Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất sữa chua, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất sữa chua, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất sữa chua, Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN VI SINH THỰC PHẨM

ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CHẾ BIẾN

SỮA CHUA

Họ và tên sinh viên:

Lớp: DH06BQ Ngành: BQ& CB NÔNG SẢN THỰC PHẨM Niên khóa: 2006-2010

Tháng 10/2008

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 2

I.1 Đặt vấn đề 2

I.2 Mục đích 3

I.3 Yêu cầu 3

CHƯƠNG: II NỘI DUNG 3

I Các loại sữa chua Vinamilk có mặc trên thị trường 3

I.1 Sữa chua đặc 3

I.2 Sữa chua uống 5

II.Sản xuất sữa chua 6

II.1 Nguyên vật liệu 6

II.1.1 Sữa 6

II.1.2 Vi sinh vật 9

II.1.2.1 Lactobacillus delbruekii spp bulgaricus 9

II.1.2.2 Streptococcus spp thermophilus 11

II.1.3 Các chất cần thiết khác 13

II.2 Cách làm sữa chua 13

II.2.1 Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống 13

II.2.2 Thuyết minh qui trình 14

II.2.2.1 Chuẩn hóa 14

II.2.2.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô 14

II.2.2.3 Bài khí 15

II.2.2.4 Đồng hóa 16

II.2.2.5 Xử lý nhiệt 16

II.2.2.6 Cấy giống vi khuẩn lactic 16

II.2.2.7 Hoạt hóa giống 17

II.2.2.8 Phối trộn 18

II.2.2.9 Rót sản phẩm 18

II.2.2.10 Lên men 18

II.2.2.11 Làm lạnh 19

II.2.2.12 Bảo quản 19

II.3 Tiêu chuẩn chất lượng sũa chua đặc 19

II.3.1 Các chỉ tiêu lý hóa 19

II.3.2 Các chỉ tiêu vi sinh 20

III Các biến đổi hóa sinh và sinh học diễn ra trong quá trình lên men lactic 20

IV Sự thay đổi thành phần của sữa trong quá trình lên men sữa chua 23

IV.1 Biến đổi đường sữa (lactose) 23

IV.2 Biến đổi proten sữa 24

V Các yếu tố ảnh hưởng đén quá trình lên men 25

và dạ dày cũng dung nạp rất dễ dàng Các yếu tố hỗ trợ tiêu hóa trong sữa chua tốthơn hẳn sữa tươi Ăn sữa chua cũng giúp bổ sung sinh tố B, vitamin rất cần thiếtcho cảm giác ngon miệng, giúp cơ thể được cung cấp đủ dinh dưỡng.Tính axitcũng được tìm thấy trong bơ sữa nhưng axit lactic thì chỉ có trong sữa chua Sữachua cũng rất giàu các vi khuẩn có ích cho cơ thể và mang lại nhiều lợi ích thiếtthực cho sức khỏe Nó giúp giảm cân và nhiều vấn đề phát sinh Đã có nhữngnghiên cứu cho thấy việc ăn sữa chua 3 lần/tuần sẽ giúp sống thọ hơn những ngườichỉ ăn sữa chua có 1 lần/tuần nhờ hệ miễn dịch được tăng cường Khuẩn sữa có

khả năng giúp ngăn ngừa chứng viêm khớp[2].Ngoài ra sữa chua còn có rất nhiều

công dụng đối với sức khỏe con người: Giảm Cholesterol,hạn chế rối loạn đường

ruột, làm tăng interferon,giảm viêm loét dạ dày, ngăn ngừa loãng xương[3] Vì

được biết sữa chua có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe nên em đi sâu vào tìm hiểu

xem cách làm sữa chua như thế nào, tại sao nĩ lại cĩ nhiều cơng dụng tốt đối vớisức khỏe như vậy.

