màng là lớp viền sáng rất mỏng quanh tế bài chất

Màng tế bào chất có 4 chức năng cơ bản: Tác dụng như rào chắc thẩm thấu; điều chỉnh chất dinh dưỡng từ môi trường vào trong tế bào và ngược lại cho các sản phẩm trao đổi chất

ra ngoài tế bào; thực hiện sinh tổng hợp một số hợp phần của tế bào (các cấu tử của vỏ tế bào); nơi khu trú một số enzym và cơ quan tử của tế bào (như ribosome) Vận chuyển chất qua màng liên quan đến tính thấm của màng Đặc tính này trước hết phụ thuộc vào các enzym phospholipase và lipase

Tế bào chất: Còn gọi là nguyên sinh chất Nó có cấu trúc không đồng nhất (heterogen)

và ở thể keo, chứa tất cả các cấu trúc cơ bản của tế bào: Ti thể, ribosome, mạng lưới nội chất, các chất dự trữ và các thể vùi của hợp chất lipolit và hydratcacbon tự nhiên trong nội bào

Nhờ kính hiển vi điện tử mà chúng ta biết được tế bào chất là hệ keo được cấu tạo từ protein (đặc tính keo dính là đặc tính của protein), hydrat, lipid, các chất khoáng, nước và các hợp chất khác Nước trong tế bào chất chiếm 90% ở dạng tự do để hòa tan các chất trước khi tham gia vào các phản ứng trao đổi và dạng liên kết Tế bào chất có độ nhớt cao tương ứng với glyxerin hoặc siro đặc Khi tế bào già độ nhớt này giảm

Trong tế bào chất chứ đầy đủ các cơ quan tử của tế bào, như ti thể, nhân, các khoang không bào, các hạt chất dự trữ dạng tinh bột, dạng chất béo, cũng như mạng lưới nội chất

và các thể vùi khác (trong đó có các hạt ribosome)

Cấu trúc của tế bào chất thay đổi phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy và tuổi sinh trưởng của tế bào Sự thay đổi này có thể là thuận nghịch và không thuận nghịch là do mức độ tác động của các yếu tố bên ngoài Các tế bào trẻ có chất nguyên sinh đồng nhất, khi già chất này xuất hiện không bào, các giọt chất béo, các hạt polyphosphat và lipoit Như vậy tế bào trở nên dị nguyên (không đồng nhất)

Ngoài các cơ quan tử của tế bào có trong tế bào chất ở dạng ti thể hay thể vùi (ti thể, microsome, không bào ), còn có chất xúc tác sinh học rất quan trọng là enzym tham gia vào tất cả các phản ứng hóa sinh

Microsome hay liposome: Đây là thể vùi có dạng hạt siêu hiển vi, được cấu tạo từ lipoit, protid và acid ribonucleic (ARN) Ở đây sẽ xảy ra các quy trình tổng hợp protein cho

tế bào từ các acid amin đã được hoạt hóa ở hệ thống ti thể Các acid amin này được nối với nhau theo lệnh của nhân được chuyển qua ARN đi vào các phản ứng sinh tổng hợp protein

Ti thể: Có dạng hạt nhỏ, dạng que hoặc dạng sợi mảnh phân bố trong tế bào chất ở khoảng giữa vỏ tế bào và không bào Có thể thấy chúng ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng của tế bào nấm men: Thời kỳ yên tĩnh, nảy chồi, sinh bào tử Chiều dài của sợi ti thể là 0,2 – 7,5µm Hình dạng của nó có thể thay đổi trong quá trình nuôi cấy, có thể là từ các hạt hoặc que hay sợi đơn đến kết hợp thành chuỗi

Bình thường số lượng ti thể trong tế bào nấm men dao động rất lớn từ 1-50 Nếu trong tế bào chỉ có một ti thể thì thể tích của nó chiếm không nhỏ hơn 20% thể tích tế bào,

ở S cerevisiae có một ti thể chiếm tới 88% thể tích tế bào Trong môi trường có nồng độ

glucose thấp tế bào nấm men có tới 100 – 200 ti thể, nhưng ở nồng độ cao chỉ 30 – 40 % Mạng lưới nội chất: Trong tế bào của nấm men còn chứa một hệ thống màng 2 lớp, được gọi là mạng lưới nội chất bao gồm hằng dãy màng kép có gai cong dày Một số màng

có kết hợp với ribosome Đôi khi đầu màng chuốt thành các bọng tròn và rồi có thể từ đây tạo thành không bào Mạng lưới này còn được gọi là thể golgi hay bộ máy golgi

Nhân tế bào: Nhân là cấu tử bất biến của tế bào nấm men Nhân tế bào nấm men có thể thấy rõ trong trường hợp giữ tế bào trong nước vô trùng vài ngày Lúc này tế bào chất trở thành đồng nhất và trong suốt Với kính hiển vi thông thường, có thể quan sát rất rõ ràng nhân tế bào hoặc dưới kính hiển vi huỳnh quang hay kính hiển vi đối pha sau khi xử lý bằng dung dịch fluorocrom

Đường kính của nhân tế bào nấm men vào khoảng 2µm Phần lớn nhân có dạng hình cầu hoặc elipse Sự phân bố của chúng trong nội bào có thể thay đổi trong suốt quá trình sống của tế bào Kích thước nhân của tế bào nấm men không đồng nhất không những ở các

tế bào khác giống, mà ở tế bào cùng một giống trong trạng thái sinh lý khác nhau Ở tế bào nấm men đang sinh trưởng, nhân rất giàu acid nucleic và vùng sinh sản được hoạt hóa (nấm men sẽ mọc chồi hoặc phân cắt tế bào) [2]

b) Thành phần hóa học của tế bào nấm men

Thành phần hoá học và dinh dưỡng của nấm men phụ thuộc vào chủng nấm men, môi trường, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy Nấm men chứa trung bình khoảng 70 – 75% nước và 25 – 30% còn lại là chất khô Các chất khô của nấm men bao gồm các thành phần sau: [3]

- Protein: chiếm khoảng 40 – 60% chất khô trong nấm men và có đủ các acid amin không thay thế

