Bộ công thương

Công nghệ sinh học

Thứ tư, 13/11/2019 | 04:52

Thứ tư, 13/11/2019 | 04:52

Đề án CNSH

Cập nhật lúc 05:42 ngày 14/08/2019

Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sữa chua mắc ca

TÓM TẮT
Sữa chua là sản phẩm giàu giá trị dinh dưỡng và có mùi vị hấp dẫn. Mắc ca là loại quả có giá trị dinh dưỡng cao và có tác dụng tốt cho sức khỏe. Bổ sung nhân mắc ca vào sữa chua có tác dụng làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan cho sản phẩm. Đã xác định được hàm lượng nhân mắc ca 4% là thích hợp để sản xuất sữa chua. Phân tích các chỉ tiêu hóa sinh, vi sinh, cảm quan và đã xác định được hàm lượng chế phẩm sinh học 2%, nhiệt độ lên men 37oC và thời gian lên men 18 giờ là thích hợp để sản xuất sữa chua mắc ca.
Từ khóa: Chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa sinh, chỉ tiêu vi sinh, sữa chua mắc ca.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sữa chua là sản phẩm của quá trình lên men sữa với tác nhân là vi khuẩn lactic. Sản phẩm này giàu giá trị dinh dưỡng và có mùi vị hấp dẫn. Nó còn được xem là loại thực phẩm chức năng và có tác dụng tốt cho sức khỏe như: tăng cường khả năng miễn dịch, ức chế vi sinh vật có hại, hạn chế bệnh đường ruột và cung cấp vitamin cũng như các hoạt chất quý cho người sử dụng… Mắc ca là loại quả có giá trị dinh dưỡng cao và có tác dụng tốt cho sức khỏe. Hàm lượng axit béo không no trong dầu mắc ca lên tới 84%. Đặc biệt axit béo omega-3, omega-7 là những axit béo rất cần thiết và quan trọng đối với con người Do đó việc bổ sung nhân mắc ca vào trong các sản phẩm thực phẩm góp phần làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan của sản phẩm thực phẩm.
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu bổ sung nhân mắc ca vào trong các sản phẩm thực phẩm như bột dinh dưỡng, bánh nhân mắc ca, kẹo mắc ca... Nhưng việc bổ sung nhân mắc ca vào trong sữa để sản xuất sữa chua thì rất ít các công trình nghiên cứu đã công bố. Trong nghiên cứu này đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sữa chua mắc ca, làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình sản xuất sữa chua mắc ca.
II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên vật liệu
Quả mắc ca, thu mua tại tỉnh Sơn La, quả được bóc tách vỏ và thu hồi nhân. Sữa bò tươi Ba Vì đã tách chất béo. Chế phẩm sinh học ở thể lỏng có màu vàng do nhóm nghiên cứu phân lập, tuyển chọn được 3 chủng vi khuẩn lactic Lactobacillus brevis UL127, Lactobacillus brevis UL188 và Lactobacillus brevis UL427 để ứng dụng sản xuất sữa chua mắc ca.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp xác định hàm lượng mắc ca thích hợp: 
Để xác định hàm lượng nhân mắc ca thích hợp bổ sung vào sữa chua, thí nghiệm được bố trí theo các công thức như sau:
Sau đó phân tích, đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm ở các công thức này và đưa ra hàm lượng nhân mắc ca thích hợp để sản xuất.
Phương pháp xác định hàm lượng chế phẩm sinh học thích hợp:
Để sản xuất sữa chua mắc ca, sử dụng chế phẩm sinh học ở các hàm lượng khác nhau và được bố trí thí nghiệm như sau:
Sau đó phân tích, đánh giá chất lượng của các sản phẩm sữa chua mắc ca ở các công thức này và tìm ra công thức phù hợp để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa sinh của sản phẩm
Để phân tích hàm lượng chất khô hòa tan, hàm lượng chất béo sử dụng tiêu chuẩn TCVN 6688-1:2007 [4]. Độ axit được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6509:2013 [5].
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm
Tổng số tế bào nấm men, nấm mốc được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 8275-2:2010 [6], tổng số vi sinh vật hiếu khí theo tiêu chuẩn TCVN 4884:2005 [7], Staphylococcus aureus theo tiêu chuẩn TCVN 4830-1:2005 [8], Salmonella theo tiêu chuẩn TCVN 4829:2005 [9], Coliforms theo TCVN 6848:2007 [10] và Escherichia coli theo tiêu chuẩn TCVN 7924-2:2008 [11].
Phương pháp đánh giá cảm quan của sản phẩm
Để đánh giá chất lượng của sản phẩm sữa chua mắc ca, sử dụng phương pháp cho điểm thị hiếu, được thực hiện với hội đồng gồm 30 người cho mỗi lần thử, những người này có độ tuổi khác nhau từ 18-40 tuổi, cả nam và nữ để nhằm tìm ra sự hài lòng và ưa thích đối với sản phẩm sữa chua mắc ca [3]. Mẫu phân tích gồm: Sữa chua mắc ca. Địa điểm thực hiện: Được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. Tiến hành phân tích: Người thử sẽ nhận được một phiếu phân tích và các mẫu sản phẩm sữa chua mắc ca. Người thử được yêu cầu sắp xếp theo các mẫu thứ tự ưa thích về màu, mùi, vị và trạng thái của sản phẩm, đồng thời cho điểm vào phiếu phân tích.
 