I.3 YÊU CẦU

Hiểu rõ từng bước trong qui trình, và sự hoạt động của hệ thống vi sinh vậtdùng làm sữa chua

Hãng Vinamilk có 3 mặt hàng sữa chua đặc:

+ Sữa chua trắng

2500đ

+ Sữa chua có bổ sung mứt dâu 3000đ

+ Sữa chua có bổ sung hương trái cây 3000đ Sữa chua Plus là sản phẩm sữa chua mới có bổ sung

canxi, chất xơ, và rất ít béo

Sữa chua này có tác dụng:+ Tăng cường hấp thụ canxiđồng thời đốt cháy lượng mỡ dư

+ Trị các bệnh về đườngtiêu hoá

+ Giảm cholesterol, chốngbéo phì, ngăn ngừa ung thư

+ Tăng cường hệmiễn dịch của cơ thể

Giá 1 hộp: 3000đ

Kefir là một laoi men vi sinh vật rất có lợi cho cơ

thể:

+ Ức chế vi khuẩn gây bệnh đường

+ Kích thích hệ thống miễn dịch, sản

+ Giảm cholesterol có trong máu

+ Giảm stress, bớt căng thẳng do cóđộ rượu nhẹ

Giá 2000đ 1 hộp

đường

I.2 Sữa chua uống:

Sữa chua YaO được sản xuất từ nguồn sữa tươi

giàu dinh dưỡng kết hợp với nước ép trái cây tươi, đượclên men lactic tạo thành một loại nước uống thơm ngon,bổ dưỡng hộ trợ và kích thích hoạt động tiêu hoá củabé mỗi ngày Đặc biệt, còn có bổ sung thêm Canxi,vitamin C đảm bảo sự phát triển tối ưu về chiều cao vàtăng cường sức đề kháng cho bé

Sữa chua YaO được đóng trong chai nhựa 110 ml với cáchương vị : cam, dâu, và trái cây

Sữa chua uống tiệt trùng Yomilkđược chế biến từ sữa bò tươinguyên chất và nước ép tráicây tươi Yomilk có hương vị thơmngon giúp bạn có những giâyphút thoải mái và sảng khoáiđồng thời còn cho bạn một vóc dáng khẻo đẹp, tínhcách năng động

Yomilk có 4 hương vị: cam, dâu, chanh, trái cây vớihộp giấy 180 ml

Sữa chua tiệt trùng Yomilk * được sản xuất từ sữabò tươi nguyên chất, men lactic và nước ép trái câytươi Đặc biệt có bổ sung thêm chất xơhoà tan đượcchiết xuất từ thực vật, có tác dụng hỗ trợ đường tiêuhoá hoạt động tốt hơn, giúp bạn luôn có làn da mịn

màng, thân hình cân đối đồng thời mang đên cho bạnvẻ đẹp tự nhiên.

Yomilk* có 4 hương vị : cam, dâu, chanh, và trái cây

II.SẢN XUẤT SỮA CHUA

II.1 Nguyên vật liệu

II.1.1 Sữa

Sữa chua được làm từ sữa bị, sữa trâu,

sữa dê, sữa cừu và cả từ đậu nành Nhưng loại

được sản xuất cơng nghiệp nhiều nhất được làm

từ sữa bị Cĩ thể dùng sữa nguyên kem, sữa

tách béo một phần hoặc sữa gầy Để đảm bảo

cho các vi sinh vật lên men sữa chua (thường gọi là men) phát triển được thìnguyên liệu sữa phải đáp ứng các điều kiện sau:

-lượng vi sinh vật thấp

-khơng chứa dư lượng thuốc kháng sinh, hĩa chất vệ sịnh, sữa ơi,colostrum,

-khơng chứa các thể sống ăn vi khuẩn (bacteriophages)- thường là các virus

Bảng 1.1 Thành phần của một số loại sữa [5]

Sữa dê 3,6 2,7 0,9 4,

Bảng 1.2 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng

của sữa bò

Bảng 1.3 Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng)

