Khóa luận Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua đậu nành tảo Spirulina

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA ĐẬU NÀNH TẢO SPIRULINA Tác giả HỒ THỊ LẸ Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành Bảo Quản Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm và Dinh Dưỡng Người Giáo viên hướng dẫn: Ts. TRƯƠNG THANH LONG Th.S. NGUYỄN MINH KHANG 7-2009 i LỜI CẢM ƠN Lòng biết ơn xin chân thành gửi đến: Ban giám hiệu và quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích, những kinh nghiệm quý báu cho tôi. Đặc biệt là thầy Trương Thanh Long đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Đồng cảm ơn thầy Nguyễn Minh Khang, trưởng phòng thí nghiệm vi sinh thực phẩm trường Cao Đẳng Kinh Tế Công Nghệ, đã tạo điều kiện thuận lợi, cho tôi những ý kiến bổ ích trong luận văn này. Vô cùng biết ơn người thân, bạn bè đã động viên, giúp đỡ nhiệt tình khi tôi thực hiện đề tài này. Do bước đầu tiến hành làm thử nghiệm chế biến sản phẩm nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô và bạn bè đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn chỉnh hơn. ii TÓM TẮT Đề tài “ Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua đậu nành tảo spirulina” đã được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Vi sinh thực phẩm – Trường Cao Đẳng Kinh Tế Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, thời gian thực hiện từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2008. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Qua quá trình thí nghiệm, chúng tôi đã thu được một số kết quả sau 3 Trong môi trường MRS broth, sinh khối vi khuẩn Lactobacillus acidophilus đạt cực đại sau 15 giờ nuôi cấy, sinh khối vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus đạt cực đại sau 18 giờ nuôi cấy. 3 Trong môi trường sữa, sinh khối vi khuẩn Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus bulgaricus đạt cực đại sau 15 giờ nuôi cấy. 3 Thời gian thu men cái vi khuẩn là 6 giờ ủ. 3 Các thông số của quá trình lên men # Tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi UHT là 8:2 # Thời gian lên men 3 giờ, ủ ở 43OC # Cấy 10% men cái với tỷ lệ giống cấy giữa Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus bulgaricus là 6:4 # Hàm lượng đường saccharose bổ sung là 8% # Hàm lượng tảo bổ sung là 6%, gelatin 5% 3 Thời gian bảo quản sản phẩm tối ưu là 10 ngày ở 4OC. iii MỤC LỤC Trang Trang tựa....................................................................................................................... i Lời cảm ơn..................................................................................................................... ii Tóm tắt.......................................................................................................................... iii Mục lục ......................................................................................................................... iv Danh sách các bảng ................................................................................................... viii Danh sách các hình ..................................................................................................... ix Chương 1.MỞ ĐẦU.....................................................Error! Bookmark not defined. 1.1.Đặt vấn đề ..............................................................................................................1 1.2. Mục tiêu đề tài ......................................................................................................2 1.3.Công việc thực hiện...............................................................................................2 Chương 2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................3 2.1.Tổng quan về đậu nành và sữa chua đậu nành ......................................................3 2.1.1.Lịch sử phát triển................................................................................................3 2.1.2.Cây đậu nành ......................................................................................................3 2.1.3.Hạt đậu nành.......................................................................................................4 2.1.3.1.Tính chất cơ lý và cấu trúc của hạt đậu nành .................................................4 2.1.3.2.Thành phần hóa học của hạt đậu nành ............................................................5 2.1.4. Các sản phẩm từ đậu nành và lợi ích của sữa chua đậu nành .........................10 2.2.Tổng quan về tảo spirulina ..................................................................................11 2.2.1.Lịch sử ..............................................................................................................11 2.2.2.Phân loại ...........................................................................................................12 2.2.3.