- Glucid: chiếm khoảng 24 – 40% chủ yếu là glycogen, đây là chất dự trữ tế bào Hàm lượng của nó trong tế bào nấm men phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng Trong môi trường dư lượng đường, lượng glycogen tăng đáng kể Dưới tác dụng của α – amilase, glycogen sẽ biến thành mantose và dextrin Ngoài ra nấm men còn chứa polysaccharide, trehalose, mannan, glucan và chitin Những nghiên cứu động học về sự biến đổi năng lượng hydrat-cacbon trong quá trình bảo quản nấm men cho thấy là glucan, mannan và dạng glycogen tan trong kiềm và acid clohydric là yếu tố cấu trúc tế bào, trong khi trehalose và glycogen tan trong acid acetic, là chất tạo năng lượng chính cho tế bào Hàm lượng trehalose trong nấm men có liên quan đến tính bền vững của nó, lượng trehalose càng cao, nấm men càng bền

- Lipid: chiếm khoảng 2 – 5%, là dinh dưỡng dự trữ của nấm men Trong nấm men còn chứa các chất tượng tự chất béo như lecithin và sterol Trong đó, quan trọng hơn cả là

ergoterol, chất này sẽ biến thành vitamin D dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, còn gọi

là tiền vitamin D Ngoài ra, nấm men còn có vitamin B2, B3, B5 và B6

- Chất khoáng: chiếm khoảng 5 – 11%, có vai trò quan trọng trong hoạt động của tế bào nấm men, đặc biệt là phospho có trong thành phần phosphatid, nucleoprotein Ngoài

ra trong tế bào nấm men còn có chứa các ion kali, natri, canxi, magie, sắt, lưu huỳnh và acid silic

c) Sự sinh sản của nấm men Sacharomyces cerevisae

Nấm men có một số hình thức sinh sản sau [2]:

- Sinh sản bằng cách nảy chồi

- Sinh sản bằng cách phân đôi

- Sinh sản bằng bào tử và sự hình thành bào tử

Khi cấy nấm men hay vi sinh vật nói chung vào môi trường dinh dưỡng chúng sẽ sinh sản cho đến cơ chất dinh dưỡng cần thiết ở trong môi trường giảm tới mức thấp nhất Khi đó sinh trưởng phát triển của chúng chậm dần và ngừng hẳn, cũng có thể tế bào còn vài lần phân chia tiếp, nhưng sự tăng sinh khối không đáng kể

Quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật nói chung và của nấm men nói riêng thường được chia làm 4 pha: pha thích ứng (pha lag), pha chỉ số (pha log), pha ổn định và pha tử vong [2]

1.1.3 Vai trò của nấm men Saccharomyces cerevisae

Nấm men có chức năng quan trọng trong hệ thống bột nhào: sinh khí CO2 giúp bột nhào nở, là nguyên nhân làm cho ruột bánh có cấu tạo xốp, tác động cấu trúc mạng gluten, giúp phát triển khối bột nhào, cung cấp chất tạo hương và vị là những sản phẩm của quá trình lên men [4]

C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH + Q

Lượng nấm men sử dụng chiếm khoảng 3% so với khối lượng bột Liều lượng sử dụng nấm men có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh khí Hơn nữa, liều lượng sử dụng nấm men còn phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian lên men Thời gian lên men càng dài thì liều lượng nấm men sử dụng càng thấp Khi nhiệt độ tăng, tốc độ sinh khí sẽ tăng theo cho đến khi nhiệt độ đạt 40oC Trên 40oC, nấm men sẽ chết dần vì nhiệt cao [5]

Hình 1 2 Cấu trúc xốp của ruột bánh mì

1.1.4 Quy trình sản xuất nấm men khô hiện nay

Hình 1 3 Sơ đồ quy trình sản xuất men bánh mì hiện nay [6]

Ly tâm tách rửa men

Bao gói

Bảo quản lạnh

Men tươi thương mại

Men nuôi cấy thương

phẩm

1.1.5 Quy trình sản xuất men khô chịu lạnh

a) Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 1 4 Quy trình sản xuất men khô bằng phương pháp sấy thăng hoa [7]

b) Thuyết minh quy trình công nghệ

Nấm men thương mại được phối trộn với chất bảo vệ thuộc các nhóm chức khác nhau như: cacbonhydrat, peptide, chất keo,… nhằm tăng khả năng bảo vệ nấm men Men

và chất bảo vệ phối trộn với nhau bằng nước đã tiệt trùng Sau khi phối trộn, hỗn hợp được cấp đông trong vòng 24 giờ ở nhiệt độ - 25oC Sau khi cấp đông, lấy men cho vào thiết bị sấy thăng hoa để thu được men khô Men khô thu được sau quá trình sấy có độ ẩm: 4.5 – 5% bằng với độ ẩm của men khô thương mại Thu hồi và tiến hành bao gói men khô sẽ thu được men khô chịu lạnh đông

c) Giới thiệu về công nghệ sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật sấy bằng sự thăng hoa của nước Quá trình sấy thăng hoa là quá trình chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi Ở điều kiện thường nước trong thực phẩm ở thể lỏng nên để thăng hoa chúng cần được chuyển sang thể rắn bằng phương pháp lạnh đông Chính vì vậy còn gọi là phương pháp sấy lạnh đông [79]

Quá trình sấy thăng hoa bao gồm hai giai đoạn: làm lạnh đông và sấy khô bằng chân không thấp Cả hai hệ thống đều hoạt động rất tốn kém và khi thiết bị sấy thăng hoa hoạt động theo mẻ thì chi phí sẽ tăng cao Hiện nay đã có thiết bị sấy thăng hoa liên tục, tuy nhiên chi phí đầu tư vẫn rất lớn Chính vì vậy, phương pháp sấy này chỉ áp dụng cho

Phối trộn Men tươi thương mại

Cấp đông

Sấy thăng hoa

Bao gói

Men kháng lạnh Chất bảo vệ

Nước

các loại sản phẩm đắt tiền, những sản phẩm không thể sấy được bằng các phương pháp sấy khác Bên cạnh đó, không phải nguyên liệu nào cũng sấy thăng hoa được Đối với những Nguyên liệu có cấu trúc dễ hư hỏng trong quá trình lạnh đông thì sản phẩm sấy thăng hoa khi hồi nguyên sẽ có kết cấu tệ, khó đạt trạng thái tốt nhất như ban đầu

Sấy thăng hoa, nhất là phương pháp sấy nhanh được áp dụng rộng rãi tại Mỹ để sấy các loại nguyên liệu đắt tiền như thịt gia súc, gia vị, gia cầm,… Ngoài ra nó còn được sử dụng để sấy các sản phẩm khác như: cà phê, gia vị, dược phẩm,…