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh hưởng của hàm lượng nhân mắc ca bổ sung vào sữa chua
Để xác định hàm lượng nhân mắc ca thích hợp bổ sung vào sữa chua, tiến hành các thí nghiệm thăm dò với hàm lượng nhân mắc ca là 0%, 2%, 4% và 6% được ký hiệu lần lượt là CT-A, CT-B, CT-C và CT-D. Sau đó tiến hành đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm thị hiếu người tiêu dùng. Kết quả được trình bày ở hình 1.
Hình 1. Kết quả đánh giá tỷ lệ nhân mắc ca thích hợp trong sữa chua
Việc xác định thời điểm bổ sung nhân mắc ca vào sữa chua cũng là một việc rất quan trọng, vì nếu bổ sung nhân mắc ca vào sữa chua không đúng thời điểm sẽ làm cho nhân mắc ca không được phân tán đều trong sản phẩm. Kết quả nghiên cứu cho thấy có 2 thời điểm có thể bổ sung nhân mắc ca vào sữa chua, đó là thời điểm bổ sung nhân mắc ca cùng với sữa, đường và chế phẩm sinh học. Ở thời điểm này khi bổ sung nhân mắc ca vào sữa chua thì thấy nhân mắc ca phân tán không đều và nổi lên bề mặt. Sở dĩ có hiện tượng này là do trong nhân mắc ca có chứa hơn 70% lipid (chủ yếu là các acid béo không no). Thời điểm thứ hai là sau khi lên men được 2 giờ thì bổ sung nhân mắc ca vào sữa chua, thời điểm này sữa chua đang chuyển sang trạng thái xệt, do đó khi bổ sung nhân mắc ca và khuấy trộn đều nhân mắc ca sẽ phân tán đều trong sản phẩm mà không bị nổi lên bề mặt.
Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy mẫu sữa chua mắc ca CT-C có số điểm cao nhất với tổng điểm là 6,5; sau đó là mẫu sữa chua mắc ca CT-D có tổng điểm là 5,3 và mẫu sữa chua CT-A là mẫu có tổng số điểm 4,2 thấp nhất so với các mẫu khác. Mẫu sữa chua mắc ca CT-C được đánh giá cao ở tất cả các chỉ thiêu cảm quan, các thành viên Hội đồng đều cho rằng mẫu này có trạng thái xệt xen lẫn với nhân mắc ca, có màu trắng ngà, có mùi thơm hấp dẫn, vị chua nhẹ xen lẫn với vị ngọt và vị bùi của nhân mắc ca. Vì vậy chọn mẫu CT-C để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.
Ảnh hưởng của chế phẩm sinh học đến sự biến đổi các chỉ tiêu vi sinh của sữa chua mắc ca
Chỉ tiêu vi sinh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của sản phẩm sữa chua. Nếu sản phẩm sữa chua bị nhiễm các vi khuẩn gây hại sẽ làm giảm chất lượng và rút ngắn thời gian bảo quản của sản phẩm. Kết quả xác định ảnh hưởng của chế phẩm sinh học đến sự biến đổi các chỉ tiêu vi sinh được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Ảnh hưởng của chế phẩm sinh học đến sự biến đổi các chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua mắc ca
Trong các công thức trên thì công thức ĐC bị nhiễm vi sinh vật gây hại nhiều nhất, đặc biệt là tổng số vi sinh vật hiếu khí là 6.105 CFU/g. Sữa chua ở các công thức CT-1, CT-3 đều cao vượt tiêu chuẩn TCVN 7030:2002, so với tiêu chuẩn TCVN 7030:2002 thì công thức CT-2 đáp ứng được yêu cầu về chỉ tiêu vi sinh.