0 C V dynes/cm 1/ohm.cm cal/g.oC

6.56.7

15 18 1.0281.03 6

- 0.59

0.54-0.100.20 50

0.0040.00 5

0.9330.95 4

Các thành phần chính Khỏang biến

thiên

Giá trị trung bình

Nước Tổng các chất khô

Lactose Protein Chất béo

Khóang

85.58 9.5

10.51 4.5

phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa (mg/l)

Nguyên

tố Sữa bò Nguyên tố Sữa bò

Zn Si Al Fe Cu I Mn

35

0 51.5

0 31.0

0 51.0

0 10.5

0 05

0 020.06

Mo F Se Cr Co Pb As

0.050 08

0.10.2

0.010 05

0.010 02

0.5.10 31.0.103

0.040 08

0.030 05

Bảng 1 9 Hàm lượng của một số lọai Vitamin trong sữa bò như sau (tính theo mg/l)

Các chủng vi sinh vật dùng trong sản suất sữa chua đặc

II.1.2.1 Lactobacillus delbruekii spp bulgaricus

bulgaricus

[6]

752 x 548 - 163k

Hình ảnh chụp dưới kính hiển vi của Lactobacillus delbrueckii subsp [7]

Lactobacillus là trực khuẩn Gam( + ), không bào tử, catalase âm nó gồm những vikhuẩn lactic hình gậy, lên men đường sinh acid lactic Có thể phân chia vi khuẩnlactic thành 2 loài lên men đồng hình và lên men dị hình Vi khuẩn lactic phân bốrộng rãi trong phân và trông các sản phẩm sữa Những đặc trưng làm cho vi khuẩnlactic đóng vai trò quan trọng trong thực phẩm là:

-Khả năng lên men đường sản sinh nhiều acid lactic làm cho chúng đượcdùng để sản xuất các sản phẩm sữa, acid lactic công nghiệp

- Sự sản sinh khí và những chất bay hơi khác do các loài vi khuẩn lên menđồng dạng làm hư hỏng phẩm chất của thực phẩm như L.fermenti phát triển trongphomat Thụy Sĩ hoặc L.hilgardii hay L.trichodes trong rượu vang

-Chúng không có khả năng tổng hợp phần lớn các loại vitamin chúng cần,

vì thế chúng không thể phát triển tốt trong thực phẩm nghèo vitamin chúng sửdụng vitamin có chứa trong thức ăn

-Sự đề kháng với nhiệt của một số lớn trực khuẩn sữa chịu làm cho chúngtồn tại trong sữa pastơ hóa hoặc hấp bằng các phương pháp khác

-Mọc kém trên các môi trường thông thường của phòng thí nghiệm [8]

Cấu trúc ADN của Lactobacillus delbrueckii subsp [9]

II.1.2.2 Streptococcus spp thermophilus

Streptococcus spp thermophilus

Streptococcus là trực khuẩn Gam (+) có thể phân loại huyết thanh học bằngphản ứng kết tủa theo Lawngxơfin từ typ A đến typ O(với I và J không nêu),nhưng người ta thường chia Streptococcus trong thực phẩm làm 4 nhóm: nhómsinh mủ, nhóm viridans, nhóm lactic, nhóm cầu khuẩn ruột Treptococcusthermophilus thuộc nhóm viridans thường gặp trong phomat và một số loại sữa lênmen như yoghurt , loại vi khuẩn này có thể mọc ở 450C nhưng không mọc được ở

100C [10]

Streptococcus thermophilus là vi khuẩn đại diện cho nhóm ViridansStreptcoccus Tế bào hình cầu họăc hình trứng có đường kính 0.7-0.9 micro,thường kết thành đôi hoặc thành chuỗi dài Đây là loại vi khuẩn Gram dương,catalase âm S.thermophilus là vi khuẩn lên men lactic dị hình ,không phát triểnđược dưới 100C

