Khóa luận Quy trình sản xuất Yaourt bổ sung probiotic

cho nên acid pyruvic không phân huỷ thành CO2 mà tiếp tục khử thành axit lactic theo (sơ đồ 1.2.A). 1.4.2.2 Lên men dị hình (không điển hình): Xảy ra trong trường hợp vi khuNn lactic không có các enzyme cơ bản của con đường Embden-Meyerhorf, do đó xylulose 5- phosphate sẽ được tạo thành theo con đường pentose phosphate (PP). Trong trường hợp này chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn có sản phNm phụ khác như: acid succinic, acid axetic, ethanol và CO2 (Sơ đồ 1.2B). Các sản phNm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm. Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men: C6H12O6 CH3CHOHCOOH+HOOC(CH2)COOH +CH3COOH +C2H5OH + CO2.. Trong đó, ngòai acid lactic còn có acid succinic và acid formic. Như vậy, các sản phNm phụ khác nhau đáng kể tạo thành trong quá trình lên men dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn so với lên men lactic đồng hình KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 11 C6H12O6 Ribulose -5 –phosphate Xylulose – 5 – photphat Phosphoglyceraldehyte Acetyl photphat CH3COCOOOH CH3CHO -2H +NADH(+H+) + CO2 +2H+ +2H2O CH3CHOHCOOOH HOOCCH2COCOOH CH3CH2OH CH3COOOH + H+ Etanol Acid acetic HOOC(CH2)2COOH Acid succinic Sơ đồ 1.3: Lên men dị hình Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen từ dehydrase theo phương trình : CH3COCOOH + dehydrase -H2 CH3CHOHCOOH+dehydrase Acid succinic tạo thành từ acid pyruvic do tác dụng với CO2 và tiếp theo là sự tiếp nhận hydrogen từ dehydrase theo phương trình sau: CH3COCOOH + CO2 COOH-CH2-CO-COOH COOHCH2COCOOH+2Dehydrase-H2 COOH(CH2 )2COOH + H2O+ 2Dehydrase Etanol và acid acetic tạo thành nhóm men aldehydrase tức acetaldehyde theo phương trình: 2 CH3CHO+H2O+ aldehydrase C2H5OH+ CH3COOH + aldehydrase Việc sinh ra các khí liên quan đến điều kiện yếm khí tứ là các hợp chất phức sinh ra phức thuộc vào môi trường dinh dưỡng và các loại vi khuNn lactic. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 12 Hai vi khuNn lactic chịu trách nhiệm lên men sữa chua thì L. bulgaricus lên men dị hình, trong khi đó , S. thermophilus lên men đồng hình. Hai vi khuNn này cộng sinh với nhau trong môi trường sữa tạo nên sản phNm yaourt giàu dinh dưỡng và cảm qquan. 1.4.3. Cơ chế tạo hương, vị và cấu trúc đặc trưng của yaourt. Yaourt được ưa chuộng bởi ba yếu tố tạo thành giá trị cảm quan của sản phNm: đó là hương, vị và cấu trúc đặc trưng. Các đặc tính cảm quan này gắn liền với đặc tính hóa lý của sản phNm, tạo nên nhờ lên men lactic đồng và dị hình. Mối quan hệ giữa đặc tính cảm quan và hóa lý với lên men lactic của các vi khuNn khởi động được tóm tắt trong sơ đồ 1.4. Vi khuNn lactic lên men lactose sinh acid lactic tạo vị chua cho sản phNm, đồng thời làm giảm pH đến điểm đẳng điện làm protein đông tụ tạo cấu trúc gel. Đồng thời lên men lactic dị hình sinh chất tạo hương là aldehyde. Chất này cũng được tạo ra từ amino acid threonine, một sản phNm thủy phân sữa của vi khuNn lactic. Gần đây người tiêu dùng có xu hướng ưa chuộng sản phNm bio (không phụ gia, không chất bảo quản), nên cấu trúc tự nhiên của yaourt do vi sinh vật khởi động tạo ra đóng vai trò ngày càng quan trọng, nhằm lọai trừ việc sử dụng chất ổn định cấu trúc như gelatin, alginate, pectin.... Hiện có nhiều nghiên cứu về vai trò của polysaccharide ngoại bào (EPS) trong việc tạo cấu trúc mịn, đặc sệt và dẻo cho yaourt. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 13 Sơ đồ 1.4: Cơ chế lên men của vi khu n lactic 1.4.3.1 Cơ chế tạo hương vị Aldehyde được xác định có mặt trong yaourt khỏang 25 ppm chính là tác nhân tạo hương chính cho yaourt. Aldehyde tạo nên nhờ hai con đường chính: - Con đường 1: Chuyển hóa trực tiếp từ pyruvate nhờ pyruvate decarboxylase hoặc qua trung gian acetyl-CoA nhờ aldehyde decarboxylase (Sơ đồ 1.5). Con đường này chỉ xảy ra đối với vi khuNn lên men dị hình. Tạo độ mịn và dẻo Tạo gel protein pI =4.6 Lên men lactic đồng dị hình Lên men lactic dị hình Hương Vị Cấu trúc Polysaccharide ngoại bào (EPS) Acetaldehyde Threonine (nhờ protease) Acid lactic Vi khu n lactic Sữa = lactose + protein =chất khô không béo KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 14 Sơ đồ 1.5: Cơ chế tạo thành acetaldehyde trong yaourt - Con đường 2: aldehyde được tạo thành từ threonine nhờ serine hydroxymethyl transferase. Threonine chỉ có được khi vi khuNn khởi động có hoạt tính protease đáng kể. Cũng cần nói thêm rằng amino acid tự do chính là yếu tố tăng trưởng của vi khuNn lactic, thiếu hoạt tính protease vi khuNn lactic sẽ hoạt động yếu trong môi trường sữa. 1.4.3.2. Cơ chế tạo cấu trúc Cấu trúc cơ bản của yaourt là cấu trúc gel tạo nên nhờ casein đông tụ ở pH = pI =4.6. Sự tạo thành cấu trúc gel này đơn thuần do acid lactic tạo nên độ chua nhất định. Tuy nhiên chỉ với acid lactic và sữa sản phNm yaourt không hình thành vì còn thiếu vắng một dạng cấu trúc khác rất được người tiêu dùng quan tâm, đó là cấu trúc mịn, dẻo, đặc sệt. Trước kia, người tiêu dùng có thể dễ dãi chấp nhận cấu trúc mịn, dẻo, đặc sệt trên nhờ phụ gia thuộc nhóm ổn định cấu trúc như gelatin, pectin, alginate, bản chất là giữ bền vững cấu trúc gel. Thật ra trong yaourt đã có các chất ổn định cấu trúc tự nhiên là KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 15 các polyasaccharide ngoại bào (EPS). EPS tạo thành nang vi khuNn lactic, phân tử khối của EPS từ 10 kDa để lớn hơn 1.000 kDa (Welman and Maddox, 2003). Số lượng các monomer hiện trong những EPS từ khoảng 50 đến hơn 5.000. Các monosaccharides thường xuyên nhất được tìm thấy là glucose và galactose, nhưng rhamnose, mannose, fructose, arabinose và xylose, và các dẫn xuất đường, N-acetylgalactosamine và N-acetylglucosamine, cũng thường gặp. Sơ đồ 1.6: Sinh tổng hợp EPS của Lactobacillus rhamnosus A) Gene chịu trách nhiệm tổng hợp EPS B) Sơ đồ sinh tổng hợp EPS (Applied and Environmental Microbiology, June 2009, p. 3554-3563, Vol. 75, No. 11) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 16 Trong bảng 1.3 ta thấy rõ thành phần monomer của EPS sinh ra từ vi sinh vật khởi động yaourt (L. bulgaricus và S. thermophilus) là glucose (Glu), galactose (Gal) và rhamnose (Rha). Ngày nay người ta đã xác định được gene chịu trách nhiệm sinh tổng hợp EPS (Sơ đồ 1.6) và cơ chế sinh tổng hợp. Hinh 1.6: Vi khu n lactic và EPS tạo thành Robert W. Hutkins,( First edition, 2006). Microbiology and Technology Fermented Foods KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 17 Bảng 1.3: Sự đa dạng của cấu tạo EPS tạo nên từ các chủng vi khu n acid lactic khác nhau.