Luận văn Bước đầu nghiên cứu khả năng nhân sinh khối của hạt kefir (kefir grains) và ứng dụng hạt kefir trong chế biến kefir sữa dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC * * * * * * * TRẦN THỊ ÁNH NGUYỆT BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHÂN SINH KHỐI CỦA HẠT KEFIR (KEFIR GRAINS) VÀ ỨNG DỤNG HẠT KEFIR TRONG CHẾ BIẾN KEFIR SỮA DỪA LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC * * * * * BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHÂN SINH KHỐI CỦA HẠT KEFIR (KEFIR GRAINS) VÀ ỨNG DỤNG HẠT KEFIR TRONG CHẾ BIẾN KEFIR SỮA DỪA LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS. VƢƠNG THỊ VIỆT HOA TRẦN THỊ ÁNH NGUYỆT Niên khóa: 2002 – 2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY * * * * * THE PRIMARY RESEARCH ON PRODUCING BIOMASS OF KEFIR GRAINS AND APPLICATION KEFIR GRAINS TO FERMENTING COCONUT MILK PROCESS GRADUATION OF THESIS MAJOR: BIOTECHNOLOGY Professor: Student: MSc. VUONG THI VIET HOA TRAN THI ANH NGUYET TERM: 2002 - 2006 HCMC, 8/2006 iv LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: o Ban Giám Hiệu trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh o Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học o ThS. Vƣơng Thị Việt Hoa đã trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp o Ban Giám Đốc trung tâm Nghiên Cứu Rau Quả và Chế Biến Bảo Quản của trƣờng đã giúp em thực hiện tốt đề tài. o Cô Nguyễn Minh Hiền, và các bạn cùng thực hiện đề tài với em trong phòng thí nghiệm Vi Sinh Thực Phẩm, phòng thí nghiệm Hóa Sinh, Trung Tâm Phân Tích Rau Quả, phòng Công Nghệ Sinh Học Môi Trƣờng, đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài vừa qua. Em vô cùng biết ơn thầy cô của Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, cung cấp những thông tin bổ ích cho tôi trong 4 năm học vừa qua. Cảm ơn các thành viên lớp Công Nghệ Sinh Học 28 thân thƣơng đã cùng tôi chia sẽ những buồn vui, kinh nghiệm sống trong suốt quá trình học tập tại ghế nhà trƣờng này. Con cảm ơn gia đình yêu thƣơng của con đã tạo nhiều điều kiện để con có thể hoàn thành tốt con đƣờng học tập của mình, đã chuẩn bị cho con một hành trang rất quý báu để bƣớc vào đời. TP. Hồ Chí Minh, tháng 8/2006 Sinh viên Trần Thị Ánh Nguyệt v TÓM TẮT TRẦN THỊ ÁNH NGUYỆT T. Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Tháng 8/2006. “BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHÂN SINH KHỐI CỦA HẠT KEFIR (KEFIR GRAINS) TRÊN CÁC MÔI TRƢỜNG VÀ ỨNG DỤNG HẠT KEFIR TRONG CHẾ BIẾN KEFIR SỮA DỪA”. Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. VƢƠNG THỊ VIỆT HOA Yaourt là loại sản phẩm lên men khá phổ biến trên thế giới, đƣợc ƣa chuộng ở nhiều quốc gia bởi những đặc tính hữu ích của nó. Hiện nay, trên thị trƣờng hầu hết các sản phẩm yaourt đƣợc lên men từ sữa tƣơi và đƣợc thực hiện thông qua sự lên men của các chủng vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus. Do đó, nghiên cứu sử dụng hạt kefir trong quá trình lên men yaourt và sử dụng sữa dừa là một hƣớng mới nhằm tạo ra sản phẩm mới có chất lƣợng cao. Thí nghiệm này đƣợc thực hiện nhằm khảo sát các chỉ tiêu: o Khảo sát tỷ lệ hạt kefir sử dụng trong quá trình lên men o Khảo sát khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên các môi trƣờng o Khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau khoảng thời gian bảo quản o Thử nghiệm ứng dụng hạt kefir trong chế biến kefir sữa dừa Các kết quả thu đƣợc: Tỷ lệ hạt kefir sử dụng trong quá trình lên men là 10% Thử nghiệm khả năng nhân sinh khối của kefir trên các môi trƣờng (sữa tƣơi, nƣớc trái cây, vi sinh) xác định đƣợc sữa tƣơi là môi trƣờng tốt nhất Xác định đƣợc khoảng thời gian và phƣơng pháp bảo quản hạt kefir để kéo dài thời gian sử dụng hạt kefir:  Bảo quản ở nhiệt độ 40C là 2 tuần với tỷ lệ hạt kefir và bột sữa khô là 1: 1  Bảo quản ở nhiệt độ -150C là 3 tuần với tỷ lệ hạt kefir và bột sữa khô là 1: 1 Dựa trên các chỉ tiêu thí nghiệm chọn ra đƣợc các tỷ lệ phối chế phù hợp để chế biến sản phẩm kefir sữa dừa:  Tỷ lệ dừa: nƣớc là 1: 9  Tỷ lệ bột sữa khô là 8% vi  Thời gian lên men là 5h  Tỷ lệ đƣờng là 11%  Tỷ lệ chất phụ gia cellulose methyl carboxylase (CMC) là 0,3% Sản phẩm kefir sữa dừa là loại sản phẩm có chất lƣợng khá với số điểm cảm quan là 17,08 vii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ iv TÓM TẮT ............................................................................................................... v MỤC LỤC ............................................................................................................ vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. xi DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ............................................................. xii DANH SÁCH CÁC BẢNG ................................................................................ xiii PHẦN I: GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................. 1 1.2. Mục đích ..................................................................................................... 2 1.3. Yêu cầu ....................................................................................................... 2 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3 2.1. Giới thiệu chung về sữa ............................................................................. 3 2.1.1. Tình hình sản xuất sữa trong nƣớc ......................................................... 3 2.1.2. Thành phần hóa học và tính chất vật lý của sữa ..................................... 3 2.1.2.1. Tính chất vật lý của sữa ................................................................ 3 2.1.2.2. Thành phần hóa học của sữa ........................................................ 5 2.1.3. Hệ vi sinh vật trong sữa .......................................................................... 5 2.1.3.1. Các vi sinh vật bình thƣờng của sữa ............................................. 5 2.1.3.2. Hệ vi sinh vật không bình thƣờng của sữa ................................... 6 2.1.4. Các bệnh hiện diện trong sữa ................................................................. 7 2.1.4.1. Bệnh của động vật truyền qua sữa ............................................... 7 2.1.4.2. Bệnh của ngƣời truyền qua sữa ................................................... 7 2.1.5. Phƣơng pháp bảo quản sữa ..................................................................... 7 2.1.5.1. Phƣơng pháp vật lý ....................................................................... 7 2.1.5.2. Phƣơng pháp hóa học ................................................................... 7 2.1.5.3. Phƣơng pháp sinh học .................................................................. 7 2.1.6. Một số chế phẩm từ sữa .......................................................................... 8 2.2. Giới thiệu chung về sữa chua ................................................................... 8 2.2.1. Phân loại yaourt ...................................................................................... 8 viii 2.2.1.1. Yaourt truyền thống ....................................................................... 8 2.2.1.2. Yaourt dạng khuấy......................................................................... 8 2.2.1.3. Yaourt uống hay yaourt dạng lỏng ................................................ 8 2.2.1.4. Yaourt lạnh đông ........................................................................... 9 2.2.1.5. Yaourt cô đặc ................................................................................. 9 2.2.1.6. Yaourt béo ..................................................................................... 9 2.2.1.7. Yaourt “bán gầy” ........................................................................... 9 2.2.1.8. Yaourt gầy ..................................................................................... 9 2.2.2. Tác dụng của giống trong quá trình sản xuất sản phẩm lên men ........... 9 2.2.3. Sự thay đổi về cấu trúc và hóa học của yaourt trong quá trình lên men ................................................................................................. 10 2.2.4. Giá trị dinh dƣỡng của yaourt. .............................................................. 10 2.2.5. Lợi ích của việc sử dụng yaourt ........................................................... 12 2.3. Giới thiệu chung về kefir ........................................................................ 13 2.3.1. Khái niệm về kefir ................................................................................ 13 2.3.2. Hạt kefir ................................................................................................ 13 2.3.3. Nguồn gốc của kefir ............................................................................. 15 2.3.4. Sự tiêu thụ kefir .................................................................................... 15 2.3.5. Lợi ích của việc sử dụng kefir .............................................................. 15 2.3.6. Cách làm kefir ...................................................................................... 18 2.3.6.1. Quá trình chuẩn bị giống ........................................................... 18 2.3.6.2. Tiến trình lên men kefir .............................................................. 19 2.3.7. Phƣơng pháp bảo quản kefir ................................................................. 22 2.3.7.1. Phƣơng pháp lạnh đông .............................................................. 22 2.3.7.2. Phƣơng pháp đông khô ............................................................... 