II.1.3 Các chất cần thiết khác

- Chất tạo ngọt: glucose hoặc đường kính,

- Chất ổn định: gelatin, carboxymethyl cellulose, locust bean gum, Guargum, alginates, carrageenans, đạm sữa đậm đặc

- Hương liệu: cam, dâu, đào, táo,

- Dịch quả cô đặc: có thể dùng thêm cả màu và mùi tự nhiên hay nhân tạo

để tăng cường

II.2 CÁCH LÀM SỮA CHUA

II.2.1 Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống: [11]

II.2.2 Thuyết minh qui trình

II.2.2.1 Chuẩn hóa : Mục đích quá trình chuẩn hóa

là hiệu chỉnh hàm lượng chất béo cho sản phẩm

yaourt Nguyên tắc và phương pháp chuẩn hóa tương tự như trong qui trình công nghệ sản xuất sữa thanh trùng hoặc tiệt trùng Hàm lượng chất béo trong yaourt thành phẩm thường dao động trong khoảng 0,5–3,5%

Bao bì

Sữa Nguyên Liệu

Chuẩn hĩa

Hiệu chỉnh HL chất khơ

Vk Lactic TM

dang Đường khuẩn

Họat hĩa

Hýõng liệu

II.2.2.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô : Theo

Bourgeois và Larpent (1989), tổng hàm lượng chất khô tôí

ưu cho quá trình lên me trong sản xuất yaourt là từ 14 – 16% Thực tế, mỗi nhà sản xuất sẽ chọn một giá trị thích hợp cho sản phẩm của mình Thông thường sưã tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11,5–12,7% Để tăng hàm lượng

chất khô trong sữa tươi, chuẩn bị cho quá trình lên men,

ta có thể chọn một trong những giải pháp thông dụng dươí đây :

+ Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một lượng nhất định Thể tích sữa sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10 – 20% Khi đó, tổng hàm lượng chất khô trong sưã sẽ tăng từ 1,5 – 3,0% Các nhà sản xuất có thể sử dụng thiết bị bài khí, kết hợp cô đặc sưã trong điều kiện chân không hoặc thiết bị cô đặc sưã dạng màng rơi

+ Bổ sung thêm bột sữa gầy vào sữa tươi : hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi

+ Bổ sung thêm sữa cô đặc vào sữa tươi

+ Xử lý sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc

(ultra-filtration) trên thiết bị membrane Dùng sản phẩm không qua màng (retentate) thoát ra từ thiết bị siêu lọc có

hàm lượng chất khô cao sẽ được sử dụng để bổ sung vào sữa tươi Tuỳ thuộc vào nguồn nguyên liệu và thiết bị sẵn có mà mỗi nhà máy sẽ chọn một giải

pháp thích hợp cho việc hiệu chỉnh tổng hàm lượng chấtkhô trong nguyên liệu sữa tươi.

II.2.2.3 Bài khí : Hàm lượng chất khí hoà tan trong

sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt Khi đó, hiệu quả của các quá trình đồng hoá và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa sẽ đượctách bỏ và chất lượng sản phẩm yaourt sẽ tốt hơn Nếu bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ làm giatăng lượng khí hoà tan trong sữa Khi đó, trong qui trình sản xuất bắt buộc phải có quá trình bài khí

II.2.2.4 Đồng hoá : Mục đích của quá trình là tránh

hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩmyaourt

Thông thường, đồng hoá được thực hiện ỡ áp lực 200 – 25bar, nhiệt độ sữa từ 65– 70 0C

II.2.2.5 Xử lý nhiệt : mục đích của quá trình là tiêu

diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzym có trong sữa Ngoài ra, quá trình này còn làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các whey protein Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản

yaourt Theo Bylund Gosta (1995), đó là do -lactoglobulin – thành phần chính trong whey protein-đã tương tác với -casein trong cấu trúc mecille làm cải thiện cấu trúc