(Applied and Environmental Microbiology, June 2009, p. 3554-3563, Vol. 75, No. 11) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 18 Như vậy, cơ chế tạo sản phNm yaourt khá phức tạp. Từ những năm 1960, người ta đã khám phá ra cơ chế hiệp lực tăng trưởng (synergistic growth) giữa L.bulgaricus và , S. thermophilus. S. thermophilus tăng trưởng trước làm giảm pH và thế oxy hóa khử thuận lợi hơn cho L. bulgaricus tăng trưởng. Ngược lại,, S. thermophilus có hoạt tính protease yếu không phân hủy được casein nên tăng trưởng được nhờ một lượng rất nhỏ amino acid có sẵn trong sữa. Khi lượng amino acid này bị tiêu thụ hết thỉ L. bulgaricus có khả năng thủy phân protein thành peptide và amino acid cung cấp tiếp tục cho tăng trưởng. L. bulgaricus lên men dị hình, là tác nhân chủ yếu tạo ra aldehyde, hợp chất hương chủ yếu của yaourt. Mặt khác, S. thermophilus sẽ vào pha diệt vong khi hàm lượng acid tạo ra quá lớn nên cuối cùng tỉ lệ hai vi khuNn này không bao giờ con được như ban đầu. Đó là lý do người ta nuôi cấy từng giống riêng, trước khi lên men yaourt mới phối trộn hai giống theo tỉ lệ xác định. Tỉ lệ cấy giống vi khuNn vào sữa chua nhằm đạt 107 cfu/g là khoảng 1.5 -2%. Nhiệt độ lên men từ 40-45oC. L. bulgaricus lên men tối ưu ở 45oC, trong khi S. thermophilus tối ưu ở nhiệt độ thấp hơn. Nhiệt độ thích hợp thường chọn là 43oC, nhiệt độ cao yaourt thường có vị chua nồng, nhiệt độ thấp thời gian lên men sẽ dài. Lên men kết thúc khi độ chua là 75-140oT (hay acid tổng là 0.8-0.9% tính theo acid lactic) và pH = 4.6 là điểm đẳng điện của casein. Ngoài giống khởi động yaourt ngày nay người ta thường bổ sung vi khuNn probiotic vào yaourt trước hoặc sau thời gian lên men để tạo sản phNm yaourt probiotic. 1.5.Vi sinh vật probiotics 1.5.1. Đặc điểm probiotics 1.5.1.1. Lịch sử − Probiotic được dùng để chỉ những vi sinh vật có lợi cho người và động vật do Dr.Eli Metchinikoff, một nhà khoa học người Nga đạt giải Nobel năm 1908, đưa ra khi ông nghiên cứu về vai trò của những vi khuNn có lợi trong đường ruột. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 19 − Cũng vào thời điểm đó, Henry Tissier, một bác sĩ khoa nhi người Pháp, đã quan sát trong phân những đứa trẻ bị tiêu chảy có một số lượng ít vi khuNn lạ, hình Y, là những vi khuNn “bifid” ngược lại chiếm số lượng lớn trong những đứa trẻ khỏe mạnh. Và ông cho rằng những con vi khuNn này có khả năng chống lại bệnh tiêu chảy giúp khôi phục hệ thống vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh. 1.5.1.2. Khái niệm − Có thể định nghĩa probiotic như sau: “Probiotic là một hay hỗn hợp nhiều vi khuNn mà khi cung cấp cho người hay động vật thì mang lại những hiệu quả có lợi cho vật chủ bằng cách tăng cường các đặc tính của vi sinh vật trong hệ tiêu hóa”. −Đặc điểm cơ bản Probiotic là những vi sinh vật sống. Khi các probiotic được cung cấp với liều lượng thích hợp thì mang lại những hiệu quả mong muốn. 1.5.1.3. Các vi sinh vật có lợi là probiotic Bảng 1.4 Các vi sinh vật có lợi là probiotic((Holzapfel et al. 2001) Lactobacillus sp Bifidobacterium Vi khuNn axit lactic khác Các loại vi sinh vật khác L. acidophilus L. amylovorus L. casei L. crispatus L. delbrueckii Subsp. Bulgaricus L. gallinarum L. gasseri L. johnsonii L. paracasei L. plantarum L. reuteri L. rhamnosus B. adolescentis B. animalis B. bifidum B. breve B. infantis B. lactis B. longum Enterococcus faecalis Enterococcus faecium Lactococcus lactis Leuconstoc mesenteroides Pediococcus acidilactici Sporolactobacillus inulinus Streptococcus thermophilus Bacillus cereus var. toyoi Escherichia coli strain nissle Propionibacterium freudenreichii Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces boulardii KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 20 I. Chi Lactobacillus .−Đặc điểm chung Về mặt hình thái, vi khuNn Lactobacillus dạng que, đứng đơn độc hoặc thành chuỗi. Khả năng sinh tổng hợp của các vi khuNn lactic thuộc dạng yếu. Vi khuNn Lactic là những vi sinh vật có yêu cầu dinh dưỡng cao.Để sinh trưởng bình thường, ngoài một nguồn carbon, chúng cần nitơ một phần dưới dạng các acid amin, một số vitamin, các chất sinh trưởng và chất khoáng. Hình 1.7Vi khu n Lactobacillus (www.2008.igem.org/Team:Caltech) −Lactobacilli sống chủ yếu ở ruột non với khoảng 102 – 105 cfu/ml ruột hồi, và ít hơn với 1% trong ruột kết. −Đến nay người ta đã tìm thấy 56 loài thuộc giống Lactobacillus. Lactobacilli được sử dụng như các probiotic bao gồm: L.bulgaricus, L. casei, L. cellobiosus,L. crispatus, L. fermentum,… −Cơ chế tác động: Sinh ra acid lactic, hydrogen peroxide, một số chất giống bacteriocin ngăn chặn sự phát triển của một số vi khuNn và nấm, sinh ra các biosurfactant có thể bảo vệ chống một số vi khuNn bám vào biểu mô. Lactobacilli còn điều chỉnh các tế bào miễn dịch không đặc hiệu và các dịch miễn dịch bằng cách kích thích hoạt động của lympho bào, các đại thực bào và giảm cytokine. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 21 Lactobacilli Phòng ngừa và ngăn chặn rối loạn tiêu hóa, giúp cân bằng hệ vi khuNn đường ruột, khôi phục lại cân bằng vi khuNn tự nhiên trong cơ hể. Chuyển lactose thành acid lactic, hạn chế dị ứng do cơ thể không dung nạp được lactose. Một số vi khuNn lactic có khả năng bảo vệ chống lại sự phân hủy và đột biến DNA in vitro và in vivo. I.1. Lactobacillus acidophillus − Thường có mặt ở ruột non và giúp giữ cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, được xem như là một chất kháng sinh tự nhiên chống các vi sinh vật có hại. −Lên men cellobiose, galactose, lactose, maltose và sucrose. Không lên men được mannitol, melezitose, rhamnose, sorbitol, và xylose. −Giúp cho việc sinh ra hay hấp thu vitamin B (folic acid, niacin), giúp giảm cholesterol trong máu và giải được một số độc tố. − Nguồn cung cấp: sữa chua, có giá trị lâu dài trong việc chữa bệnh cũng như có những giá trị dinh dưỡng cần thiết. − Tác dụng chính của Lactobacillus acidophillus:Sinh ra một số chất kháng sinh mạnh trong ruột bao gồm acid ophilin, acid olin, lactocidin và bacteriocin giúp ngăn chặn khả năng sinh trưởng của một số loài vi sinh vật gây bệnh như: Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes và Staphylococcus aureus. Sinh enzyme lactase giúp phân giải đường sữa Làm giảm sự phát triển của các u bướu, có khả năng trung hòa hiệu quả và ngăn chặn các chất gây ung thư. Làm giảm cholesterol trong máu. I.2. Lactobacillus rhamnosus: −Lactobacillus rhamnosus đặc biệt liên quan đến sự phòng ngừa hay giảm bớt những rối loạn đường ruột như tính không dung nạp được đường lactose, bệnh tiêu chảy do virus hay vi khuNn gây ra, táo bón, viêm đường ruột, dị ứng thức ăn. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 22 −Ngoài ra, Lactobacillus rhamnosus tăng cường hoạt động của hệ miễn dịch Tăng bạch huyết cầu lên 3 lần so với bình thường. Sụ lưu thông của các chất kháng sinh cũng tăng lên 6 – 8 lần Tăng mức globulin miễn dịch và hoạt hóa trực tiếp các đại thực bào. I.3. Lactobacillus casei − Vai trò: Tiết “peptidoglucan” kích thích sự thực bào bằng các tế bào thực bào. Thành tế bào của Lactobacillus casei có chứa “ teichonicacid” có vai trò quan trong trong khả năng bám chặt của vi khuNn này vào các tế bào biểu mô. Có khả năng làm tăng số lượng tế bào sinh IgA đóng vai trò quan trọng trong việc tạo đáp ứng miễn dịch của màng nhầy. −Nguồn cung cấp: các sản phNm từ sữa −Tác dụng: Chúng có khả năng chống vi khuNn Listeria spp. hiệu quả hơn các loài vi khuNn khác. L. casei làm tăng mức lưu thông IgA ở trẻ bị nhiễm rotavirus, do đó giúp giảm bệnh tiêu chảy do rota virus gây nên. Hình 1.8 Vi khu n Lactobacillus cacei Hình 1.9 Vi khu n Lactobacillus casei Shirota (www.2008.igem.org/Team:Caltech) Trong các chủng L. casei, chủng L.casei Shirota nổi tiếng có nguồn gốc từ Nhật bản đã gắn liền với sản phNm sữa lên men Yakult. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 23 I.4. Lactobacillus plantarum: −Tính chất đặc trưng duy nhất của Lactobacillus plantarum là khả năng dị hóa arginine, và sinh ra nitric oxide. Lactobacillus plantarum không có khả năng phân giải amino acid nào ngoại trừ tyrosine và arginine, và có đến 6 con đường khác nhau chuyển hóa arginine, và đều sinh ra nitric oxide. Việc sinh ra NO giúp ngăn chặn cácvi sinh vật gây bệnh như Candida abicans, E.coli, Shigella, Helicobacter pylory, các amip và kí sinh trùng. − Vai trò: Bằng cách ngăn chặn sự bám dính của E.coli vào màng nhầy, Lactobacillus plantarum làm giảm bờt nội độc tố do E.coli tiết ra. Lactobacillus plantarum 299 và 299V làm giảm đáng kể vi sinh vật kị khí gram âm, Enterobacteriaceae, Clostridia. Nghiên cứu gần đây cho thấy Lactobacillus plantarum có khả năng phân hủy acid mật làm giảm cholesterol. −Nguồn cung cấp: các sản phNm lên men tự nhiên. −Ứng dụng: Nó quan trọng trong việc bảo vệ các chất chống vi sinh vật và chống lại một cách hiệu quả các vi sinh vật gây bệnh nội bào và ngoại bào. Lactobacillus plantarum có khả năng giúp tiêu hóa các chất xơ có trong củ hành, tỏi, lúa mì, trứng, lúa mạch đen, và trong men bia.Do đó chúng giúp đỡ những vấn đề tiêu hóa như đầy hơi. II. Giống Bifidobacterium: −Bifidobacteria có chủ yếu ở trong ruột kết của người và động vật, nhất là ở trẻ mới sinh được nuôi bằng sữa mẹ. Số lượng của chúng trong ruột kết khá ổn dịnh cho đến khi về già thì số lượng giảm đi. −Một số tính chất chung của các loài thuộc Bifidobacteria: Gram dương, kị khí, không chuyển động, không sinh bào tử, catalase âm. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 24 Có nhiều hình dạng: que cong ngắn, hình gậy, hình chữ Y. Sinh acid lactic, không tạo CO2 trừ quá trình phân giải gluconate. −Cho đến nay đã có 30 loài thuộc Bifidobacteria được phân lập.Bifidobacteria được sử dụng như các probiotic gồm Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium thermophilus,Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum…. II.1. Bifidobacterium bifidium −B. bifidum là vi khuNn chiếm đa số ở ruột già người. −Bảo vệ cơ thể chống sự phá hoại của rotavirus gây tiêu chảy, và điều chỉnh lại hệ vi sinh vật đường ruột. −Tăng miễn dịch cơ thể, đặc biệt liên quan đến sức khoẻ đường ruột, ngăn chặn ung thư, không gây hiệu ứng phụ. −Chống các viêm loét, bảo vệ cơ thể chống lại các vi sinh vật gây bệnh như Samonella, hạn chế hoạt động của E.coli −Giảm đáng kể lượng nội độc tố trong ruột tạo thành từ các thành tế bào của các xác vi khuNn. II.2. Bifidobacterium longum: −Giảm lượng nitrate sinh ra trong quá trình tiêu hóa thức ăn. −Ngăn chăn hoạt động của các vero cytotoxin sinh ra bởi một số chủng thuộc E.coli, gây bệnh viêm, xuất huyết đường ruột do có khả năng sinh ra các hợp chất kết hợp với các vero cytotoxin. −Ngoài ra,Bifidobacterium longum còn hiệu quả trong việc bảo vệ cơ thể chống lại sự nhiễm Samonella typhimurium. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 25 (www.2008.igem.org/Team:Caltech ) Hình 1.10 Vi khu n Bifiobacterium logum II.3. Bifidobacterium infantis: −Bifidobacterium infantis là vi khuNn chiếm ưu thế nổi bật ở ruột già trẻ em −Khả năng chống lại các vi khuNn gây bệnh như một số chủng của E.coli, Singella với nhiều cơ chế khác nhau, bảo vệ ruột tránh các triệu chứng viêm đường ruột và dạ dày. −Giảm đáng kể sự phát triển của Bacteroide và ngăn chặn bệnh viêm đường ruột do các bacteroide gây ra. −Ngoài ra Bifidobacterium infantis cũng được sử dụng để điều trị các hội chứng kích thích đường ruột IBS (Irritable Bowel Syndrome)và tiêu chảy. III. Các vi khu n lactic khác đóng vai trò probiotic III.1. Lactococcus lactic −Lactococcus lactis sống ở nhiệt độ 37oC, có khả năng lên men đường glucose, lactose, galactose, maltose, dextrin. −Nguồn cung cấp: sữa và một số sản phNm từ sữa, các sản phNm lên men, trong ruột của cá và một số côn trùng. −Lactococcus lactis được sử dụng nhiều để làm sữa chua, cho độ acid 1-1.25%. − Chúng sinh ra một số chất kháng sinh như nisin gây ra sự ức chế đối với một số vi khuNn gram dương. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 26 (www.2008.igem.org/Team:Caltech ) Hình 1.11 Vi khu n Lactococcus lactis III.2 Enterococcus faecium: −Enterococcus faecium là loại cầu khuNn, kị khí tùy tiện, gram dương thuộc họ streptococcaceae. .−Lên men các carbohydrate sinh ra acid lactic làm giảm pH đường ruột và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh. −Sinh ra hydroperoxide, bacteriocin, các chất kháng độc tố chống lại vi sinh vật gây bệnh, vô hoạt các vi khuNn gây thoái hóa đường ruột. − Giảm tính nhạy cảm với hầu hết thuốc kháng sinh nói chung. IV. Các vi sinh vật khác đóng vai trò probiotic IV. 1. Bacillus subtilis − Một số chủng được làm thuốc kháng sinh, một số làm thuốc trừ sâu. −B.subtilis là một trong số vi sinh vật quan trọng nhất trong việc kích thích hệ thống miễn dịch, là vi sinh vật chỉ có tính cư trú tạm thời trong hệ thống ruột. − Ứng dụng: sản xuất các men tiêu hóa sinh học IV.2. Escherichia coli ( E.coli): −E.coli được tìm thấy ở mọi nơi, trong cả cơ thể con người.Các chủng thuộc E.coli thường không có hại, tuy nhiên một số chủng gây bệnh tiêu chảy và có thể gây chết người. Chủng E. coli Nissle 1917 được coi là probiotic để chống các bệnh đường ruột. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 27 −Sự có mặt của chúng trong ruột người là cần thiết cho việc duy trì sức khỏe cân đối. Một số chủng giúp tổng hợp vitamin B, vitamin K. IV.3. Nấm men −Loại nấm men có lợi cho đường ruột là Saccharomyce sboulardii. − Chúng được sử dụng để chữa trị tiêu chảy lên quan đến việc sử dụng thuốc kháng sinh. −Giữ cân bằng hệ vi sinh vật trong đường ruột, chúng được dùng điều trị các bệnh rối loạn tiêu hóa. −Ngoài ra, Saccharomyces boulardii rất hữu ích trong việc điều trị bệnh do nấm Candida gây ra bằng cách như sau: S. boulardii hiệu quả hơn Candida và các vi sinh vật khác trong việc đấu tranh giành chỗ cư trú trong ruột, ngăn cản Candida và các sinh vật lây nhiễm khác kết hợp với tế bào ruột. Tăng số protein miễn dịch chống lại các vi sinh vật có hại xâm chiếm đường ruột. Hình1.12. nấm Saccharomyces boulardii ( lallemand.com/uploads/images/souches/boulardii_big.jpg&imgrefurl= rosell-lallemand) 1.5.2. Cơ chế và lợi ích từ probiotic − Tăng “thành bảo vệ” miễn dịch, một số có khả năng kích thích cả miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, cùng với việc sinh ra IgA ở màng nhầy. − Kìm hãm sự phát triển của các vi khuNn, virus, nấm có hại. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 28 − Có khả năng chịu được acid dạ dày, muối mật, có khả năng xâm chiếm đường ruột, bám vào màng nhầy ruột do đó hạn chế sự có mặt của vi sinh vật có hại. − Sinh ra các chất chống lại vi sinh vật gây bệnh (như Samonella, E.coli, Clostridium…) − Phòng và chữa một số bệnh đường tiêu hóa: tiêu chảy, táo bón, ung loét dạ dày… − Giảm triệu chứng dị ứng, triệu chứng không dung nạp được lactose. − Ngăn chặn ung thư đường ruột, ung thư ruột kết Tóm lại, hiệu quả của Probiotic đối với sức khỏe con người là: – Cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột – Ức chế sự hình thành cá chất gây hoại tử ruột, giảm sự sản xuất độc tố. – Điều hòa hệ miễn dịch. – Cải thiện tình trạng không dung nạp lactose. – Giảm hàm lượng cholesterol và nguy cơ gây các bênh về tim mạch. – Cải thiện những triệu chứng rối loạn và bệnh của ruột. – Giảm dị ứng. – Tổng hợp Vitamin. – Cải thiện sự hấp thu khoáng.  Cơ chế bảo vệ của chủng probiotic. Ức chế các vi sinh gây hại phát triển có thể bằng nhiều cách: – Làm giảm pH của hệ đường ruột dưới mức độ mà các vi sinh vậy gây bệnh có thể phát triển trong môi trường chứa cá sản phNm trao đổi chất như là axit lactic, axit acetic,.... – Chủng khuNn probiotic sẽ tạo ra các hợp chất kháng khuNn (bacteriocin) để ức chế và tiêu diệt vi sinh gây hại. – Cạnh tranh vị trí gắn lên nội mô ruột. – Kích thích sự hình thành kháng thể IgA chống lại vi sinh vật gây bệnh. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 29 Làm giảm hàm lượng độc tố, kể cả các chất gây ung thư, giúp ngăn ngừa ung thư ( ung thư bàng quang và ung thư vú) bằng cách: – Probiotic sẽ ức chế những vi khuNn mà có vai trò trong việc chuyển các tiền chất ung thư thành chất có khả năng gây ung thư ( carcinogens) – Probiotic có thể kết hợp và / hoặc bất hoạt chất gây ung thư. – Sản xuất butyrate để kích thích chu trình chết (apotosis) của các tế bào bất thường. – Gia tăng đáp ứng miễn dịch của tế bào chủ chống lại tế bào ung thư. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 30 Chương II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 31 2.1. Công nghệ sản xuất yaourt 2.1.1. Nguyên liệu a. Sữa nguyên liệu: – Về nguyên tắc có thể sử dụng các loại sữa động vật để làm yaourt, nhưng loại được sản xuất công nghiệp nhiều nhất được làm từ sữa bò. Có thể dùng sữa nguyên kem, sữa tách béo một phần hoặc sữa gầy. Để đảm bảo cho các vi sinh vật len men yaourt phát triển được thì nguyên liệu sữa phải đáp ứng các điều kiện sau:
Lượng vi sinh thấp.