22 2.3.8. Phƣơng pháp phục hồi hoạt động của kefir .......................................... 22 2.3.8.1. Phục hồi hoạt động của hạt kefir đƣợc đông lạnh ...................... 22 2.3.8.2. Phục hồi họat động của hạt kefir đƣợc đông khô ....................... 23 2.4. Kỹ thuật thử nếm ..................................................................................... 23 PHẦN III: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP .................................................. 25 3.1. Thời gian tiến hành thực tập .................................................................. 25 ix 3.2. Địa điểm thí nghiệm ................................................................................ 25 3.3. Vật liệu và hóa chất sử dụng .................................................................. 25 3.3.1. Nguyên liệu .......................................................................................... 25 3.3.2. Thiết bị và hóa chất sử dụng ................................................................ 25 3.4. Phƣơng pháp thực hiện ........................................................................... 26 3.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ hạt kefir ảnh hƣởng đến quá trình lên men ................................................................................................. 26 3.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên các môi truờng ............................................................................... 27 3.4.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau một khoảng thời gian bảo quản ............................................................................... 28 3.4.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát khả năng tạo sản phẩm lên men kefir sữa dừa ........................................................................................ 29 3.4.4.1. Khảo sát tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc……………………………...29 3.4.4.2. Khảo sát tỷ lệ phối chế sữa dừa và bột sữa khô…………………..30 3.4.4.3. Khảo sát tỷ lệ đƣờng bổ sung vào sản phẩm sau lên men……………………………………………………………31 3.4.4.4. Khảo sát tỷ lệ chất phụ gia vào sản phẩm………………………...32 PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 33 4.1. Kết quả thử nghiệm tỷ lệ hạt kefir ảnh hƣởng đến quá trình lên men ..................................................................................... 33 4.2. Kết quả khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên các môi trƣờng ......................................................................................... 34 4.3. Kết quả khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau một khoảng thời gian bảo quản lạnh .......................................................................... 37 4.4. Kết quả khảo sát khả năng lên men của kefir tạo sản phẩm kefir sữa dừa ............................................................................................ 39 4.4.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc ....................................... 40 4.4.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ phối chế sữa dừa và bột sữa khô ...................... 42 x 4.4.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ đƣờng bổ sung vào sản phẩm sau lên men ....... 43 4.4.4. Kết quả khảo sát tỷ lệ chất phụ gia bổ sung vào sản phẩm ................. 44 PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................... 46 5.1. Kết luận .................................................................................................... 46 5.2. Đề nghị ...................................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 47 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 50 xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CMC : Cellulose methyl carboxylase BHT : Butyl hydroxytollnene xii DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 2.1: Hạt kefir ............................................................................................... 13 Hình 2.2: Các loại vi khuẩn chủ yếu có trong hạt kefir ....................................... 14 Hình 2.3: Các loại nấm men chủ yếu có trong hạt kefir ...................................... 15 Hình 2.4: Hạt kefir đƣợc cấy vào môi trƣờng sữa tƣơi ....................................... 19 Hình 2.5: Quá trình lên men của hạt kefir .......................................................... 19 Hình 2.6: Quá trình lọc hạt kefir chuẩn bị cho mẻ tiếp theo ............................... 20 Hình 2.7: Quá trình nhân giống vi sinh vật trong sản xuất kefir ......................... 21 Hình 2.8: Quy trình lên men truyền thống .......................................................... 22 Hình 2.9: Quy trình lên men công nghiệp ........................................................... 23 Hình 2.10: Hạt kefir đƣợc bảo quản bằng phƣơng pháp lạnh đông .................... 