đông của yaourt

Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiện trong thiết

bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng Chế độ xử lý là 90 – 95 0C trong 3 – 5 phút

II.2.2.6 Cấy giống vi khuẩn lactic : trong sản xuất

yaourt, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic lên men

đồng hình Hai loài phổ biến nhất là Streptococcus

thermophilus và Lactobacillus bulgaricus Trong thực tế,

chúng có thể sống cộng sinh với nhau (symbiosis) Thôngthường, tỷ lệ giữa cầu khuẩn và trực khuẩn trong canh trường giống là 1:1 hoặc 2:1 Tuy nhiên, tỷ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc vào hoạt tính của chúng sử

dụng và những yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm

Hiện nay, các nhà máy sản xuất yaourt với năng suất lớn thường mua chế phẩm vi khuẩn lactic để sử dụng Như vậy, họ không cần đầu tư chi phí nhân công, nhà xưởng và nguyên liệu cho quá trình giữ giống và nhân giống tại nhà máy

Quá trình hoạt hoá được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hoá được duy trì

ở 43 0C Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 85 – 90 0D

Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hoá, được cấy vàobồn chứa sữa nguyên liệu với tỷ lệ tối thiểu là 0,5% và tối đa là 7%(/) Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt

hoá giống, nếu chưa sử dụng ngay ta cần làm lạnh,

giống để hạn chế sự gia tăng độ chua của canh trường Việc tăng nhanh độ chua của canh trường giống sẽ ức chế hoạt tính lên men của vi khuẩn lactic

Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10 – 12 0 C Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 5 0C

Cần chú ý là khi tiến hành cấy giống, ta nên cho cánhkhuấy của thiết bị hoạt động trong một khoảng thời gian nhấât định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn lactic trong môi trường sữa Nhờ đó, quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn

II.2.2.7 Hoạt hoá giống : để rút ngắn thời gian

lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, các nhà sản xuất thường hoạt hoá vi khuẩn

giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hoá dao

động từ 9 – 12% Trước khi hoạt hoá giống, môi trường cần phải được thanh trùng ở 90 – 95 0C trong thời gian 30 –

45 phút Quá trình hoạt hoá được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hoá được duy trì ở 43 0C Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 85 – 90 0D Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hoá, được cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu với tỷ lệ tối thiểu là 0,5% và tối đa là 7%(/) Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hoá giống, nếu chưa

sử dụng ngay ta cần làm lạnh, giống để hạn chế sự gia tăng độ chua của canh trường Việc tăng nhanh độ chua của canh trường giống sẽ ức chế hoạt tính lên men của

vi khuẩn lactic

Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10 – 12 0C Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 5 0C

Cần chú ý là khi tiến hành cấy giống, ta nên cho cánhkhuấy của thiết bị hoạt động trong một khoảng thời gian nhấât định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn lactic trong môi trường sữa Nhờ đó, quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn

II.2.2.8 Phối trộn : sau khi cấy giống vi khuẩn, môi

trường sữa được đảo trộn đều và gia nhiệt lên đến 43 – 45 0C rồi đưa qua thiết bị rót vào bao bì, đóng nắp

II.2.2.9 Rót sản phẩm : Các thiết bị rót sản phẩm

đều làm việc trong điều kiện vô trùng để tránh nhiễm

vi sinh vật từ môi trường bên ngoài vào sữa Hiện nay, người ta thường sử dụng loại bao bì nhựa với khối lượng sản phẩm 200g/1bao bì

II.2.2.10 Lên men : Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp

sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào phòng lên men Nhiệt độ lên men tối ưu thường là 42 – 43oC Mặc dù sữa được đựng trong các bao bì kín nhưng phòng lên men phải luôn được vệ sinh sạch sẽ Người ta sử dụng không khí vô trùng có qua hệ thống vi lọc membrane để thông khí cho phòng lên men