Không chứa dư lượng thuốc kháng sinh, hóa chất vệ sinh, sữa ôi, colostrum.
Không chứa các thể sống ăn vi khuNn (bacteriophages) – thường là các virus.
Không chứa các dư lượng hóa chất từ quá trình tNy rửa dụng cụ hoặc thiết bị đựng. _ Các sản phNm từ sữa khác: concentrated skim milk sữa gầy cô đặc, sữa bột gầy, đạm sữa (whey), đường sữa (lactose). Những sản phNm này thường được sử dụng để tăng lượng chất khô (không béo). _ Chỉ tiêu hóa lý: hàm lượng chất béo và chất khô không béo (>8,2%) b. Chất tăng vị ngọt: _ Đường tinh (glucose, saccharase) _ Puree trái cây (50 – 55% đường) dứa, dâu, sơ ri, táo. _ Aspatame dành cho người ăn kiêng. c. Hương liệu và chất màu: _ Tùy thuộc sở thích và qui định an toàn thực phNm của từng quốc gia. d. Chất ổn định: _ Thường dùng: gelatin, pectin, agar… là những chất ưu nước và có thể liên kết với nước. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 32 _ Chất tạo gel sử dụng trong sữa chua thì rất đa dạng và còn phụ thuộc vào sản phNm yaourt. Trong yaourt chất tạo gel chủ yếu là galatin, vì gelatin có khả năng tạo gel và tan chảy ở nhiệt độ thấp ( do đó khi bỏ vào miệng gel sẽ tan ra ngay). _ Tác dụng của gel là tạo cấu trúc, độ nhớt yaourt theo yêu cầu. _ Thành phần chính của chất ổn định gồm:
Polysaccharide (CMC – Na, carragernan, alginate…) là những chất có vai trò làm đặc (tạo gel) làm cho sản phNm tuy ở dạng rắn nhưng vẫn mềm, phù hợp với sở thích người tiêu dùng.
Monodigleceride E 471 có tác dụng làm bền hệ nhủ tương. Nó là chất hoạt động bề mặt có vai trò ngăn cản sự tập hợp của các cấu tử cùng pha nên có khả năng đồng nhất sản phNm.
Ở Việt Nam thường sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, latin.. e. Dịch quả cô đặc: _ Có thể dung thêm cả màu và mùi tự nhiên hay nhân tạo để tăng cường. 2.1.2. Qui trình sản xuất men giống và probiotic Để sản xuất yaourt bổ sung probiotic cần nhân giống vi sinh vật khởi động L. bulgaricus và S. thermophilus riêng rẽ rồi trộn lẫn hai giống theo tỉ lệ 1:1 trứơc khi cấy vào sữa lên men yaourt. Ngoài ra vi khuNn probiotic được tăng sinh tương tự. Môi trường dinh dưỡng tăng sinh cho cả ba giống này tương tự như nhau. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 33 Quy trình sản xuất: Sơ đồ 2.1 Quy trình sản xuất men giống và vi khu n probiotic Thuyết minh quy trình: – Chu n bị môi trường nhân giống cấp 2 Sữa bột gầy và đường được vận chuyển từ kho hàng đến phòng chuNn bị, sau đó đem đi lọc bằng rây với đường kính các lỗ rây là 4 cm để loại bỏ những hạt có đường kính lớn và các vật thể lạ. V= 4050L 60L/Tank giống V tối đa là 6000L Thực tế chứa 3350L Sữa bột gầy, glucose Sữa bột gầy, glucose Tank Hòa Tan V= 3350L Tank Tăng sinh Tank giống Thiết bị UHT/ HTST Tank Hòa tan V = 120L Tank tàng trữ V= 7400L Tank Đồng nhất KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 34 Sữa, đường với tỷ lệ là 11: 3,3 (kg) được hòa tan với nước nóng 700C, sau đó được khử trùng gián tiếp ở 1200C trong 20 phút. Pha loãng hỗn hợp vừa mới tiệt trùng với nước tiệt trùng thành 120L rồi phân vào hai tank V = 60 L. − Quá trình nhân giống: Giống gốc: L. bulgaricus và S. thermophilus được nhập từ các công ty chuyên sản xuất men giống có uy tính trên thị trường (dưới dạng sinh khối giữ lạnh hoặc đông khô), Lactobacillus casei. Shirota nhập khNu từ công ty Yakult Honsha (Nhật) được hoạt hóa và nhân giống cấp 1 trong phòng QC. Môi trường nhân giống cấp 1 giống môi trường giống cấp 2 với thể tích 300 mL/bình tam giác. Mỗi mẻ giống chNn bị hai bình tam giác 300 mL môi trường/bình. Giống cấp 1 cấy vào tank nhân giống cấp 2 bằng phương pháp cấy trực tiếp khử trùng nhờ ngọn lửa đốt cồn. Thời gian lên men giống cấp 2 là 24 giờ ở nhiệt độ 370C để đạt 109 cfu/ml, sau đó đưa nhiệt độ về thấp hơn 100C. – Chu n bị nguyên liệu cho quá trình lên men chính: Khối lượng nguyên liệu thông thường cho một mẻ lên men là 2350 kg,tỉ lệ giữa sữa bột gầy và đường là 525: 125 kg. Hỗn hợp được hòa tan trong tank hòa tan với nước nóng ở nhiệt độ là 900C trong 30 phút. Tiệt trùng UHT ở 1200C/3s, sau đó sữa tiệt trùng sẽ được chuyển qua tank tăng sinh ( CT1/CT2), cấy giống cấp 2 và lên men trong vòng 7 ngày. Cuối 7 ngày lên men sinh khối đạt 109 cfu/ml. – Đồng hóa: sữa lên men được đồng hóa ở 15 MPa và được cung cấp đến ST để trộn với nước hòa đường với tỉ lệ là ½. Thể tích trước và sau khi đồng hóa ước lượng là 3350 và 4050L. – Vi khuNn chuyển sang bồn tàng trữ lạnh 10oC (các vi khuNn