Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tuyển chọn chủng giống khởi động cho lên men pho mát

Nghiên cứu tuyển chọn chủng giống khởi động tối ưu cho quá trình lên men pho mát nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất

• Tác giả: Đinh Huy Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn La Anh
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tuyển Chọn Chủng Giống Khởi Động Cho Lên Men Pho Mát
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về pho mát
• 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ pho mát trên thế giới và Việt Nam
• 1.3. Công nghệ sản xuất pho mát
• 1.4. Các quá trình chuyển hóa của vi khuẩn lactic trong sản xuất pho mát
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Hóa chất và thiết bị
• 2.2. Nguồn sữa và chủng vi sinh vật
• 2.3. Môi trường
• 2.3.1. Môi trường MRS
• 2.3.2. Môi trường thử citrate
• 2.3.3. Môi trường thử khả năng đông tụ sữa
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp kiểm tra khả năng đông tụ sữa
• 2.4.2. Phương pháp xác định kiểu len men
• 2.4.3. Phương pháp kiểm tra phổ nhiệt độ sinh trưởng
• 2.4.4. Phương pháp kiểm tra khả năng sử dụng citrate
• 2.4.5. Phương pháp định lượng exopolysaccharide
• 2.4.6. Phương pháp kiểm tra hoạt tính enzym protease ngoại bào
• 2.4.7. Xác định hoạt tính chống oxy hóa theo phương pháp DPPH
• 2.4.8. Phương pháp xác định hoạt tính X – prolyl – dipeptidyl aminopeptidase
• 2.4.9. Định lượng protein bằng phương pháp Lowry
• 2.4.10. Phương pháp kiểm tra khả năng sử dụng nguồn cacbon
• 2.4.11. Phương pháp kiểm tra hoạt tính enzym
• 2.4.12. Phương pháp xác định tên loài bằng trình tự 16S rDNA
• 2.4.13. Phương pháp sản xuất pho mát tươi
• 2.4.14. Tách hợp chất dễ bay hơi bằng phương pháp chưng cất
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu đặc điểm của giống khởi động cho sản xuất pho mát
• 3.2. Khả năng đông tụ sữa
• 3.3. Phổ nhiệt độ sinh trưởng
• 3.4. Kiểu lên men lactic
• 3.5. Khả năng chuyển hóa citrate
• 3.6. Khả năng tổng hợp exopolysaccharide
• 3.7. Hoạt tính protease ngoại bào
• 3.8. Khả năng tổng hợp enzym X – prolyl – dipeptidyl aminopeptidase
• 3.9. Khả năng tạo hương thơm của các chủng vi khuẩn lactic trên mẫu pho mát tươi
• 3.10. Hoạt tính chống oxy hóa
• 3.11. Hồ sơ bộ chủng giống tuyển chọn
• 3.12. Định tên chủng
• 3.13. Khả năng sử dụng các nguồn đường
• 3.14. Phổ hoạt tính enzym
• 3.15. Phối trộn 2 chủng M11 và T21
• 3.16. Thời gian đông tụ và đặc tính của sữa lên men bởi hỗn hợp chủng M11 và T21
• 3.17. Khả năng tạo các hợp chất dễ bay hơi của hỗn hợp chủng M11 và T21 trong lên men sữa
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tuyển chọn giống khởi động cho lên men pho mát

Nghiên cứu tuyển chọn giống khởi động cho lên men pho mát là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ thực phẩm. Việc lựa chọn đúng chủng giống không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn quyết định đến quy trình sản xuất. Các giống khởi động này thường là các vi khuẩn lactic, có khả năng tạo ra các đặc tính cảm quan và dinh dưỡng cho pho mát. Theo FAO, sản lượng pho mát toàn cầu đang gia tăng, điều này cho thấy nhu cầu về các sản phẩm từ sữa, đặc biệt là pho mát, đang ngày càng cao.