1.2 Chất bảo vệ được sử dụng trong việc bảo vệ nấm men

1.2.1 Định nghĩa, phân loại và cơ chế của các nhóm chất bảo vệ

a) Định nghĩa

Chất bảo vệ lạnh (còn gọi là phụ gia bảo vệ lạnh) là một chất hay hỗn hợp các chất

có khả năng bảo vệ tế bào vi sinh vật khỏi các tác động từ quá trình lạnh đông Phụ gia bảo

vệ này cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất các sản phẩm thực phẩm lạnh đông hiện nay [67]

b) Phân loại và cơ chế của từng loại chất bảo vệ

Có nhiều cách phân loại phụ gia bảo vệ lạnh, chẳng hạn như phụ gia có khối lượng phân tử lớn và phụ gia có khối lượng phân tử nhỏ Một cách phân loại truyền thống hơn đó

là dựa vào tốc độ thấm qua của hợp chất vào thành tế bào đi vào trong tế bào chất: tốc độ thấm nhanh qua khoảng 30 phút (methanol, etanol, etylen glycol, propylene glycol,…), tốc

độ thấm qua chậm (glycerol) và một số hợp chất không có khả năng thấm qua như mono-, oligo-, và polysacarit, mannnitol, sorbitol, dextran, hydroxyethyl tinh bột (HES), methyl cellulose, albumin, gelatin, các protein khác, polyvinylpyrolidone (PVP), polyethylen glycol (PEG) lại có thể liên kết với các phân tử nước xung quanh tế bào vi sinh vật để tạo các lớp nước bảo vệ vi sinh vật ở nồng độ từ 10 – 40% Một cách phân loại khác cũng có thể được sử dụng để giải thích các kết quả đó là khả năng thấm qua của các chất Có thể chia cách phân loại này này thành 3 nhóm chất như sau: [19]

• Chất bảo vệ có thể thấm qua cả thành tế bào và màng bán thấm đi vào bên trong tế bào chất (Me2SO dimethyl sulfoxide, glycerol)

• Nhóm chất chỉ có khả năng thấm qua thành tế bào nhưng không thể đi qua màng bán thấm (mono- , disaccharide, amino acid, polymer có khối lượng phân tử thấp)

• Nhóm chất không có khả năng thấm qua thành tế bào và vách tế bào (polymer có khối lượng phân tử lớn, protein, polysaccharide, PEO, dextran,…)

Các hợp chất khi thấm qua được màng bán thấm làm cho màng bán thấm mềm dẻo hơn, đồng thời liên kết với nước trong tế bào chất tạo nên một hỗn hợp gel, làm giảm kích thước của tinh thể băng hình thành bên trong tế bào chất, ngăn ngừa các tổn thương gây ra do tinh thể băng đồng thời cũng có thể giữ nước ở trạng thái lỏng đến – 35oC

1.2.2 Glucide

a) Tinh bột

Tinh bột (C6H10O5)n là một loại polysaccharide thu được từ nhiều nguồn hữu cơ trong tự nhiên Tinh bột với nồng độ 2.5 – 25 % (trung bình 10%) chất khô được sử dụng thành công khi dùng như một chất bảo vệ hoặc kết hợp với 50% serum hoặc 3.4% BSA

(bovine serum albumin) trong bảo quản Plasmodium berghei và Theileria parva

sporozoites [8,9,10], S cerevisae [11] và vi khuẩn Methylomonas, Methylocococcus [12]

Tinh bột có hiệu quả bảo vệ hơn Me2SO (Dimethylsulfoxide) hay glycerol

b) Trehalose

Trehalose (α-D- glucopyranosyl [1-1]-α-D-glucopyranoside) là một đường đôi không khử gồm 2 phân tử đường glucose gắn với nhau bởi liên kết α - (1,1) – glycoside Trehalose ban đầu được tìm thấy trong lúa mạch đen [68] Hiện nay, Trehalose có mặt rộng rãi trong tự nhiên và được tìm thấy trong rất nhiều dạng cơ thể sống như vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, côn trùng, động vật không xương sống và thực vật Nó được sử dụng như

là nguồn năng lượng và nguồn cacbon và tham gia vào quá trình trao đổi chất Tuy nhiên chức năng quan trọng nhất của trehalose là khả năng bảo vệ tế bào sinh học khỏi các tác động của môi trường gây ra bởi nhiệt, lạnh, oxi hóa, [13] Trehalose đã được sử dụng thành công ở nồng độ từ 5 – 19% (trung bình 10%) như là một CPA (Cryoprotectant Additive)

cho virus [14], S.cerevisae [16,15], nấm men ưa lạnh [17], Lactobacillus bulgaricus [18],…

Cơ chế bảo vệ của trehalose cũng có đã được nghiên cứu riêng biệt cho nấm men

Saccharomyces cerevisae và cho kết quả: hợp chất này vừa là một nguồn dự trữ cacbon

quan trọng trong quá trình bảo quản lạnh đông, vừa là chất bảo vệ hệ thống cytosol chống lại những điều kiện bất lợi như sự sốc nhiệt (giảm hoặc tăng nhiệt độ đột ngột), sốc thấm qua khi môi trường không có thức ăn Dựa vào hai chức năng trên mà trehalose được tin dùng trong sản xuất nấm men thương mại [20]

c) Dextran

Dextran là một poly-α-d-glucosides có nguồn gốc từ vi sinh vật glycosizit [69] Dextran đã được sử dụng ở nồng độ 5 – 15 % (trung bình 9%) so với nồng độ chất khô để

bảo vệ vi khuẩn E.coli đông lạnh [21] Dextran (5%) có khả năng làm tăng sự sống sót của chủng Pseudomonas F8 khi lạnh đông sâu trong muối có nồng độ từ 2 – 8% [22] Dextran (5%) cũng được sử dụng cho loài rong Encephalitozoon intestinalis [25] Khi kết hợp

dextran với Me2SO sẽ bảo vệ tốt cho Pyropia yezoensis [23] Khả năng polymer hóa dextran

với sorbitol đã được đề xuất để kết hợp với nhau thành chất bảo vệ Dextran là chất không

gây độc tố cho vi sinh vật và đã được kiểm chứng trên vi khuẩn E.coli [24]

d) Lactose

Lactose là một disaccharide gồm: galactose và glucose được thu chủ yếu từ sữa (2 – 8%) [70] Lactose đã được sử dụng thành công ở nồng độ 1 – 10% (trung bình 8%) nhằm

cung cấp khả năng bảo vệ tốt hơn glycerol cho giống Lactobacillus lactic khi lưu trữ ở -20

