Luận văn Nghiên cứu sản xuất xoài muối chua trong phòng thí nghiệm

Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng i LỜI CẢM ƠN Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, Viện Nghiên Cứu – Phát Triển Công Nghệ Sinh Học - Trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành luận văn này Em xin chân thành cảm ơn - Thầy Lý Nguyễn Bình đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài - Thầy Nguyễn Văn Bá đã chỉ dẫn và giải đáp những vướng mắc khi sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic - Các thầy cô trong bộ môn, các cán bộ phòng thí nghiệm, cán bộ thư viện cũng như các bạn cùng lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 28 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm đề tài. Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng ii TÓM LƯỢC Việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm xoài muối chua được tiến hành trong phòng thí nghiệm qua các bước như sau: - Khảo sát ảnh hưởng điều kiện chần nguyên liệu - Ảnh hưởng của nồng độ đường bổ sung - Ảnh hưởng của tỉ lệ vi khuẩn lactic sử dụng - Ảnh hưởng của bao bì bảo quản và nồng độ kali sorbate bổ sung đến quá trình bảo quản. Kết quả thí nghiệm được ghi nhận: cấu trúc sản phẩm tốt nhất và quá trình lên men tối ưu khi chần nguyên liệu ở 80 – 850C, trong 30 giây với nồng độ CaCl2 bổ sung trong nước chần là 1,5%; quá trình lên men thuận lợi và vị của sản phẩm hài hòa khi bổ sung dung dịch đường là 1,5%. Ngoài ra, để rút ngắn thời gian lên men, đồng thời nâng cao hương vị cho sản phẩm, tiến hành bổ sung chế phẩm vi khuẩn lactic với tỉ lệ 0,1%. Có thể giữ sản phẩm không hư hỏng sau 2 tuần bảo quản khi bảo quản ở 100C trong bao bì plastic và bao bì thủy tinh với nồng độ kali sorbate 0,05%. Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng iii MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ................................................................................... 1 1.1. Tổng quát ................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 1 CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .............................................................. 2 2.1. Nguyên liệu ................................................................................................ 2 2.1.1. Xoài cát Hòa Lộc................................................................................. 2 2.1.2. Muối.................................................................................................... 3 2.1.3. Vi khuẩn lactic..................................................................................... 4 2.1.4. Đường ................................................................................................ 4 2.1.5. Thính ................................................................................................... 4 2.2. Cơ sở của quá trình muối chua.................................................................... 4 2.2.1. Khái niệm về sự lên men lactic ............................................................ 4 2.2.2. Vi sinh vật trong lên men lactic ........................................................... 4 2.2.3. Các giai đoạn hoạt động của vi sinh vật trong lên men lactic ............... 7 2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình muối chua.................................... 8 2.2.5. Một số hiện tượng thường xảy ra ở sản phẩm muối chua ................... 10 2.2.6. Các phương pháp bảo quản rau muối chua......................................... 11 2.2.7. Các loại bao bì plastic ........................................................................ 12 CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ................. 15 3.1. Phương tiện thí nghiệm............................................................................. 15 3.1.1. Dụng cụ - thiết bị ............................................................................... 15 3.1.2. Hóa chất sử dụng ............................................................................... 15 3.1.3. Nguyên liệu ....................................................................................... 15 3.2. Phương pháp thí nghiệm........................................................................... 15 3.2.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát quá trình xử lý nhiệt sơ bộ (chần nguyên liệu), nồng độ calci Clorua sử dụng trong quá trình chần đến màu sắc, cấu trúc (độ cứng), sự biến đổi pH và đặc tính cảm quan của sản phẩm .......................... 17 3.2.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường sử dụng đến quá trình lên men......................................................................................... 18 3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của lượng vi khuẩn lactic sử dụng đến quá trình lên men .................................................................................. 