1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ pho mát trên thế giới

Sản xuất pho mát trên thế giới đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Theo thống kê, sản lượng pho mát toàn cầu đạt khoảng 20 triệu tấn vào năm 2013. Tuy nhiên, tiêu thụ pho mát vẫn chủ yếu tập trung ở các nước phát triển. Ở Việt Nam, mức tiêu thụ pho mát còn thấp, chỉ đạt 11,2 kg/người/năm, cho thấy tiềm năng phát triển lớn trong tương lai.

1.2. Vai trò của giống khởi động trong sản xuất pho mát

Giống khởi động đóng vai trò quan trọng trong sản xuất pho mát. Chúng không chỉ giúp lên men mà còn tạo ra các hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Các chủng vi khuẩn lactic như Lactococcus và Lactobacillus thường được sử dụng để tạo ra các đặc tính cảm quan và dinh dưỡng cho pho mát.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu giống khởi động cho pho mát

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về giống khởi động cho lên men pho mát, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết. Một trong những vấn đề lớn là sự đa dạng của các chủng vi khuẩn lactic và khả năng tương tác của chúng trong quá trình sản xuất. Việc lựa chọn chủng giống phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam cũng là một thách thức lớn.

2.1. Khó khăn trong việc lựa chọn chủng giống phù hợp

Việc lựa chọn chủng giống khởi động phù hợp với điều kiện khí hậu và thói quen tiêu dùng của người Việt Nam là một thách thức lớn. Các chủng giống cần phải có khả năng phát triển tốt trong môi trường sản xuất và tạo ra sản phẩm có chất lượng cao.

2.2. Ảnh hưởng của giống khởi động đến chất lượng pho mát

Chất lượng pho mát phụ thuộc nhiều vào giống khởi động được sử dụng. Các chủng vi khuẩn khác nhau sẽ tạo ra các đặc tính khác nhau cho sản phẩm, từ hương vị đến cấu trúc. Do đó, việc nghiên cứu và tuyển chọn giống khởi động là rất cần thiết.

III. Phương pháp nghiên cứu tuyển chọn giống khởi động cho pho mát

Nghiên cứu tuyển chọn giống khởi động cho lên men pho mát thường sử dụng các phương pháp hiện đại để đánh giá khả năng của các chủng vi khuẩn. Các phương pháp này bao gồm kiểm tra khả năng đông tụ sữa, khả năng chuyển hóa lactose và hoạt tính enzym. Việc áp dụng các phương pháp này giúp xác định được các chủng giống có tiềm năng cao nhất.

3.1. Phương pháp kiểm tra khả năng đông tụ sữa

Khả năng đông tụ sữa là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá giống khởi động. Các chủng vi khuẩn lactic cần có khả năng đông tụ sữa tốt để đảm bảo chất lượng pho mát. Phương pháp này thường được thực hiện bằng cách theo dõi thời gian đông tụ và độ đặc của sản phẩm.

3.2. Phương pháp xác định hoạt tính enzym

Hoạt tính enzym của các chủng vi khuẩn cũng là một yếu tố quan trọng trong sản xuất pho mát. Các enzym như protease và lipase có vai trò trong việc phân giải protein và chất béo, từ đó ảnh hưởng đến hương vị và cấu trúc của pho mát. Việc xác định hoạt tính enzym giúp lựa chọn được các chủng giống có khả năng tạo ra sản phẩm chất lượng cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu giống khởi động cho pho mát

Nghiên cứu về giống khởi động cho lên men pho mát không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao. Các chủng giống được tuyển chọn có thể được ứng dụng trong sản xuất pho mát tại Việt Nam, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường. Việc phát triển các sản phẩm pho mát phù hợp với khẩu vị người tiêu dùng sẽ mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp thực phẩm.

4.1. Tăng cường chất lượng sản phẩm pho mát

Việc sử dụng các giống khởi động được tuyển chọn sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm pho mát. Các sản phẩm này không chỉ đáp ứng được yêu cầu về dinh dưỡng mà còn có hương vị hấp dẫn, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng.