– -70oC [26] Lactose cũng đã được sử dụng có hiệu quả cho vi khuẩn E.coli lạnh đông [27], Lactobacillus delbrueckii [28], S.cerevisae, nhưng lại ít ảnh hưởng đến khả năng bảo

vệ cho Streptomyces tenebrarius [29] Khi kết hợp lactose (5%) với glycerol (10%) đã cho

thấy khả năng bảo vệ tốt hơn (tốt hơn khi chỉ sử dụng glycerol và Me2SO) đối với S

cerevisae, Pseudomonas aureofaciens và Streptomyces tenebrarius [29]

e) Saccharose

Saccharose là một hợp chất disaccharide gồm: glucose và fructose được thu từ thực vật có công thức C12H22O11 [71] Saccharose đã được sử dụng ở nồng độ 1 – 68% (trung bình 10%) nồng độ chất khô được sử dụng khá thường xuyên trong bảo quản lạnh đông vi

sinh vật Khả năng bảo vệ được theo dõi bởi Keith trong một thời gian dài đối với Bacillus

Subtilis, B megaterium, Proteus và Micrococcus [30] Saccharose được sử dụng với nhiều

nồng độ khác nhau trong việc bảo vệ virus như E.coli [26], Enterobacter aerogense,

Methanococcus vannielli… [31] Thêm vào đó, saccharose (5%) đã được báo cáo là bảo vệ

tốt hơn so với glycerol (10%) khi bảo quản ở -20 – -70oC [26]

f) Glucose

Glucose là một loại đường đơn giản có công thức phân tử C6H12O6 chủ yếu được tạo

ra bởi thực vật và hầu hết các loại tảo Glucose là một nguồn dinh dưỡng quan trọng ttrong chuyển hóa năng lượng ở sinh vật [72] Glucose đã được sử dụng ở nồng độ 1 – 18% (trung bình 4%) nhằm cải thiện khả năng sống sót của vi khuẩn khi bảo quản ở nhiệt độ -20oC [30] Glucose đã cho thấy hiệu quả khi sử dụng cho một số chủng vi sinh vât như

E.aerogense [31], nấm men [32], P berghei [33], Puccinia spores [34], … Hỗn hợp của

glucose (8%) kết hợp với Me2SO (10%) đã được nghiên cứu và cho thấy bảo vệ tốt một số loài nấm

1.2.2 Peptide và dẫn xuất amino axit

loài vi sinh vật như Pseudomonas và S cerevisae [35]

Glutamat (Mono Sodium Glutmat) là một chất được sử dụng trong thực phẩm như

là một chất tăng hương vị với hương vị umami [74] Glutamat được khảo sát ở nồng độ 1 – 5% và thường được kết hợp với các chất khác như glycerol, sữa và đã cho thấy khả năng

bảo vệ chi tỏa như: Scenedesmus, Chlorella, Nitzschia và Phaeodactylum [29, 37]

1.2.3 Keo

Gum acacia hiện nay đang được sử dụng là chất bảo vệ đại diện cho nhóm chất keo [19] Acacia là một polymer kết hợp từ galactose, rhamnose, arabinonse và axit glucoronic với nồng độ 2 – 10% đã được chứng minh có khả năng bảo vệ tốt hơn glycerol, Me2SO hay

lactose đối với chủng Streptomyces plantensis [36]

1.2.4 Ancol và dẫn xuất

a) Glycerol

Glycerol là phụ gia bảo vệ lạnh được sử dụng rộng rãi trong công nghệ vi sinh [38] Khả năng bảo vệ của glycerol được phát hiện từ rất sớm bởi Keith [30] Về sau, glycerol được sử dụng với nồng độ 2 – 55% (trung bình 10%) cho việc bảo quản lạnh đông một số

chủng virus, vi khuẩn, nấm sợi, nấm men, tảo, động vật nguyên sinh [39,40] Mặc khác, glycerol cũng cho thấy khả năng bảo vệ kém hoặc không bảo vệ ở một số chủng vi khuẩn Đồng thời glycerol cũng gây độc cho một số chủng vi sinh vật [12, 41]

b) Sorbitol

Sorbitol đã được sử dụng trong bảo quản vi sinh vật với nồng độ 1 – 36% (trung

bình 9%) [25] Một số nghiên cứu cho thấy sorbitol (10%) nâng cao khả năng sống sót của

S exiguous kể khả khi tiến hành 20 chu kì lạnh - rã đông, khả năng này tương tự như khi

dùng Me2SO (10%) và tốt hơn glycerol [42] Sorbitol được sử dụng để bảo vệ tế bào S.cerevisae Sorbitol (3,6%) đã được nghiên cứu kết hợp với glycerol (17,5 hoặc 19%) để bảo vệ một số chủng vi sinh vật [43, 44]

1.2.5 Các chất khác

a) Yeast extract

Yeast extract là một hỗn hợp bao gồm 11% nito tổng, 3% phosphate, 12% tro, 1% muối và vitamin (nicotinic acid, riboflavin và một số hợp chất khác) [19] Khi sử dụng ở nồng độ 0.25 – 5% (trung bình 0.5%) hợp chất này đã cho thấy khả năng tương tự như glycerol, Me2SO và rất nhiều phụ gia bảo vệ khác trong việc bảo vệ vi khuẩn lactic [46, 47] Yeast extract cũng là một phụ gia hỗ trợ tốt khi kết hợp với các chất khác trong việc bảo quản lạnh đông nấm men [49] và sinh vật nguyên sinh [48]

b) Malt Extract (nước chiết malt)

Malt extract là một hỗn hợp thường bao gồm 52% maltose, 20% glucose, 15% dextrin, 6% cacbohydrates khác và 5% protein [19] Phụ gia này đã được sử dụng với nồng

độ 0.5 – 20% (trung bình 2.5%) cho thấy những kết quả tốt trong việc bảo quản vi khuẩn lactic [46] Malt extract cũng được coi là phụ gia hỗ trợ cho các phụ gia khác và đã cho thấy hiệu quả trong bảo vệ nấm men [49, 50], nấm sợi [51]

c) Skimmed milk (sữa gầy)