19 3.2.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kali sorbate, loại bao bì sử dụng đến thời gian bảo quản và chất lượng sản phẩm.............................. 21 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ....................................................... 22 4.1. Thành phần nguyên liệu............................................................................ 22 4.2. Ảnh hưởng của quá trình chần đên sự thay đổi pH trong quá trình lên men, hàm lượng acid, cấu trúc, màu sắc và điểm cảm quan sản phẩm ............. 22 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ đường sử dụng đến quá trình lên men và giá trị cảm quan của sản phẩm................................................................................... 27 4.4. Ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm vi khuẩn lactic đến chất lượng sản phẩm ............................................................................................................. 33 4.5. Ảnh hưởng của phương pháp bảo quản đến chất lượng sản phẩm ............. 35 Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng iv CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................... 39 5.1. Kết luận.................................................................................................... 39 5.2. Đề nghị..................................................................................................... 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 42 PHỤ LỤC ........................................................................................................... vii Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng v DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Thành phần của xoài ............................................................................ 2 Bảng 2: Thành phần vitamin và khoáng của xoài............................................... 3 Bảng 3: Độ pH thích hợp cho các loại vi sinh vật .............................................. 9 Bảng 4: Khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của các loại vi sinh vật ...... 12 Bảng 5: Ưu và nhược điểm của LDPE và HDPE ............................................. 13 Bảng 6: Tính chất của bao bì PP...................................................................... 14 Bảng 7: Các phương pháp phân tích lý, hóa học và cảm quan ......................... 17 Bảng 8: Phân tích thành phần nguyên liệu của xoài ......................................... 22 Bảng 9: Ảnh hưởng của thời gian chần và nồng độ CaCl2 đến sự thay đổi pH của dịch lên men, hàm lượng acid, màu sắc, độ cứng của sản phẩm ................ 23 Bảng 10: Ảnh hưởng của thời gian chần và nồng độ CaCl2 đến kết quả cảm quan của sản phẩm .......................................................................................... 27 Bảng 11: Ảnh hưởng của nồng độ đường đến pH, acid, màu sắc, độ cứng, mật số vi khuẩn lactic của sản phẩm....................................................................... 28 Bảng 12: Ảnh hưởng của nồng độ đường đến điểm cảm quan của sản phẩm ... 32 Bảng 13: Ảnh hưởng của tỉ lệ chế phẩm vi khuẩn lactic đến pH, acid, màu sắc, độ cứng, mật số vi khuẩn lactic của sản phẩm ................................................. 33 Bảng 14: Ảnh hưởng tỉ lệ vi khuẩn lactic đến điểm cảm quan của sản phẩm ... 35 Bảng 15: Sự thay đổi mật số vi sinh vật tổng số theo nồng độ kali sorbate và bao bì sau hai tuần bảo quản............................................................................ 36 Bảng 16: Sự thay đổi độ cứng sản phẩm ứng với các mức nồng độ kali sorbate và kiểu bao bì sau hai tuần bảo quản ............................................................... 37 Bảng 17: Sự thay đổi màu sắc ứng với các mức nồng độ kali sorbate và kiểu bao bì sau hai tuần bảo quản............................................................................ 38 Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng vi DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Nguyên liệu xoài cát Hòa Lộc............................................................. 22 Hình 2: Đồ thị biểu diễn hàm lượng acid của sản phẩm ở thời gian chần và nồng độ CaCl2 khảo sát ................................................................................... 24 Hình 3: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH của sản phẩm ở thời gian chần và nồng độ CaCl2 khảo sát ................................................................................... 