4.2. Đáp ứng nhu cầu thị trường về sản phẩm từ sữa

Nhu cầu về các sản phẩm từ sữa, đặc biệt là pho mát, đang ngày càng tăng. Việc phát triển các giống khởi động phù hợp sẽ giúp ngành công nghiệp thực phẩm đáp ứng được nhu cầu này, đồng thời tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu giống khởi động cho pho mát

Nghiên cứu tuyển chọn giống khởi động cho lên men pho mát là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Việc lựa chọn đúng chủng giống không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm. Tương lai của nghiên cứu này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phát triển các sản phẩm pho mát chất lượng cao tại Việt Nam.

5.1. Triển vọng phát triển ngành công nghiệp pho mát tại Việt Nam

Ngành công nghiệp pho mát tại Việt Nam đang có nhiều triển vọng phát triển. Với nhu cầu ngày càng tăng về các sản phẩm từ sữa, việc nghiên cứu và phát triển giống khởi động sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các giống khởi động cho lên men pho mát. Việc áp dụng công nghệ mới và các phương pháp hiện đại sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Pho mát là một thực phẩm giàu dinh dưỡng, chứa hàm lượng protein cao với đầy đủ các axit amin thiết yếu, cùng nhiều vitamin và khoáng chất như vitamin A, riboflavin, vitamin B, vitamin D, kẽm, photpho và canxi. Theo thống kê của FAO, sản lượng pho mát toàn cầu năm 2013 đạt khoảng 20 triệu tấn, chủ yếu tập trung ở các nước phát triển. Ở Việt Nam, mức tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa bình quân đầu người năm 2009 chỉ đạt 11,2 kg/người/năm, thấp hơn nhiều so với mức bình quân của châu Á (62 kg/người/năm) và thế giới (96 kg/người/năm). Kim ngạch nhập khẩu pho mát năm 2008 đạt 24,04 triệu USD, chiếm khoảng 7% tổng kim ngạch nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa.

Mặc dù thị trường pho mát tại Việt Nam còn khiêm tốn do sản phẩm chưa phù hợp khẩu vị và giá thành cao, nhu cầu về các sản phẩm dinh dưỡng, tốt cho sức khỏe như pho mát được dự báo sẽ tăng mạnh cùng với sự phát triển kinh tế và thay đổi thói quen tiêu dùng. Vi khuẩn lactic (LAB) đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp sản xuất pho mát, được sử dụng làm giống khởi động nhằm tạo đặc tính cảm quan, cấu trúc và dinh dưỡng cho sản phẩm. Tuy nhiên, nghiên cứu về tuyển chọn chủng giống khởi động cho lên men pho mát tại Việt Nam còn hạn chế.

Mục tiêu nghiên cứu là tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic phù hợp làm giống khởi động phục vụ sản xuất pho mát, khảo sát các đặc điểm sinh học như khả năng đông tụ sữa, kiểu lên men, tổng hợp exopolysaccharide, chuyển hóa citrate, hoạt tính enzym và khả năng tạo hương thơm trên mẫu pho mát tươi. Nghiên cứu được thực hiện trên 38 chủng vi khuẩn lactic có nguồn gốc từ sữa, sử dụng sữa tươi thanh trùng Mộc Châu làm nguyên liệu, trong phạm vi thời gian nghiên cứu năm 2014 tại Viện Công nghiệp Thực phẩm, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển công nghệ sản xuất pho mát phù hợp với thị trường Việt Nam, nâng cao giá trị dinh dưỡng và chất lượng sản phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về vi sinh vật lactic trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là vai trò của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men pho mát. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết chuyển hóa vi khuẩn lactic: Vi khuẩn lactic chuyển hóa lactose thành axit lactic qua con đường Embden-Meyerhof hoặc phosphoketolase, ảnh hưởng đến pH và cấu trúc quện sữa, đồng thời tạo tiền chất cho các hợp chất thơm và cấu trúc đặc trưng của pho mát. Các quá trình chuyển hóa citrate, phân giải protein, lipit và tổng hợp exopolysaccharide cũng được xem xét để đánh giá chức năng của chủng giống khởi động.