Sữa gầy (sữa đã tách béo) đã được sử dụng ở nông độ 1 – 10% (trung bình 10%) trong bảo quản vi sinh vật và thường xuyên hơn trong bảo quản lạnh đông, đôi khi kết hợp với một số phụ gia khác [52] Keith đã mô tả quá trình bảo quản lạnh đông của sữa gầy ảnh

hưởng đến vi khuẩn E.coli khi làm đông ở nhiệt độ -20oC [30] Sữa gầy cũng được sử dung

cho bảo quản các loài vi sinh vật như: Leptospira interrogans, mycroplasma, Pasteurella

multocida và vi khuẩn lactic [53] Một khả năng bảo vệ tốt hơn khi tiến hành kết hợp sữa

gầy (10%) và glycerol (10%) đã được chứng minh trên S.cerevisae, Debaryomyces hanseni,

[54]…

d) Mật ong

Mật ong là một chất thực phẩm ngọt được tạo ra bởi ong và một số côn trùng có liên quan với công thức là monosaccharide fructose và có vị ngọt như đường saccharose [75] Mật ong (10%) đã từng được sử dung và đã cho thấy khả năng bảo vệ tốt trong việc bảo

quản Acetobacter và Gluconobacter [55, 56, 57]

1.2.6 Me 2 SO

Dimethylsulfoxide (Me2SO) là một hợp chất thuộc nhóm Sulfoxide đã được giới thiệu là một chất bảo vệ lạnh có hiệu quả, nhanh chóng và mang tính toàn cầu Nồng độ của

Me2SO đã được khảo sát ở 1 – 32% (trung bình 10%) Me2SO đã được chứng minh là tốt

hơn glycerol trong việc bảo quản các chủng vi sinh vật: virus, vi khuẩn E.coli, nấm men

Lipomyces starkeyi, Saccharomyces exiguus, Candida bogoriensis, nấm sợi Neurospora crassa, Sclerospora sorghi, kể cả Pezizales, Volvariella volvacea [19]

1.2.7 Chất chống oxi hóa

Arscobic acid (vitamin C) là tác nhân chống oxi hóa hiệu quả và hiệu quả của nó dường như liên quan đến sự ức chế quà trình oxi hóa màng lipid nhằm giảm sự ức chế do thẩm thấu gây ra và sốc nhiệt ảnh hưởng đến sự sống sót của tế bào (Castrol et al 1996)

Nhờ khả năng này mà vitamin C được sử dụng như là một chất bảo vệ vi khuẩn lactic cho

quá trình đông khô đồng thời tăng khả năng sống sót của vi khuẩn khi bảo quản lạnh (Zárate

và Nader – Marcia 2006) [20]

1.3 Tổng quan về ứng dụng chế phẩm nấm men sử dụng cho bột nhào lạnh đông

1.3.1 Cơ sở của quá trình lạnh đông thực phẩm

Sự phân chia khái niệm này chỉ mang tính tương đối tùy theo nhiệt độ và được chia theo các thang nhiệt độ sau:

Dựa theo quá trình làm lạnh đông người ta chia chúng thành ba loại như sau [58]:

ít nên có kích thước lớn, dễ gây nên sự cọ xát làm rách màng tế bào và phá hủy cấu trúc mô

tế bào Khi đưa sản phẩm lạnh đông ra tan giá thì lượng dịch bào bị thoát làm giảm dinh dưỡng của sản phẩm

b) Phương pháp làm lạnh đông nhanh

Phương pháp làm lạnh đông nhanh thường được áp dụng trong môi trường không khí hoặc lỏng Môi trường lỏng thường dùng là các dung dịch muối (hoặc hỗn hợp muối)

để nhiệt độ đóng băng của dung dịch càng thấp càng tốt Làm lạnh đông trong môi trường lỏng tuy có hệ số cấp nhiệt lớn (α), thời gian ngắn nhưng dễ gây bẩn và làm hỏng thiết bị Làm lạnh đông trong môi trường không khí khi t không khí <= -35oC với vận tốc không khí

Vkhông khí = 3 – 4 m/s Các phòng làm lạnh đông nhỏ với t không khí <= -40oC, với V không khí =

5 m/s Khi sử dụng không khí có nhược điểm sau: hệ số cấp nhiệt α nhỏ, α = 6 – 8 kcal/m2.h.K khi ở trạng thái đối lưu tự nhiên Để khắc phục ta có thể tăng vận tốc không khí lên nhưng α tăng cũng không nhiều Sản phẩm làm lạnh đông nhanh do có nhiều tinh thể đá được tạo thành ở trong tế bào và gian bào với lượng rất nhiều và kích thước tinh thể rất bé nên không làm rách màng tế bào và cấu trúc mô vì vậy có thể giữ được tốt chất lượng ban đầu của sản phẩm

c) Phương pháp làm đông cực nhanh

Cùng với sự phát triển của kỹ thuật lạnh, kỹ thuật làm lạnh đông cực nhanh cũng được áp dụng Làm lạnh đông cực nhanh thường được tiến hành trong môi trường lỏng, nitơ lỏng, freon lỏng hoặc một số khí hóa lỏng khác Thời gian làm lạnh đông cực nhanh sản phẩm chỉ trong 5 – 10 phút (chỉ bằng khoảng 1/6 thời gian làm lạnh đông nhanh), do rút ngắn thời gian nên làm lạnh đông cực nhanh Sản phẩm làm lạnh đông cực nhanh hầu như giữ được nguyên vẹn phẩm chất tươi sống của sản phẩm ban đầu Đối với nấm men thì

nguyên nhân của việc đóng băng cực nhanh trong nhân tế bào, dẫn đến khả năng thẩm thấu của nước bên trong tế bào không xảy ra

1.3.2 Ứng dụng chế phẩm nấm men chịu lạnh sử dụng cho sản xuất bột nhào lạnh đông

a) Quy trình sản xuất bột nhào lạnh đông

Hình 1 5 Sơ đồ quy trình sản xuất sản phẩm bột nhào lạnh đông

[59, 4]

b) Thuyết minh quy trình

Hỗn hợp nguyên liệu gồm: bột mì, muối, men, phụ gia và nước được cho vào cối đánh từ tốc độ thấp đến cao dần đến khi thu được khối bột nhào dẻo, dai, mịn, đồng nhất, không dính Yêu cầu của giai đoạn nhào bột là phải trộn đều các nguyên liệu theo đúng công thức, tạo điều kiện cho protein của bột mì kết hợp với nước để tạo mạng gluten ướt