24 Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi màu sắc của sản phẩm ở thời gian chần và nồng độ CaCl2 khảo sát............................................................................... 25 Hình 5: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cứng của sản phẩm ở thời gian chần và nồng độ CaCl2 khảo sát............................................................................... 26 Hình 6: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật số vi khuẩn lactic của sản phẩm theo nồng độ đường ................................................................................................ 29 Hình 7: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi acid của sản phẩm theo nồng độ đường qua từng ngày lên men .................................................................................... 30 Hình 8: Đồ thị biểu diễn sự thay pH của sản phẩm theo nồng độ đường qua từng ngày lên men ........................................................................................... 30 Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi màu sắc sản phẩm theo nồng độ đường qua từng ngày lên men .................................................................................... 31 Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cứng của sản phẩm theo nồng độ đường qua từng ngày lên men ......................................................................... 31 Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cứng của sản phẩm theo nồng độ đường qua từng ngày lên men ......................................................................... 32 Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH của sản phẩm theo tỉ lệ vi khuẩn lactic qua từng ngày lên men ........................................................................... 33 Hình 12: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật số vi khuẩn lactic của sản phẩm theo tỉ lệ vi khuẩn lactic qua từng ngày lên men .............................................. 34 Hình 13: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi acid của sản phẩm theo tỉ lệ vi khuẩn lactic qua từng ngày lên men ........................................................................... 34 Hình 14: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật số vi sinh vật tổng số ứng với nồng độ kali sorbate và kiểu bao bì trong 2 tuần bảo quản........................................ 36 Hình 15: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cứng ứng với nồn độ kali sorbate và kiểu bao bì trong 2 tuần bảo quản.................................................................... 37 Hình 16: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi màu sắc ứng với nồn độ kali sorbate và kiểu bao bì trong 2 tuần bảo quản.................................................................... 38 Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 1 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1.1. Tổng quát Đồng Bằng sông Cửu Long là một trong những nơi trồng xoài chiếm sản lượng rất lớn ở nước ta, trong đó xoài cát Hòa Lộc được xem là thế mạnh của vùng vì nó có giá trị kinh tế cao và rất được ưa chuộng. Tuy nhiên, do đặc điểm trong quá trình phát triển và thu hoạch sẽ có những trái kém chất lượng, không đạt yêu cầu người tiêu dùng, có thể bị hư hoặc úng một phần trái hoặc do quá trình cắt tỉa bớt trái ở trên cây khi còn non, do đó sẽ có một lượng đáng kể xoài bị thất thoát hoặc phải bỏ đi. Cho nên cần có biện pháp xử lý và chế biến hợp lí nhằm góp phần đem lại lợi nhuận cho người trồng và nâng cao thêm giá trị sử dụng của loại trái cây này. Quả xoài ngoài ăn tươi còn dùng làm đồ hộp, làm mứt, các loại nước uống, cho lên men rượu, nectar xoài, xoài sấy, xoài muối chua. Sản phẩm xoài muối chua rất được ưa chuộng, nhưng hiện nay sản phẩm chỉ được thực hiện ở qui mô gia đình nên thường có chất lượng không ổn định và thời gian bảo quản ngắn. Để khắc phục được nhược điểm này thì việc chế biến cần được công nghiệp hóa bằng cách kết hợp hài hòa giữa phương pháp lên men truyền thống và phương pháp khoa học. Như vậy sản phẩm sẽ đạt chất lượng đồng đều, mùi vị sẽ thơm ngon, thời gian sử dụng kéo dài hơn. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt sơ bộ (chần nguyên liệu), nồng độ Calci clorua sử dụng trong quá trình chần đến màu sắc, cấu trúc (độ cứng), sự biến đổi pH và đặc tính cảm quan của sản phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường sử dụng đến quá trình lên men. - Khảo sát ảnh hưởng của lượng vi khuẩn lactic sử dụng đến quá trình lên men. - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kali sorbate, loại bao bì sử dụng đến thời gian bảo quản và chất lượng sản phẩm. Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 2 CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1. Nguyên liệu 2.1.1. Xoài cát Hòa Lộc Xoài thuộc họ đào lộn hột (Anacardiaceae), là cây quả nhiệt đới quan trọng ở nước ta được trồng phổ biến ở nhiều vùng để lấy quả, lấy gỗ, làm cây bóng mát, cây cảnh và cây che phủ đất chống xói mòn, xuất xứ từ huyện Cái Bè (tỉnh Tiền Giang) và Cái Mơn (tỉnh Bến Tre). Qủa có kích thước lớn, trọng lượng quả 350 - 500g, có dạng hình thuỗn dài, bầu tròn ở phần cuống. Khi chín vỏ quả có màu vàng chanh, thịt có màu vàng tươi, dày, ăn ngọt và thơm. Nông dân Đồng bằng sông Cửu Long rất ưa trồng vì bán được giá cao. Đây là một giống quý nhưng do vỏ quả mỏng nên khó vận chuyển và xuất khẩu vì dễ bị dập nếu chuyên chở không cẩn thận. Thời gian từ trổ hoa đến chín trung bình 3 tháng rưỡi. Gía trị dinh dưỡng và ý nghĩa kinh tế của xoài cát Hòa Lộc: Bảng 1: Thành phần của xoài (g/100g ăn được) Thành phần 100g ăn được Thành phần 100g ăn được Nước 81,71 Tro 0,50 Năng lượng (Kcal) 65 Carbohydrate 17,00 Protein 0,51 Xơ 1,8 Lipid tổng số 0,27 Đường 14,80 (Nguồn: Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 3 Bảng 2: Thành phần vitamin và khoáng của xoài (mg/100g ăn được) Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng Calcium, Ca 10 Vitamin C 27,7 Iron, Fe 0,13 Thiamin 0,058 Magnesium, Mg 9 Riboflavin 0,057 Phosphorus, P 11 Niacin 0,584 Potassium, K 156 Pantothenic acid 0,160 Sodium, Na 2 Vitamin B-6 0,134 Zinc, Zn 0,04 Folate 14 Copper, Cu 0,110 Vitamin A, IU 765 Manganese, Mn 0,027 Vitamin A, RAE 38 Selenium, Se (mcg) 0,6 Vitamin E 1,12 β carotene (mcg) 445 Vitamin K (mcg) 4,2 α carotene (mcg) 17 β cryptoxanthin (mcg) 11 (Nguồn: 2.1.2. Muối Muối ăn có tính sát trùng nhẹ, ức chế một số vi sinh vật nhưng không diệt được vi sinh vật ưa muối, góp phần vào việc tạo vị cho sản phẩm. Trong sản phẩm rau muối chua, muối có tác dụng chủ yếu là tạo ra hiện tượng co nguyên sinh ở tế bào rau quả, làm dịch bào tiết ra. Trong dịch bào có chứa đường và các chất dinh dưỡng khác sẽ tạo điều kiện tốt cho vi khuẩn lactic hoạt động và phát triển, tạo ra sự lên men tốt, làm sản phẩm đạt chất lượng cao. Thành phần chủ yếu của muối là NaCl. Ngoài ra còn có các tạp chất khác như các chất khoáng không tan, các ion Ca2+, Mg2+, Fe2+, lượng nước trong muối thay đổi rất nhiều, nếu độ ẩm của không khí lớn hơn 75% thì muối hút nước nhiều. Trong muối ăn có nhiều CaCl2, MgCl2, hai muối này có độ hoà tan cao. Do đó nếu hàm lượng của hai muối này có nhiều trong muối ăn sẽ làm giảm độ hoà tan của NaCl. Hàm lượng 0,15 ÷ 0,18% sẽ tạo ra vị đắng. Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 4 Tiêu chuẩn muối sử dụng trong sản phẩm là hàm lượng Ca2+, Mg2+ không vượt quá 0,7% (Ca2+= 0,6% và Mg2+ = 0,1%). 2.1.3. Vi khuẩn lactic Ở đây vi khuẩn được cho trực tiếp vào trong nguyên liệu, khi gặp điều kiện thuận lợi là phát triển nhanh, chuyển hoá chất đường trong rau quả thành acid lactic và làm cho dưa chua dần. 2.1.4. Đường Đường là nguồn chủ yếu để tích tụ acid lactic. Đường là dẫn xuất của alcohol/aldehyl hay aldehyl/keton chứa nhiều nguyên tử cacbon. Những đường có lợi trong bảo quản thực phẩm là pentose và hexose như là các monomer tan trong nước. Tính chất quan trọng của đường là tạo áp suất thẩm thấu cao, có vị ngọt, không có màu mùi, có giá trị dinh dưỡng đối với sự phát triển của vi sinh vật. 2.1.5. Thính Thính giúp một phần vào quá trình lên men và tạo mùi đặc trưng cho sản phẩm. 2.2. Cơ sở của quá trình muối chua Muối chua là quá trình lên men lactic mà nguyên liệu là rau, quả, muối và gia vị, vi khuẩn gây nên quá trình đó gọi là vi khuẩn lactic. Chúng có sẵn trên bề mặt rau quả hoặc được chủ động bổ sung vào. 2.2.1. Khái niệm về sự lên men lactic Lên men lactic là một trong những quá trình sinh hóa phát triển nhất trong thiên nhiên, đó là quá trình chuyển hóa các chất glucid thành acid lactic nhờ hoạt động sống trực tiếp của vi sinh vật. 2.2.2. Vi sinh vật trong lên men lactic Rất nhiều sản phẩm thực phẩm được thu nhận trên cơ sở vi sinh vật, trong đó quá trình muối chua rau là một trong những quá trình mà vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn giữ vai trò hỗ trợ rất quan trọng. Vi khuẩn Vi khuẩn đối với đời sống cũng như trong công nghiệp thực phẩm có hai loại có ích và có hại, trong chế biến thực phẩm có nhiều loại vi khuẩn gây quá trình lên men và được sử dụng phổ biến trong muối dưa, cà, làm dấm, sữa chua,... chủ yếu là vi khuẩn lactic. • Vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic được Pasteurs tìm ra từ sữa chua, có dạng hình cầu, hình que ngắn, ít thấy sự hiện diện của vi khuẩn trong đất, nước, do đó nó cần nhiều dinh dưỡng để phát triển. Nên chúng ta thường gặp vi khuẩn lactic trong các sản phẩm sữa động vật, xác thực vật phân giải, trong ruột và một vài lớp màng nhày của người và động vật. Luận văn tốt nghệp khóa 28 - 2007 Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng 5 Vi khuẩn lactic chia làm hai nhóm - Nhóm vi khuẩn lactic điển hình bao gồm một số giống + Streptococcus lactis + Streptococcus thermophilus + Lactobacterium plantarum + Lactobacterium acidophilum + Lactobacterium bulgaricum + Bacterium cucumeris fermentati + Bacterium brassiceae fermentati Có khả năng phân hủy đư