Ảnh hưởng của chế phẩm sinh học đến sự biến đổi các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua mắc ca
Cảm quan cũng là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng sản phẩm sữa chua mắc ca. Kết quả đánh giá cảm quan của sản phẩm sau thời gian lên men 18 giờ ở nhiệt độ 37oC được trình bày ở bảng 2.
Bảng 2. Ảnh hưởng của chế phẩm sinh học đến sự biến đổi các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua mắc ca
Kết quả nghiên cứu trong bảng 2 cho thấy quá trình lên men cũng ảnh hưởng rất lớn đến màu sắc, mùi vị và trạng thái của sữa chua mắc ca. Tất cả các công thức đều có trạng thái đặc sánh, cấu trúc mịn; sữa chua ở các công thức CT-1, CT-2 và CT-3 có trạng thái, cấu trúc hấp dẫn hơn công thức ĐC, công thức CT-2 có số điểm cảm quan về trạng thái cao hơn các công thức khác với số điểm là 8,6. Trong quá trình lên men còn tạo ra hương thơm đặc trưng cho sản phẩm sữa chua mắc ca. Công thức CT-2 với tỷ lệ chế phẩm sinh học 2% được đánh giá cao nhất về hương thơm, với tổng số điểm là 8,3, sữa chua ở các công thức khác đều có số điểm về chỉ tiêu hương thơm nhỏ hơn 8. Đối với chỉ tiêu màu sắc, sữa chua ở tất cả các công thức đều có màu trắng ngà hấp dẫn, có số điểm dao động từ 8,2 đến 8,4. Sau thời gian lên men do vi khuẩn lactic sử dụng đường làm cơ chất cho quá trình lên men, tạo ra acid lactic, kết hợp với vị của mắc ca và vị của đường làm cho sản phẩm có vị chua ngọt, bùi hài hòa và hấp dẫn. Sau 18 giờ lên men, sữa chua ở công thức CT-2 có điểm cảm quan về vị cao nhất là 8,3 do sản phẩm có vị chua nhẹ xen lẫn với vị ngọt nhẹ và vị bùi của nhân mắc ca.
Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm sinh học đến sự biến đổi các chỉ tiêu hóa sinh của sữa chua mắc ca
Để xác định nồng độ chế phẩm sinh học thích hợp cho sản xuất sữa chua mắc ca, tiến hành thí nghiệm ở các nồng độ 0%, 1%, 2% và 3%, nhiệt độ lên men là 37oC, thời gian lên men là 18 giờ. Kết quả được trình bày ở bảng 3.
Bảng 3. Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm sinh học đến sự biến đổi các chỉ tiêu hóa sinh của sữa chua mắc ca
Ghi chú: ĐC: không bổ sung chế phẩm sinh học, không bổ sung nhân mắc ca; CT-1: Bổ sung chế phẩm sinh học 1% (mật độ vi khuẩn lactic 2,3.106 CFU/ml), nhân mắc ca 4%); CT-2: Bổ sung chế phẩm sinh học 2% (mật độ vi khuẩn lactic 4,6.106 CFU/ml), nhân mắc ca 4%) và CT-3: Bổ sung chế phẩm sinh học 3% (mật độ vi khuẩn lactic 6,9.106 CFU/ml), nhân mắc ca 4%.
Kết quả nghiên cứu trong bảng 3 cho thấy công thức ĐC không bổ sung mắc ca, không bổ sung chế phẩm sinh học để lên men tự nhiên có hàm lượng chất khô hòa tan, hàm lượng chất béo và độ acid không đạt yêu cầu so với tiêu chuẩn TCVN 7030:2002. Sữa chua ở các công thức CT-1, CT-2 và CT-3 có hàm lượng chất khô hòa tan, hàm lượng chất béo và độ acid đều cao. Tuy nhiên so với tiêu chuẩn TCVN 7030:2002 thì sữa chua ở các công thức CT-1 và CT-3 có độ acid thấp hơn so với tiêu chuẩn. Vì ở công thức CT-1 mật độ vi khuẩn lactic thấp do đó khả năng lên men chậm, hàm lượng acid lactic được sản sinh ra thấp, công thức CT-3 mật độ vi khuẩn lactic dày đặc cũng kìm hàm quá trình lên men và làm giảm hiệu suất lên men. Do đó trong các công thức này chỉ có công thức CT-2 là đáp ứng được tiêu chuẩn TCVN 7030:2002.
Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến sự biến đổi độ acid của sữa chua mắc ca
Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men sữa chua, ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của vi khuẩn lactic, từ đó ảnh hưởng đến sự biến đổi độ acid của sữa chua. Tiến hành khảo sát ở nhiệt độ 28oC, 31oC, 34oC, 37oC và 40oC. Kết quả sự biến đổi độ acid của sữa chua mắc ca được thể hiện ở hình 2.
Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến sự biến đổi độ acid
của sữa chua mắc ca
Kết quả nghiên cứu trong hình 2 cho thấy, ở nhiệt độ lên men 28oC độ acid thu được là 63,9 (ml NaOH 0,1N/100g), nhiệt độ lên men 31oC độ acid thu được là 87,4 (ml NaOH 0,1N/100g), nhiệt độ lên men 34oC độ acid thu được là 94,2 (ml NaOH 0,1N/100g). Đặc biệt là ở nhiệt độ lên men 37oC độ cid thu được cao nhất là 104,6 (ml NaOH 0,1N/100g), nhưng khi tăng nhiệt độ lên men là 40oC thì độ acid có xu hướng giảm xuống, cụ thể ở thời điểm này độ acid thu được là 93,7 (ml NaOH 0,1N/100g). Sở dĩ có hiện tượng này là khi tăng nhiệt độ lên cao sẽ ức chế hoạt động của các vi khuẩn lactic, do đó sẽ làm giảm hiệu suất lên men. Vì vậy chọn nhiệt độ lên men là 37oC để sản xuất sữa chua mắc ca.
Ảnh hưởng của thời gian lên men đến sự biến đổi độ acid của sữa chua mắc ca
Thời gian lên men cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự biến đổi độ acid của sữa chua. Để xác định ảnh hưởng của thời gian lên men đến sự biến đổi độ acid trong quá trình sản xuất sữa chua, tiến hành khảo sát ở các mức 9 giờ, 12 giờ, 15 giờ, 18 giờ và 21 giờ, nhiệt độ lên men là 37oC, nồng độ chế phẩm sinh học là 2%. Kết quả xác định ảnh hưởng của thời gian đến sự biến đổi độ acid của sữa chua mắc ca được thể hiện ở hình 3.
Hình 3. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến sự biến đổi độ acid
của sữa chua mắc ca
Dựa vào hình 3 cho thấy ở thời gian lên men là 9 giờ thì độ acid thu được là 42,7 (ml NaOH 0,1N/100g), khi tăng thời gian lên men lên 12 giờ thì độ acid thu được là 67,2 (ml NaOH 0,1N/100g). Độ acid có xu hướng tăng dần theo thời gian lên men và đạt cực đại ở thời gian lên men 18 giờ là 104,8 (ml NaOH 0,1N/100g) và khi tăng nhiệt độ lên 21 giờ thì độ acid thu được là 104,5 (ml NaOH 0,1N/100g). Như vậy ở thời điểm 18 giờ lên men độ acid thu được là cao nhất, ở giai đoạn này phần lớn các cơ chất như đường đã được lên men chuyển hóa thành các acid lactic. Trong thời gian lên men này ngoài sản phẩm chính là acid lactic còn tạo ra hàng loại các thành phần phụ khác tạo cho sản phẩm có mùi vị thơm ngon đặc trưng. Vì vậy chọn khoảng thời gian lên men là 18 giờ để nghiên cứu sản xuất sữa chua mắc ca.