Khối bột nhào được chia ra thành từng mẫu có khối lượng theo quy định đối với từng loại

Sau khi chia cấu trúc bột nhào bị phá, phải tiến hành vê lại (thường là vê tròn) để

ổn định cấu trúc, nếu vê tốt bánh sẽ nở đều và giữ được hình dạng theo yêu cầu

Sau khi chia và vê tròn xong, cục bột được để yên khoảng 5-10 phút nhằm phục hồi khung gluten và tính chất vật lý của bột nhào Thời gian này gọi là thời gian lên men

ổn định sơ bộ

Sau khi lên men ổn định sơ bộ, cục bột được cán và tạo hình theo ý muốn

Sau khi tạo hình, bột nhào được bao gói, đưa đi làm lạnh đông và bảo quản lạnh đông ở nhiệt độ thấp hơn -18oC, yêu cầu nhiệt độ phòng bảo quản lạnh đông không được dao động nhiều

1.3.3 Ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến nấm men

Trong sản xuất bột nhào lạnh đông, sự sống sót của nấm men và khả năng giữ khí là những vấn đề chính yếu Quá trình bảo quản lạnh đông gây ra sự tổn thất đáng kể số lượng

tế bào nấm men sống, với khoảng một nửa số tế bào nấm men ban đầu không còn sống sót sau khoảng 90 ngày bảo quản lạnh đông [60], điều này được giải thích vì dưới áp suất thẩm thấu khi bảo quản lạnh đông, nồng độ các chất hữu cơ bị tăng lên vì nước đóng băng, dẫn đến sự tự phân của các tế bào nấm men [19]

Trong quá trình lên men của bột nhào, nấm men tạo khí CO2 và các chất tạo hương

vị khác Khả năng tạo khí phụ thuộc vào chủng nấm men, số lượng tế bào nấm men, hoạt tính của nấm men và lượng đường có thể lên men Với nồng độ 1% đường trong bột mì là không đủ cho nấm men phát triển Chính vì vậy cần phải tăng cường lượng đường tạo ra từ tinh bột dưới tác dụng của enzym α và β - amylase

Khả năng sinh khí của nấm men cũng bị ảnh hưởng bởi quá trình bảo quản lạnh đông Đặc biệt là bị ảnh hưởng bởi tốc độ làm lạnh đông và rã đông, nhiệt độ và thời gian bảo quản lạnh đông, chu kỳ làm lạnh - rã đông Tốc độ làm lạnh đông nhanh sẽ làm giảm khả năng sinh khí của nấm men [61] và giảm số lượng tế bào nấm men sống sót

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu

1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước ngoài

Năm 1991, J.-F.Berny và G.L.Hennebert đã nghiên cứu bảo quản Saccharomyces

cerevisiae trong 93 môi trường huyền phù chứa polyme, đường, albumin, sữa, mật ong,

polyol, các axit amin đơn lẻ hoặc kết hợp Tỷ lệ sống sót của các tế bào Saccharomyces

cerevisiae tăng từ 30% lên 96-98% bằng cách sử dụng môi trường bảo vệ thích hợp chứa

10% sữa gầy với 2 hợp chất trong mật ong, natri glutamat, trehalose hoặc raffinose trong quá trình sấy thăng hoa được tiến hành tại tốc độ làm mát 3°C/phút

Năm 1999, P Lodato, M Segovia de Huergo và M P Buera nghiên cứu về khả năng tồn tại và tính ổn định nhiệt của chủng nấm men đông khô liên quan đến một số tính chất vật lý của ma trận trong các tế bào được sấy thăng hoa Các mẫu của chế phẩm với các dung dịch của các thành phần polyvinylpyrrolidone, maltose, trehalose, maltodextrin, hoặc hỗn hợp maltodextrin và trehalose so sánh với các chất đối chứng không có phụ gia được sấy thăng hoa Khả năng được xác định trước và sau khi sấy thăng hoa và sau khi xử lý nhiệt (100 phút ở 70°C) Bổ sung trehalose, PVP, maltose hoặc 1,8-kDa maltodextrin, hỗn hợp maltodextrin và trehalose tăng khả năng sống sót so với đối chứng

Năm 2009, R Sidari và A Caridi đã nghiên cứu bảo quản nấm men rượu thương mại Saccharomyces cerevisiae ở -20°C trong môi trường glycerol-based có hoặc không thêm vào 1g/L axit ascorbic (Asc) và/hoặc 100 mg/L (±)-catechin Kết quả nghiên cứu cho thấy các môi trường có chứa axit ascorbic duy trì khả năng tồn tại của nấm men tốt hơn so với ba loại còn lại

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta, chưa thấy có công trình nghiên cứu nào về sản xuất nấm men dùng cho bánh mì từ bột nhào lạnh đông Chỉ có nghiên cứu sử dụng phương pháp bảo quản nấm men Saccharomyces cerevisiae và các chất bảo vệ được thêm vào trong quá trình bảo quản

Năm 2011, Trần Thị Xô và Ngô Thị Minh Phương đã nghiên cứu về phương pháp bảo quản nấm men Saccharomyces cerevisiae và rút ra kết luận là phương pháp đông khô cho tỉ lệ nấm men sống sót cao hơn phương pháp lạnh sâu và sấy chân không Sử dụng chất bảo vệ là sữa gầy 10% cho tỉ lệ sống sót sau 2,5 tháng bảo quản là 0,89% Hoạt lực nấm men có giảm nhưng giảm không đáng kể sau 2,5 tháng, đạt trên 90% so với ban đầu

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, hóa chất và thiết bị nghiên cứu

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Men tươi: Hiệu Cát Tường – Do công ty TNHH Liên doanh Saf-Việt - Tỉnh Long