24 Hình 2.11: Hạt kefir đƣợc bảo quản bằng phƣơng pháp đông khô ..................... 25 Hình 4.1: Đồ thị thể hiện 0T của sản phẩm ở nhiệt độ 300C ............................... 36 Hình 4.2: Đồ thị thể hiện 0T của sản phẩm ở nhiệt độ 40C ................................. 37 Hình 4.3: Đồ thị thể hiện 0T của các môi trƣờng sau 5h lên men ở 300C ........... 38 Hình 4.4: Đồ thị thể hiện sinh khối (g) của hạt kefir trong các môi trƣờng sau 24h lên men ở nhiệt độ 300C và 40C .............................................. 39 Hình 4.5: Đồ thị thể hiện hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở 40C theo thời gian bảo quản .................... 39 Hình 4.6: Đồ thị thể hiện hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở -150C theo thời gian bảo quản .................. 42 Hình 4.7: Đồ thị thể hiện độ chua (độ Therner) của kefir sữa dừa dƣới ảnh hƣởng tỷ lệ phối chế khác nhau giữa dừa và nƣớc theo thời gian ....... 44 xiii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Thành phần điển hình của yaourt trái cây ............................................ 9 Bảng 2.2: Thành phần giá trị dinh dƣỡng của yaourt trái cây…………………..11 Bảng 2.3: Các vi sinh vật có trong hạt kefir ........................................................ 14 Bảng 2.4: Thành phần hóa học và giá trị dinh dƣỡng của kefir .......................... 18 Bảng 4.1: Độ chua (độ Therner) của sản phẩm tạo thành sau lên men ở nhiệt độ 300C .................................................................................... 36 Bảng 4.2: Độ chua (độ Therner) của sản phẩm tạo thành sau lên men ở nhiệt độ 40C ...................................................................................... 37 Bảng 4.3: Độ chua (độ Therner) của các môi trƣờng sau 5h lên men ở nhiệt độ 300C ....................................................................................... 38 Bảng 4.4: Sinh khối (g) của hạt kefir trong các môi trƣờng sau 24h lên men ở nhiệt dộ 300C và 40C .......................................................... 39 Bảng 4.5: Khảo sát hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở 40C theo thời gian bảo quản ............................ 40 Bảng 4.6: Khảo sát hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở -15 0C theo thời gian bảo quản ........................ 41 Bảng 4.7: Độ chua (0T) của kefir sữa dừa dƣới ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc theo thời gian ............................................................ 43 Bảng 4.8: Kết quả khảo sát chất lƣợng kefir sữa dừa dƣới ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc ................................................................. 45 Bảng 4.9: Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ NFDM (%) đến cấu trúc, mùi, vị của sản phẩm ........................................................................... 46 Bảng 4.10: Kết quả khảo sát tỷ lệ đƣờng bổ sung vào sản phẩm sau lên men .... 47 Bảng 4.11: Kết quả điểm cảm quan ảnh hƣởng của chất phụ gia đến chất lƣợng của kefir sữa dừa ..................................................................... 48 1 PHẦN I: GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Sữa chua bắt nguồn từ Bun-ga-ri với tên gọi là yaourt. Sữa chua tuỳ theo nguyên liệu và phƣơng pháp chế biến khác nhau và tùy từng địa phƣơng sẽ có các tên gọi khác nhau: sữa chua, yaourt, sữa chua đặc acidophilin, kefir (do hỗn hợp vi khuẩn lactic và sữa lên men). Trạng thái, mùi vị của sữa chua yaourt có khác nhau ở vùng này so với vùng khác. Đặc biệt là độ đặc và độ loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nƣớc. Tuy vậy, để tạo đƣợc một sản phẩm yaourt đảm bảo về mặt chất lƣợng dinh dƣỡng, cảm quan, vi sinh cũng là vấn đề khó khăn đối với các nhà sản xuất. Trong đó, chúng tôi nhận thấy rằng nguồn giống cho sản xuất yaourt có ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng sản phẩm. Giống tốt là giống phải đảm bảo yêu cầu: hoạt lực lên men mạnh, không bị thoái hóa trong thời gian bảo quản, … Hiện nay, ngoài việc sử dụng các nguồn giống từ Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus trong sản xuất yaourt, thì ngƣời ta còn sử dụng hạt kefir là nguồn giống mới, hạt kefir đảm bảo đƣợc yêu cầu của giống cần sử dụng. Hạt kefir là một tập đoàn vi khuẩn và nấm men, nó có khả năng lên men rất mạnh và có thể lên men liên tục trong nhiều lần. Ngoài ra, hạt kefir còn có khả năng lên men đƣợc nhiều loại nƣớc trái cây và là một nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất acid lactic ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: thực phẩm, y học, … Do đó, đƣợc sự phân công của Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học và sự hƣớng dẫn của ThS. Vƣơng Thị Việt Hoa, tôi thực hiện đề tài “Bước đầu nghiên cứu khả năng nhân sinh khối của hạt kefir (kefir