IV. KẾT LUẬN
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên đưa ra một số kết luận như sau:
Đã so sánh hàm lượng mắc ca khác nhau khi bổ sung vào sữa chua, kết quả cho thấy với hàm lượng nhân mắc ca thích hợp là 4% và hàm lượng chế phẩm sinh học thích hợp là 2% cho quá trình lên men để sản xuất sữa chua mắc ca. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy nhiệt độ lên men thích hợp là 37oC và thời gian lên men thích hợp là 18 giờ để nghiên cứu sản xuất sữa chua mắc ca.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hoàng Hòe (2015). Ngành công nghiệp Mắc ca trên thế giới và những bài học cho Việt Nam. Nhà xuất bản Nông nghiệp, 7-10.
2. Trần Thị Luyến (1998). Công nghệ chế biến sản phẩm lên men. Nhà xuất bản Nông nghiệp, 35- 38.
3. Hà Duyên Tư (2010). Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 79- 82.
4. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6688-1:2007. Sản phẩm sữa và thực phẩm từ sữa- xác định hàm lượng chất béo bằng phương pháp khối lượng Weibull-Berntrop (Phương pháp chuẩn), 5-11.
5. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6509:2013. Sữa lên men- xác định độ axit chuẩn độ- Phương pháp đo điện thế, 1-5.
6. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8275-2:2010. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi- Phương pháp định lượng nấm men và nấm mốc, 1-8.
7. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 4884:2005. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi- Phương pháp định lượng vi sinh vật trên đĩa thạch- kỹ thuật đếm khuẩn lạc ở 30oC, 1-7.
8. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 4830-1:2005. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi- Phương pháp định lượng Staphylococcus có phản ứng dương tính với Coagulase (Staphylococcus aureus và các loài khác) trên đĩa thạch, 1-7.
9. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 4829:2005. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi- Phương pháp phát hiện Salmonella trên đĩa thạch, 1-10. 
10. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6848:2007. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi- Phương pháp định lượng Coliform, 1-6.
11. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7924-2:2008. Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi- Phương pháp định lượng Escherichia dương tính β-glucuronidaza- Phần 2: Kỹ thuật đếm khuẩn lạc ở 44oC sử dụng 5-Bromo-4-clo-3-indolyl β-D-glucuronid, 1-7.
12. Grimwood. B. E (1971). The processing of macadamia nuts. American Journal of Botany 95, 84- 89.
Nguyễn Văn Lợi, Nguyễn Minh Thắng
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
 

lên đầu trang