An sản xuất

Bột mỳ: Non Nước do công ty TNHH Interflour Việt Nam sản xuất

2.1.3 Hóa chất sử dụng

Men khô: Hiệu Mauri – Do Công ty TNHH AB Mauri Việt Nam

Tinh bột xuất xứ Việt Nam

Peptone xuất xứ Việt Nam

Gelatin xuất xứ Việt Nam

Natri Glutamat xuất xứ Việt Nam

Gum Acacia xuất xứ Ấn Độ

Ziboxan F80 xuất xứ Ấn Độ

Carragenan xuất xứ Ấn Độ

Guar Gum xuất xứ Ấn Độ

Cellulose Power xuất xứ Ấn Độ

Mạch Nha xuất xứ Ấn Độ

Sữa gầy xuất xứ Australia

Nước chiết Malt 13oBx

2.1.4 Thiết bị phục vụ nghiên cứu

Máy sấy thăng hoa xuất xứ Trung Quốc

Máy trộn bột đánh trứng 30l gạt tay xuất xứ Trung Quốc

Lò nướng bánh mì đối lưu xuất xứ Việt Nam

Tủ ủ bột 16 khay xuất xứ Việt Nam

Tủ đông Sanaky xuất xứ Việt Nam

Máy hút chân không xuất xứ Việt Nam

Máy tách ẩm nhanh (máy sấy hồng ngoại) xuất xứ Mỹ

Máy sấy thăng hoa xuất xứ Indonesia

Và một số dụng cụ, máy móc thiết bị thường dùng trong phòng thí nghiệm

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp vật lý

a) Phương pháp xác định độ tro của bột mỳ

Mục đích: Xác định lượng tro có trong bột mỳ

Nguyên tắc: Dùng nhiệt độ cao (500 – 550oC) nung cháy hoàn toàn chất hữu cơ, sau

đó định lượng phần cặn còn lại [76]

Công thức tính hàm lượng tro:

% tro =

Trong đó:

G – Khối lượng chén nung, tính bằng g;

G1 – Khối lượng chén nung + tro tổng số, tính bằng g;

m – Khối lượng mẫu thử, tính bằng g;

100 – Hệ số tính ra phần trăm

Cách tiến hành: Cân chính xác 10 – 15g mẫu thử vào chén nung Đốt từ từ mẫu thử trên bếp điện có lót lưới amiant cho đến khi biến hoàn toàn thành than đen (khi đốt không được để mẫu thử cháy thành ngọn lửa) Cho chén than mẫu thử vào lò nung, nâng nhiệt độ từ từ cho đến 500 – 550oC và giữ ở nhiệt độ đó trong khoảng 6 – 7 giờ

để mẫu thử biến thành tro trắng Sau thời gian này, nếu tro vẫn còn đen, lấy chén nung

ra để nguội, cho thêm vào vài giọt hydroperoxide hoặc acid nitric đậm đặc, rồi tiếp tục nung đến tro trắng

Tắt điện lò nung, chờ cho nhiệt độ hạ bớt, lấy chén tro ra, cho vào bình hút

ẩm, để nguội 30 phút, cân khối lượng Tiếp tục nung ở nhiệt độ trên trong 30 phút, để nguội và cân Tiến hành nung và cân cho đến khi khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp chênh lệch nhau không quá 0,001 g

b) Phương pháp xác định đặc tính hút nước và đặc tính lưu biến của bột mì bằng Farinograph

Mục đích: Phương pháp này dùng farinograph để xác định độ hấp thụ nước của bột

mì và đặc tính nhào trộn của khối bột nhào làm từ bột mì sử dụng quy trình khối lượng không đổi của bột mì hoặc của khối lượng bột nhào [64]

Nguyên tắc: Dùng farinograph để đo và ghi lại độ quánh (consistency) của khối bột nhào được tạo thành từ bột và nước trong khi bột nhào đã trương nở và thay đổi theo thời gian [64]

Đồ thị xuất hiện trên máy tính cung cấp các thông tin thông số đặc tính của bột:

- Độ hấp thu nước đến khi khối bột có độ đặc 500 FU (Water absorption)

- Thời gian trương nở của khối bột nhào (Development time)

- Độ ổn định (Stability)

- Độ xốp mềm (Degree of softening)

c) Phương pháp xác định tính lưu biến bằng Extensograph

Mục đích: Phương pháp này nhằm xác định tính lưu biến của khối bột nhào trong phép thử mở rộng dùng extensograph Đường cong mở rộng được dung để đánh giá chất

lượng chung của bột nhào và độ nhạy của nó để cải tiến các tác nhân [65]

Nguyên tắc: Chuẩn bị khối bột nhào từ bột, nước và muối trong farinograph dưới các điều kiện qui định Tạo hình tròn cho miếng thử và theo khuôn chuẩn của extensograph Sau khoảng thời gian đã định, kéo dài miếng thử và ghi lại lực kéo yêu cầu Ngay sau lần kéo đầu tiên, lặp lại hai lần nữa, các lần thử sau đều tiến hành trên cùng một miếng thử,

cùng khuôn, cùng thời gian nghỉ và cùng độ kéo dài

Kích thước và hình dạng của đường cong thu được cho thấy các đặc tính vật lý của khối bột nhào ảnh hưởng đến đặc tính đứt của khối bột [65]

Đồ thị xuất hiện trên máy tính cung cấp các thông tin thông số đặc tính của bột:

- Độ hấp thu nước đến khi khối bột có độ đặc 500 FU (water absorption)

- Độ bền biến dạng không đổi (Resistance to extension (5 cm))

- Độ bền tối đa (Resistance to extension (Max.))

- Độ giãn dài (Extensibility)

- Năng lượng (Area below the curve (energy))

- Tỉ số (Ratio number (Resistance 5 cm / extensibility))

- Tỉ số tối đa (Ratio number (Max.) (Resistance max / extensibility)

d) Phương pháp đo thể tích bột nhào:

Nguyên tắc: Xác định thể tích bột nhào bằng phương pháp đo trong cốc và sử dụng

nước

Cách tiến hành: Chuẩn bị bột nhào với 1,2% nấm men khô Cho khối bột nhào (khoảng 90g) vào cốc có chia vạch ml Sau 75 phút ủ trong tủ ủ (nhiệt độ 32oC, độ ẩm 69%), lấy ra, đổ nước ngang vạch chia đủ để ngập bề mặt bột nhào, rồi tiến hành đo thể tích nước bằng ống đong

Tính toán: Thể tính của khối bột nhào bằng thể tích nước ngang vạch chia của cốc trừ cho thể tích nước trong ống đong

e) Phương pháp xác định độ ẩm bột mì [Tiêu chuẩn Việt Nam 9706:2013, "Ngũ

cốc và sản phẩm ngũ cốc- Xác định độ ẩm (Phương pháp chuẩn cơ bản)".]