được tăng sinh riêng và tàng trữ riêng). KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 35 – Quy trình lấy mẫu và kiểm tra chất lượng. Khu vực kiểm tra chất lượng nằm xuyên suốt trong quy trình sản xuất, từ những nguyên liệu thô đến khi thành phNm đều được kiểm tra chất lượng chặt chẽ. – Thông số kiểm tra chất lượng: Bảng 2.1: thông số kiểm tra chất lượng trong suốt quy trình sản xuất men giống Tên mẫu Chỉ tiêu Phương pháp Môi trường nhân giống cấp 1 Đường O Brix Giống cấp 1 Sinh khối (cfu/ml) Total acidity (TA) Đểm khuNn lạc ChuNn độ NaOH 0.1N Môi trường nhân giống cấp 2 Đường O Brix Giống cấp 2 Sinh khối (cfu/ml) Total acidity (TA) Đểm khuNn lạc ChuNn độ NaOH 0.1N Môi trường lên men chính Đường O Brix Sinh khối lên men chính Sinh khối (cfu/ml) Total acidity (TA) Đểm khuNn lạc ChuNn độ NaOH 0.1N 2.1.3. Quy trình sản xuất men giống trong phòng thí nghiệm Bước 1: Phân lập và chọn tạo chủng thuần khiết Giống Giống ( ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phNm) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 36 Hình 2.1Quan sát mẫu vi sinh vật Hình 2.2 Phân lập vi sinh vật trong buồng cấy vô trùng Bước 2: Tăng sinh các chủng vi sinh vật chu n bị cho quá trình lên men chính Nhân giống Môi trường dịch thể bao gồm: các nguyên tố đa lượng, các chất dinh dưỡng, các nguyên tố vi lượng). Môi trường MRS thường được sử dụng để cấy truyền các KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 37 Lactobacillus spp. vào thạch nghiêng. Môi trường Elliker hoặc M17 thường được sử dụng đối với cầu khuNn lactic. Vi sinh vật sinh trưởng, phát triển nhanh chóng và dần ổn định thích nghi trước khi được đưa vào quy trình lên men. Tạo ra và duy trì nguồn giống thuần chủng mang đầy đủ các ưu thế của giống gốc. Hình 2.3 Pha chế và hấp khử trùng môi trường nuôi cấy Hình 2.4 Cấy vi sinh vật KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 38 Bước 3: Lên men thu sinh khối Hình 2.5 Thu dịch lên men Hình 2.6 Ly tâm thu sinh khối Bước 4 :Quá trình đông khô Đông khô bằng cách sử dụng máy ly tâm đặc biệt. Hình 2.7 Thu dịch lên men và đông khô mẫu vi sinh vật KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 39 Hình 2.8 Máy đông khô mẫu Bước 6: Kiểm tra chất lượng – 6.1 Kiểm tra số lượng vi sinh vật o Pha loãng mẫu o Lấy 1ml mẫu dịch lên men o Pha lần lượt cho từng ống nghiệm10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 o Lấy 100µl mẫu. Cấy định lượng Hình 2.9 Cấy định lượng Ủ 370C, 24 giờ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 40 – 6.2 Kiểm tra Hoạt tính Bacteriocin Hình 2.10 Kiểm tra hoạt tính bacteriocin – Giữ chủng Hình 2.11 Bảo quản giống bằng lạnh đông KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 41 2.1.4. Quy trình sản xuất yaourt 2.1.4.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất yaourt dạng truyền thống bổ sung probiotic.  Quy trình Sơ đồ 2.2 Quy trình sản xuất yaourt dạng truyền thống bổ sung probiotic Bổ sung probiotic khỏang 106 cfu/g Tank các vi khuNn Probiotic Yaourt thành phNm phải chứa probiotic tối thiểu 107 cfu/g (TCVN 7030:2009) Tank men cái KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 42 – Chu n hoá : + Mục đích : điều chỉnh hàm lượng chất béo. Do nhu cầu khách hàng ngày càng nâng cao, họ đòi hỏi sự an toàn khi dùng sản phNm. Hàm lượng béo là một trong những điều họ quan tâm. Hàm lượng chất béo cao rất dễ gây hiện tượng tách pha ở sản phNm sữa chua. Hàm lượng chất béo trong yaourt thành phNm thường dao động trong khoảng 0,5
3,5% + Nguyên tắc thực hiện : Nếu hàm lượng béo thấp ta tiến hành tính toán và bổ sung thêm kem. Nhưng nếu hàm lượng béo cao thì ta tách bớt kem ra. – Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô + Mục đích : xác định hàm lượng chất khô có trong sữa. Yếu tố này rất quan trọng, nó quyết định đến độ cứng của sản phNm sữa chua tạo thành. Nếu hàm lượng sữa chất khô wa thấp thì khả năng đôngt ụ của sản phNm sữa chua sẽ rất thấp. Nếu hàm lượng chất khô quá cao thì sản phNm sữa chua tạo thành có độ cứng cao. + Giải pháp kỹ thuật :
Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một lượng nước nhất định. Thể tích sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10
20%. Khi đó, tổng hàm lượng chất khô trong sữa sẽ tăng từ 1.5
3.0%.
Bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi : hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thưởng không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi.