Đặc điểm sinh học của Spirulina .....................................................................12 2.2.3.1.Đặc điểm cấu tạo tế bào của tảo spirulina .....................................................12 2.2.3.2. Sinh sản của tảo Spirulina: ...........................................................................13 2.2.3.3.Thành phần hóa học của tảo spirulina ...........................................................14 2.2.3.4.Tình hình sản xuất, tiêu thụ và ứng dụng của tảo spirulina...........................17 2.3. Tổng quan về vi sinh vật ....................................................................................19 2.3.1. Probiotic ..........................................................................................................19 2.3.2. Vi khuẩn lên men sữa chua .............................................................................19 iv 2.3.2.1. Lactobacillus acidophilus ............................................................................20 2.3.2.2. Lactobacillus bulgaricus .............................................................................20 2.4. Tổng quan về sữa và chất ổn định ......................................................................21 2.4.1. Sữa ..................................................................................................................21 2.4.2. Chất ổn định ...................................................................................................21 2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ....................................................21 Chương 3.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................22 2.1. Thời gian và địa điểm thí nghiệm.......................................................................22 2.2. Nguyên liệu ........................................................................................................22 2.3. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất sử dụng ................................................................22 2.4.Quy trình chế biến sữa chua đậu nành tảo Spirulina...........................................23 2.4.1.Quy trình...........................................................................................................23 2.4.2.Giải thích quy trình...........................................................................................24 2.5. Phương pháp thí nghiệm.....................................................................................26 2.5.1.Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS. ......................................................27 2.5.2.Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường dịch sữa (sữa đậu nành và sữa tươi với tỷ lệ 1:1).........................................................................................................................28 2.5.3.Làm men cái. ....................................................................................................29 2.5.4. Khảo sát quá trình lên men..............................................................................30 2.5.4.1. Khảo sát thời gian lên men. ..........................................................................30 2.5.4.2. Khảo sát tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng không đường. ........................................................................................................................30 2.5.4.3. Khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung. .........................................30 2.5.5. Khảo sát tỉ lệ phối chế giữa dịch sữa ( sữa tươi UHT + sữa đậu nành) với dịch tảo spirulina. ..............................................................................................................31 2.5.6. Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm............................................................31 2.6. Phương Pháp Phân Tích Các Chỉ Tiêu...............................................................32 2.6.1. Mật độ tế bào vi sinh vật: ................................................................................32 2.6.2. Xác định pH của sản phẩm:.............................................................................32 v 2.6.3. Phương pháp chuẩn độ acid.............................................................................32 2.6.4. Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm ....................................................32 2.6.