Nguyên tắc: Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến trọng lượng không đổi Cách tiến hành: Nâng nhiệt độ tủ sấy lên khoảng 100-110ºC Cân 5g ruột bánh xé nhỏ cho vào chén sấy Mở nắp chén sấy và đặt vào tủ sấy và giữ ở nhiệt độ 105ºC (thời gian

đạt được nhiệt độ 105ºC kể từ khi cho mẫu sấy vào tủ không quá 10 phút) Tiến hành sấy mẫu trong 3 giờ Sau đó lấy chén sấy ra, đậy nắp, làm nguội trong bình hút ẩm và đem cân

Trong đó: M1 là khối lượng cốc sứ và mẫu trước khi sấy (g)

M2 là khối lượng cốc sứ và mẫu sau khi sấy (g)

M là khối lượng mẫu đem sấy (g)

f) Phương pháp xác định hoạt độ nước của chế phẩm nấm men sau quá trình sấy

[77]

Nguyên tắc: Không một thiết bị nào có thể xác định được hoạt độ nước trực tiếp

mà hoạt độ nước của mẫu được xác định thông qua việc giảm khối lượng của mẫu khi độ

ẩm tương đối của mẫu và độ ẩm của không khí cân bằng với nhau

2.2.2 Phương pháp phân tích hóa lý

a) Phương pháp phân tích gluten ướt bằng phương pháp cơ học

Nguyên tắc: Xác định hàm lượng gluten ướt trong bột mì bắng phương pháp thông thường Phương pháp này áp dụng cho tất cả các loại bột mì và phân loại bột mì

Cách tiến hành: Cân hai mẫu bột, mỗi mẫu 25g, lần lượt tiến hành thí nghiệm từng mẫu Cho bột mì vào bát khuấy bột, rót 13ml nước ở nhiệt độ 20ºC khuấy đều thành một khối đồng nhất Vê khối bột thành hình cầu Cho khối bột vào chén và đậy chén bằng tấm kính Để yên trong 20 phút ở nhiệt độ phòng Sau đó rửa gluten bằng cách đổ 1-2 lít nước vào trong chậu có chứa khối bột vừa ngâm vừa tách tinh bột Tiến hành rửa liên tục, tránh làm mất gluten theo tinh bột trong quá trình rửa Thay 3 – 4 lần tùy theo mức độ tinh bột

có trong nước rửa Phải đổ nước rửa tinh bột qua rây để giữ lại gluten vụn Sau đó vê khối gluten và dùng tay bóp khối gluten, nước từ khối gluten được nhỏ vào cốc thủy tinh đựng nước cất Nếu nước trong cốc trong thì việc rửa gluten đã kết thúc Sau đó dùng khăn xô thấm gluten đến khô Cân gluten đã ép khô độ chính xác đến 0,01g

Tính toán: Hàm lượng gluten ướt(X, %) được tính theo công thức sau:

100 5 2

k

M

Trong đó: Mk là khối lượng gluten đã ép khô (g)

Kết quả là kết quả trung bình cộng của hai kết quả làm thí nghiệm tính chính xác đến 0,1% Chênh lệch giữa hai kết quả xác định không được quá 0,3% Nếu kết quả xác định quá 0,3% thì phải tiến hành thí nghiệm lại

b) Phương pháp xác định hàm lượng gluten khô và khả năng hút nước của gluten

Nguyên tắc: Hàm lượng gluten được sấy khô theo phương pháp sấy đến khối lượng không đổi

Cách tiến hành: Nâng nhiệt độ tủ sấy lên khoảng 100-110ºC Cho gluten ướt vào chén sấy Mở nắp chén sấy và đặt vào tủ sấy và giữ ở nhiệt độ 105ºC (thời gian đạt đượ nhiệt độ 105ºC kể từ khi cho mẫu sấy vào tủ không quá 10 phút) Tiến hành sấy mẫu trong

60 phút Sau đó lấy chén sấy ra, đậy nắp, làm nguội trong bình hút ẩm và đem cân Lặp lại quá trình sấy trên một vài lần, mỗi lần 30 phút cho đến khi khối lượng không đổi

Tính toán:

1 Hàm lượng gluten khô (X1, %) được tính theo công thức sau:

X1= × 100% (2.5)

Trong đó: m là khối lượng gluten ướt

m1 là khối lượng của hộp sấy và gluten ướt trước khi sấy (g)

m2 là khối lượng của hộp và gluten khi sấy (g)

2 Khả năng hút nước của gluten (X2) được tính theo công thức sau:

m2 là khối lượng của gluten sau khi sấy (g)

c) Xác định chất lượng gluten ướt

Nguyên tắc: Thông qua màu sắc, tính chất của gluten ướt có thể phân loại các hạng bột mì Có các chỉ tiêu đánh chất lượng gluten ướt như sau:

Màu sắc: Màu sắc của gluten được xác định theo những mức độ sau:

- Bột thượng hạng hoặc bột cao cấp có màu gluten ướt trắng ngà đồng nhất

mm

- Bột hạng I có màu gluten ướt vàng ngà

- Bột xấu có màu gluten ướt vàng tối hoặc sẫm

2.2.3 Phương pháp phân tích vi sinh

a) Xác định số lượng nấm men khô sau khi sấy thăng hoa:[63]

- Tiếp tục pha loãng như trên cho đến độ pha loãng thích hợp

- Lấy 0,1 ml dịch tế bào nấm men ở các nồng độ thích hợp, trải đều lên mặt thạch của đĩa petri bằng que trang (đã tiệt trùng bằng cồn), mỗi nồng độ trải đều lên 3 đĩa Ủ các đĩa thạch này ở 30ºC trong 2 ngày

- A: số khuẩn lạc trung bình/ đĩa

- D: độ pha loãng

- V: thể tích huyền phù tế bào cho vào đĩa (ml)

b) Xác định số lượng nấm men khô trong bột nhào

- Lấy 0,1 ml dịch tế bào nấm men ở các nồng độ thích hợp, trải đều lên mặt thạch của đĩa petri bằng que trang (đã tiệt trùng bằng cồn), mỗi nồng độ trải đều lên 3 đĩa Ủ các đĩa thạch này ở 30ºC trong 2 ngày

- A: số khuẩn lạc trung bình/ đĩa

- D: độ pha loãng

- V: thể tích huyền phù tế bào cho vào đĩa (ml)

2.3 Bố trí thí nghiệm

Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Hình 2 1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

2.3.1 Thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của công thức các chất bảo vệ đến sự sống sót của nấm men

2.3.1.1 Thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của công thức gồm một chất bảo vệ đến sự sống sót của nấm men