Bổ sung sữa cô đặc vào sữa tươi
Xử lý bằng phương pháp siêu lọc (ultra-filtration) hoặc thNm thấu ngược (reverse osmosis) trên thiết bị phân riêng bằng membrane. Dòng sản phNn KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 43 không qua màng (retentate) thoát ra từ thiết bị phân riêng có hàm lượng chất khô sẽ được sử dụng để làm nguyên liệu dản xuất yaourt. Bảng 2.2 : Thành phần hóa học (g/100g) của dòng retentate khi xử lý sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc và th m thấu ngược. Phương pháp Hệ số cô đặc Tổng chất khô protein Nito phi protein lactose Siêu lọc 3 15.5 9.3 0.2 4.7 Thầm thấu ngược 2.2 19.0 6.9 * 10.3 Hệ số cô đặc là tỉ lệ giữa tích nguyên liệu ban đầu và thể tích sản phm retentate. (*) không xác định. – Bài khí : + Mục đích : Trong sữa có rất nhiều khí lạ cần được loại trừ nếu không sẽ phá vỡ mùi hương đặc trưng của sữa chua. Khi trong sữa có nhiều khí nò sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt nghĩa là làm tăng chi phí cho quá trình sản xuất như bước thanh trùng, đồng hoá,.... Trong trường hợp thanh trùng sau khi đã đóng hộp, tại nhiệt độ thanh trùng thể tích của khí sẽ tăng lên làm vỡ hộp. Tóm lại : Hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thất càng tốt. + Nguyên tắc thực hiện : kết hợp nhiệt độ với áp lực chân không + Thông số kỹ thuật : T=70oC, áp suất tương ứng. + Thiết bị gia nhiệt : ống lồng ống, bản mỏng tác nhân gia nhiệt là hơi nước. – Đồng hoá : + Mục đích : ổn định hệ nhủ tương, hạn chế hiện tượng tách pha và làm tăng độ đồng nhất cho sản phNn yaourt. Quá trình đồng hóa sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt thành phNm. + Nguyên tắc thực hiện : sử dụng áp lực cao. + Thông số kỹ thuật : T=65-70oC, P = 200 – 250 bar KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 44 + Phương pháp thực hiện: Đồng hoá toàn phần: 1 cấp hoặc 2 cấp Đồng hoá một phần: dòng cream ( 10% max), dòng sữa gầy. + Thiết bị: rất đơn giản chỉ cần có sự thay đổi tiết diện đột ngột tạo nên sự va đập, hiện tượng chảy rối, hiện tượng xâm thực. ds Hình 2.12 : Thiết bị đồng hóa áp suất cao( Lê Văn Việt Mẫn(2010) Công nghệ sản xuất các sản phNn từ sữa và thức uống. ) – Xử lý nhiệt : Mục đích của quá trình xử lý nhiệt là tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tốt đa hệ vi sinh vật và các enzyme 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 và hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản yaout. Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiên trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng. Chế độ xử lý là 90
950C trong 3
5 phút. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 45 Hình 2.13 : thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. (Lê Văn Việt Mẫn (2010) Công nghệ sản xuất các sản phNn từ sữa và thức uống.) – Cấy giống vi khu n lactic, bổ sung probiotic, hương liệu Dung dịch sữa sau khi thanh trùng cần được làm nguội xuống đến khoảng 420C (nhiệt độ này sẽ không làm ảnh hưởng đến chất lượng giống) rồi tiến hành cấy giống vào với tỉ lệ 1,5 – 2 %. Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hóa giống, nêu chưa sử dụng ngay, ta cần làm lạnh giống để hạn chế sự gia tăng nhanh độ chua của canh trường. Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10
120C. Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 50C. Bổ sung probiotics và hương liệu đồng thời với cấy giống. Cần lưu ý là khi cấy giống ta nên cho cánh khuấy của thiết bị hoạt động trong một thời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khun lactic và hương liệu trong môi trường sữa. Nhờ đó, quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 46 – Rót sản ph m: Bao bì thường được sử dụng: nhựa ( sữa chua đặc ), giấy ( sữa chua uống ) Yêu cầu của bao bì: + Kín. + Phải vô trùng. – Lên men: Quá trình lên men được thực hiện trong bioreactor có các bộ phận điều khiển: nhiệt độ tự động, pH môi trường tự động. Quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ tốt ưu T = 43
450C, thời gian lên men t = 5 – 6 h, pH = 4,5 – 4,6.Thời gian lên men phụ kết thúc sau 2,5
3,0 giờ. Độ chua yaourt đạt 70
800D. Vi khuNn probiotic sẽ tiếp tục tăng sinh trong môi trường sữa. – Làm lạnh Mục đích: Ổn định độ chua, giữ không cho nước và sữa tách ra. Các biến đổi chính: - vật lý: nhiệt độ khối đông tụ giảm làm trạng thái khối đông tụ có thể rắn hơn. - Sinh học: ức chế hoạt động của các vi khuNn Yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ Phương pháp thực hiện: giảm nhiệt độ lên men từ 430C xuống 150C Làm lạnh bằng hệ thống làm lạnh bằng hệ thống có sẵn trong bồn. – Bảo quản: Bảo quản ở nhiệt độ 60C-80C cho đến khi hết hạn sử dụng sản phNm để đảm bảo chất lượng như khi mới sản xuất. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 47 2.1.4.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất yaourt dạng khuấy bổ sung probiotic  Quy trình Sơ đồ 2.3: Qui trình sản xuất yaourt dạng khuấy bổ sung probiotic Các vi khuNn Probiotic Chứa probiotic tối thiểu 107 cfu/g Tank men cái KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 48  Thuyết minh quy trình.  Sản xuất giống – Trộn tuần hoàn: Phương pháp thực hiện: nước và sữa bột gầy được thực hiện tuần hoàn giữa bồn trộn và bồn trung gian. Nhiệt độ trộn: 60– 700 C. – Lọc: a. Mục đích: Loại bỏ những cặn bả hay tạp chất có trong nguyên liệu. b. phương pháp thực hiện: lọc cơ học Dịch sau trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, kích thước lỗ lọc < 300 micromet. Sau khi loại bỏ tạp chất, dịch trộn được đưa qua bồn cân bằng để ổn đinh dòng trước khi qua vi trao đổi nhiệt, trong quá trình này, chỉ có cặn được tách ra, không có sự biến đổi nào của sữa. c. Thiết bị lọc: Hình 2.14 Thiết bị lọc túi tháo rời Thiết bị lọc túi có kích thước 250 micromet.. Áp suất: 100 – 110bar, nhiệt độ 60 – 700C Qui trình công nghệ: dịch sau trộn  lưới lọc  dịch sữa đã được tách cặn  bồn cân bằng. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 49 – Đồng hóa: a. Mục đích: đồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác dung lên các hạt béo.Tác dụng của việc đồng hóa lên cấu trúc và vật lý của sữa có rất nhiều ưu điểm:  Phân tán đồng đều chất béo trong sản phNm  Làm bền hệ nhũ tương, huyền phù  Màu sắc trắng hơn, kích thích cảm quan và sử dụng b. Các biến đổi chính:  Vật lý  Hóa lý c. Các yếu tố ảnh hưởng:  Hàm lượng chất béo.  Trạng thái vật lý và sự liên kết của chất béo.  Nhiệt độ 70 0C  Áp suất 100 – 110bar d. Thiết bị đồng hóa 2 cấp Hình 2.15 Thiết bị đồng hóa 2 cấp Qui trình công nghệ theo thiết bị: Dịch trộn đã gia nhiệt  bơm nâng áp suất sữa  nén sữa qua khe hẹp  sản phNm sữa được đồng hóa. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 50 – Thanh trùng – làm nguội a.Mục đích: thanh trùng nhằm tiêu diệt vsv gây bệnh nhằm tạo môi trường tốt nhất cho quá trình ủ men sau này. b.Thiết bị: vi trao đổi nhiệt PHE Nhiệt độ: 950C, 5 phút Dịch sau thanh trùng được làm nguội về 42 – 460C là nhiệt tối ưu cho quá trình lên men lactic. – Lên men: Mục đích : Lên men yaourt Phương pháp thực hiện: Cấy giống Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus từ bồn tàng trữ giống theo phối giữa hai giống là tỉ lệ 1:1, tỉ lệ cấy giống từ 1.5 -2%. - Dịch sau khi chuNn hóa được chứa trong bồn lên men. en cái được bơm từ bồn men cái sang bồn lên men - Hàm lượng men cái: 90 -100kg/bồn ủ 4000 l - Sau khi bơm men cái lên bồn thì bật cánh khuấy 15 phút, sau đó tắt cánh khuấy, bắt đầu lên men, khi pH đạt, mở khuấy, mở lạnh kết thúc lên men. - Sữa chua trắng: pH=4,6 - Sữa chua trái cây: pH=4,5 Thiết bị: Nồi lên men chuyên dụng có khuấy. Hình 2.16 Thùng lên men KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 51 – Làm lạnh Mục đích: Ổn định độ chua, giữ không cho nước và sữa tách ra. Nhiệt độ làm lạnh là < 50C – Phối trộn Mục đích: nâng cao giá trị cho sản phNm. Nguyên liệu phối trộn: trái cây, chất tạo hương, chất phụ gia giá trị cho sản phNm, bổ sung các vi khuNn probiotic từ tank tàng trữ. Các biến đổi chính: trong quá trình này các biến đổi hóa lý, biến đổi cảm quan chiếm ưu thế: trạng thái sữa sền sệt, tạo hương và vị trái cây đặc trưng, tăng giá trị cảm quan cho yaourt. Phối trộn trực tiếp vào bồn lên men, bật cánh khuấy trong một thời gian nhất định. – Quy trình: Các chất phụ gia vô trùng chứa trong tank Sữa lên men phối trộn đóng gói – Đóng gói a. Mục đích: bảo quản, hoàn thiện sản phNm, tạo mẫu mã bắt mắt. Quá trình bao gói được thực hiện trong phòng vô trùng với bao bì đã được chuNn bị và vô trung từ trước. b. Thiết bị: Vì quá trình được thực hiện trong phòng vô trùng nên đòi hỏi mức độ tự động hóa cao. Sữa chua theo đường ống dẫn đi vào thiết bị, được tự đọng nạp đày vào gói đã chuNn bị từ trước theo lượng đã định sẵn. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 52 Hình 2.17 Thiết bị đóng gói – Bảo quản: a. Mục đích: ức chế hoạt động của vi khuNn lactic làm tăng độ chua sản phNm. b. Bảo quản: kho lạnh, nhiệt độ kho < 80C, thời gian bảo quản 45 ngày tính từ ngày sản xuất 2.2. Tiêu chu n quốc gia về yaourt (TCVN 7030:2002 sữa chua – quy định kỹ thuật) 2.2.1. Chỉ tiêu hóa lý: Bảng2.3 : Chỉ tiêu hóa lý sữa chua theo tiêu chu n Việt Nam. Mức yêu cầu Tên chỉ tiêu Sữa chua Sữa chua đã tách một phần chất béo Sữa chua gầy 1. Hàm lượng chất khô không chứa chất béo, % khối lượng, không nhỏ hơn 8,2 8,2 8,2 2. Hàm lượng chất béo, % khối lượng > 2,0 0,5 - 2 < 0,5 3. Độ axit, T 75 - 140 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 53 - Hàm lượng kim loại nặng: Bảng 2.4 : hàm lượng kim loại nặng 2.2.2. Chỉ tiêu vi sinh vật: Bảng 2.5 : Chỉ tiêu vi sinh vật sữa chua theo tiêu chu n Việt Nam Tên chỉ tiêu Mức cho phép Không xử lý nhiệt độ Xử lý nhiệt độ 1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuNn lạc/ 1g 10 10 2. Nhóm coliform, số vi khuNn/ 1g 10 0 3. Staphylococcus aureus, số vi khuNn/ 1g 0 0 4. E.Coli, số vi khuNn/ 1g 0 0 5. Salmonella, số vi khuNn/ 25g 0 0 6. Nấm men và nấm mốc, số khuNn lạc/ 1g 10 0 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 54 2.2.3. Chỉ tiêu cảm quan: – Trạng thái : sữa chua là một khối đòng chất, mịn, đăc sệt, không vón cục, không tách lớp. – Mùi: sữa chua có mùi thơm đặc trưng, có hương thơm của tất cả hợp chất hữu cơ như acid lactic, diacetyl và acid acetic ( là sản phNm được sinh ra trong quá trình lên men), có hương thơm của trái cây bổ sung ( nếu có ). – Vị: sữa chua lên men có vị chua của acid lactic, có vị ngọt nhẹ của đường và hơi béo của chất béo sữa ( đối với sữa chua không tách béo ). Ngoài ra còn có vị đặc trưng của sản phNm phụ gia phối trộn. – Màu sắc: màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 55 Chương III KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 56 – Yaourt là một sản phNm lên men truyền thống nay được hiện đại hóa quy trình công nghệ để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao của con người. – Yaourt được người tiêu dùng cả thế giới ưa chuộng nhờ giá trị cảm quan, dinh dưỡng và vệ sinh an toàn thực phNm. Tất cả các giá trị trên đều dựa vào sự hiệp lực tăng trưởng giữa hai vi khuNn lactic: L. bulgaricus và S. thermophilus. – Xu hướng tăng cường sức khỏe thông thường ngày nay bằng cách: ĐNy lùi vi sinh vật gây bệnh, tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa các tế bào gây ung thư ngày càng được chú ý nhờ đNy mạnh nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật probiotic trong thực phNm. – Sữa lên men được coi là phương tiện chuyển tải probiotic lý tưởng từ thức ăn đến vị trí hoạt động của chúng là đường tiêu hóa. Hiện nay có hai cách để sản xuất sữa lên men probiotic: Cách thứ nhất là ta sử dụng vi khuNn probiotic như vi sinh vật khởi động lên men. Cách thứ hai là nếu muốn giữ nguyên hương vị đặc trương của yaourt truyền thống thì người ta bổ sung probiotic vào sản phNm.