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý kết quả .............................................32 Chương 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................33 4.1. Đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS broth....................................................................33 4.1.1. Hình thái khuẩn lạc trên môi trường MRS agar ..............................................33 4.1.2. Đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS broth....................................................................33 4.2. Đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường dịch sữa (sữa đậu nành và sữa tươi với tỷ lệ 1:1) ........36 4.3. Khảo sát quá trình làm men cái. .........................................................................38 4.4. Khảo sát quá trình lên men.................................................................................39 4.4.1. Khảo sát thời gian lên men..............................................................................40 4.4.2. Khảo sát tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi tiệt trùng không đường ...................................................................................................................................41 4.4.3. Khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung .............................................42 4.4.4. Khảo sát tỉ lệ giống cấy ...................................................................................43 4.5. Khảo sát hàm lượng tảo bổ sung ........................................................................44 4.6. Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm...............................................................45 4.7. Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh và hóa học ..............................................49 4.7.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh ....................................................................49 4.7.2. Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa học ..................................................................49 Chương 5.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................50 5.1. Kết luận...............................................................................................................50 5.2. Đề nghị ...............................................................................................................50 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................51 PHỤ LỤC .....................................................................................................................53 vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hóa học trung bình của các hợp phần trong hạt đậu nành Bảng 2.2: Thành phần hóa học các chất trong hạt đậu nành Bảng 2.3: Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng Bảng 2.4: Thành phần hóa học của Spirulina Bảng 2.5: Thành phần vitamin trong Spirulina Bảng 2.6: Thành phần khoáng trong Spirulina Bảng 2.7: Thành phần acid amin trong Spirulina Bảng 2.8: Các chất màu trong Spirulina Bảng 2.9: Tình hình sản xuất Spirulina trên thế giới Bảng 4.1: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L. acidophilus theo thời gian nuôi cấy trong môi trường MRS Bảng 4.2: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L. acidophilus theo thời gian nuôi cấy trong môi trường dịch sữa Bảng 4.3: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L. bulgaricus theo thời gian nuôi cấy trong môi trường dịch sữa Bảng 4.4. Kết quả pH men vi khuẩn L. acidophilus và L. bulgaricus qua thời gian khảo sát Bảng 4.5: Mô tả cảm quan men vi khuẩn qua thời gian khảo sát Bảng 4.6: Kết quả pH của dịch sữa theo thời gian lên men Hình 4.8: Kết quả pH của dịch sữa theo thời gian lên men Bảng 4.6: Mô tả cảm quan dịch sữa theo thời gian lên men Bảng 4.7: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ phối chế giữa đậu nành và sữa tươi Bảng 4.8: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi hàm lượng đường bổ sung Bảng 4.9: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ giống cấy Bảng 4.10: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi hàm lượng tảo bổ sung vii Bảng 4.11: Kết quả khảo pH, độ acid và số lượng vi sinh vật theo thời gian bảo quản Bảng 4.12: Điểm đánh giá thị hiếu trung bình của người thử cho các đặc tính của sản phẩm Bảng 4.13: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh sản phẩm Bảng 4.14: Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu hóa học viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1. 1: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hòa tan của protein đậu nành Hình 2.2: Sơ đồ vòng đời của Spirulina Hình 4.1: L. acidophilus Hình 4.2: L. bulgaricus Hình 4.3: Đường cong sinh trưởng của L. acidophilus trong môi trường MRS broth. Hình 4.4: Đường cong sinh trưởng của L. bulgaricus trong môi trường MRS broth Hình 4.5: Đường cong sinh trưởng của L. acidophilus trong môi trường dịch sữa Hình 4.6: Đường cong sinh trưởng của L. bulgaricus trong môi trường dịch sữa Hình 4.7: pH men vi khuẩn L. acidophilus và L. bulgaricus qua thời gian khảo sát Hình 4.9: bổ sung 6% tảo Hình 4.10: bổ sung 8% tảo Hình 4.11: bổ sung 10% tảo Hình 4.12: Kết quả PH và số lượng vi khuẩn lactic theo thời gian bảo quản sản phẩm Hình 4.13: Kết quả độ acid của sản phẩm theo thời gian bảo quản Hình 4.14: Điểm đánh giá thị hiếu của người thử cho hai sản phẩm ix Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Ngày xưa, khi đất nước còn nghèo và lạc hậu chúng ta thường nghe câu nói “ăn no mặc đủ”. Nhưng ngày nay, đất nước đang trên đà phát triển thì câu nói “ăn no mặc đủ” được thay thế bằng câu “ ăn ngon mặc đẹp”. Tuy nhiên,nhu cầu con người không chỉ dừng ở “ ăn ngon” mà họ còn đòi hỏi cao hơn đó là ăn ngon bổ dưỡng và đa dạng thực phẩm. Sữa đậu nành là một loại sữa làm từ đậu nành, theo các nhà nghiên cứu việc kiên trì dùng sữa đậu nành hàng ngày sẽ làm giảm được cholesterol trong máu, hạ dược huyết áp và đề phòng xơ cứng động mạch ở người lớn tuổi. (Tâm Diệu, 1998).Ngoài lượng lớn protein, trong sữa đậu nành còn chứa đến 8 loại acid amin an trọng đối với cơ thể con người ( leucine, isleucine, lysine, methionine, phenyl alanine, threonine, tryptophane, valine). Acid béo không no trong đậu nành còn có tác dụng phòng chống lại các mầm ung thư như: Bowman-Bird Inhibitor (BBI), protease inhibitor, phytate, phytosterol, isoplavones, chất phenolic acid,…(Tâm Diệu, 1998). Sữa là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, cung cấp gần như đầy đủ các vitamin và khoáng chất cho cơ thể. Nhờ những tác dụng có ích mà sữa và các sản phẩm từ sữa rất được mọi người ưa chuộng. Thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa khá phong phú về chủng loại, đáp ứng cho mọi người ở mọi độ tuổi. Sữa chua, sản phẩm lên men từ sữa, người ta đã dựa vào quy luật đấu tranh sinh tồn tự nhiên để tăng cường sức khoẻ cho con người, các vi khuẩn lactic được đưa vào ruột sẽ cạnh tranh với vi khuẩn gây thối và lấn át các vi khuẩn này. Theo các nghiên cứu thì sữa chua rất có lợi cho cơ thể, nó có tác dụng chống lão hóa, giảm cholesterol trong máu, hạn chế rối loạn đường ruột, làm giảm tác dụng phụ do sử dụng thuốc kháng sinh, làm tăng interferon, giảm viêm loét dạ dày, ngăn ngừa loãng xương… Tảo là nhóm các vi sinh vật có khả năng quang tự dưỡng, chúng tham gia tổng hợp nguồn năng lượng sống sơ cấp từ ánh sáng mặt trời. Tảo Spirulina có nhiều ưu 1 điểm vượt trội đặc biệt về giá trị dinh dưỡng và có chứa nhiều hợp chất có giá trị trong phòng và điều trị một số bệnh. Chính vì những lý do trên, mục đích của đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua đậu nành tảo spirulina” nhằm tạo tạo ra sản phẩm mới đa dạng về cảm quan và có tác dụng bổ dưỡng. 1.2. Mục tiêu đề tài Tạo ra sản phẩm sữa chua vừa có giá trị dinh dưỡng vừa có giá trị cảm quan. 1.3.Công việc thực hiện 3 Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường MRS. 3Xây dựng đường cong tăng trưởng của Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus trên môi trường dịch sữa. 3Khảo sát các yếu tố của quá trình lên men: khảo sát thời gian lên men, tỷ lệ phối chế giữa sữa đậu nành và sữa tươi, khảo sát hàm lượng đường saccharose bổ sung, khảo sát tỉ lệ giống cấy. 3Khảo sát hàm lượng tảo bổ sung. 3Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm. 2 Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1.Tổng quan về đậu nành và sữa chua đậu nành 2.1.1.Lịch sử phát triển Đậu nành được xem là một trong những cây trồng cổ nhất của nhân loại. Nhiều nghiên cứu chứng minh rằng đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc. Nó được trồng trên nhiều loại đất khác nhau và có phạm vi khí hậu rộng khắp, trải dài từ vùng nhiệt đới Brazil đến hòn đảo Hokkaido đầy tuyết nằm ở phía bắc Nhật Bản. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con người đã tìm thấy vai trò của đậu nành trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm. Vì vậy, đậu nành được lan rộng ngày càng nhiều trên khắp thế giới.[ 23] Yogurt tiếng Thổ Nhĩ Kỳ có nghĩa là sự lên men, thực phẩm có lượng acid nhẹ được lên men bởi vi khuẩn lactic như Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus. Vào cuối những năm 1970, ở Mỹ, sản phẩm từ sữa đậu nành được gọi theo nhiều cách khác nhau: soymilk yogurt, soy yogurt, soyogurt, soygurt. Năm 1912, tại Pari, Li – Yu – Ying và Grand Voinnet đã chế biến sữa đậu nành lên men. Năm 1974, nghiên cứu của Wang và Konishi đã tách giống L. acidophilus thích hợp để chế biến soy yogurt. Năm 1977, Sterm, Hesseltine, Wang và Konishi đã chọn giống L. acidophilus tận dụng Raffinones, Stachyose, hỗn hợp đường trong sữa đậu và dùng L. acidophilus làm soy yogurt có vị ngon (pH = 4,2), giảm đầy hơi. Năm 1981 tại Nhật Bản lần đầu tiên sản xuất soy yogurt số lượng lớn. [ 24] 2.1.2.Cây đậu nành Cây đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L) Merrill, thuộc họ Leguminosae, chủng Papilionoidae, là cây bụi nhỏ, cao trung bình dưới 1m, có lông toàn thân. Lá có 3 chét hình bầu dục. Chùm lông mọc ở nách lá, bông có màu trắng hoặc tím. Trái có nhiều lông vàng, dài 3 – 4 cm, rộng 0,8 cm, mỗi trái có từ 3 – 5 hạt. Cây đậu nành là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn.[ 1], [ 21] Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt : 9 pH của đất trồng: 6,0 – 6,5. 3 9 Nhiệt độ: 2