2. Mô hình chức năng giống khởi động trong sản xuất pho mát: Giống khởi động cần có khả năng sinh axit, tổng hợp enzym phân giải protein (đặc biệt enzym X-prolyl-dipeptidyl aminopeptidase), tổng hợp exopolysaccharide để tạo cấu trúc, và khả năng tạo hương thơm đặc trưng. Các nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm (Lactococcus, Leuconostoc) và ưa nhiệt (Lactobacillus, Streptococcus thermophilus) được phân loại và đánh giá theo các đặc tính này.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: exopolysaccharide (EPS), enzym protease ngoại bào, hoạt tính chống oxy hóa DPPH, kiểu lên men lactic (đồng hình, dị hình), và hoạt tính enzym PepX.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là 38 chủng vi khuẩn lactic được lựa chọn từ bộ sưu tập tại Viện Công nghiệp Thực phẩm, cùng với sữa tươi thanh trùng Mộc Châu làm nguyên liệu lên men. Các chủng được khảo sát đặc điểm sinh học và công nghệ bằng các phương pháp thực nghiệm tiêu chuẩn:

• Phân tích khả năng đông tụ sữa: Đánh giá khả năng lên men lactose tạo axit lactic và đông tụ sữa trong môi trường litmus-lactose ở 30oC, theo dõi hiện tượng đông tụ và đổi màu trong 7 ngày.

• Xác định kiểu lên men lactic: Quan sát sinh khí CO2 trong ống Durham để phân biệt lên men đồng hình và dị hình.

• Phổ nhiệt độ sinh trưởng: Nuôi cấy trên môi trường MRS-agar ở các nhiệt độ từ 15 đến 45oC để xác định nhiệt độ tối ưu và khả năng sinh trưởng.

• Khả năng sử dụng citrate: Dùng môi trường chứa ferric citrate và potassium ferrycyanide để phát hiện sự chuyển hóa citrate qua màu xanh prussian.

• Định lượng exopolysaccharide (EPS): Thu EPS từ dịch sữa lên men, kết tủa bằng ethanol, định lượng đường tổng bằng phương pháp phenol-axit sunfuric với glucose làm chuẩn.

• Hoạt tính enzym protease ngoại bào: Đánh giá qua vòng phân giải casein trên đĩa agar chứa casein sau khi ủ 24 giờ.

• Hoạt tính chống oxy hóa DPPH: Xác định khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH của dịch sữa lên men bằng phương pháp quang phổ ở bước sóng 517 nm.

• Hoạt tính enzym PepX: Xác định hoạt tính X-prolyl-dipeptidyl aminopeptidase bằng phản ứng giải phóng p-nitroaniline từ cơ chất Gly-Pro-pNA, đo quang ở 405 nm.

• Xác định tên loài bằng trình tự 16S rDNA: Tách chiết DNA, khuếch đại gen 16S rRNA bằng PCR, giải trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu Genbank để nhận diện chủng.

• Phương pháp sản xuất pho mát tươi thử nghiệm: Sử dụng sinh khối chủng giống lên men sữa thanh trùng Mộc Châu, ủ ở 30oC đến đông tụ, cắt quện sữa, gia nhiệt cách thủy, muối và bảo quản lạnh. Đánh giá cảm quan hương thơm bằng hội đồng 9 thành viên.

Thời gian nghiên cứu tập trung trong năm 2014, với quy trình thực nghiệm chi tiết nhằm đảm bảo độ tin cậy và khả năng tái lập kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng đông tụ sữa và phổ nhiệt độ sinh trưởng: Trong 38 chủng khảo sát, khoảng 70% chủng có khả năng đông tụ sữa rõ rệt sau 24 giờ, với pH giảm xuống 4,2-4,5. Phổ nhiệt độ sinh trưởng cho thấy đa số chủng ưa ấm phát triển tốt ở 30oC, trong khi các chủng ưa nhiệt sinh trưởng tối ưu ở 37-42oC. Chủng M11 và T21 nổi bật với khả năng đông tụ nhanh và sinh trưởng mạnh ở nhiệt độ 30-37oC.

2. Kiểu lên men và khả năng chuyển hóa citrate: Khoảng 60% chủng lên men lactic đồng hình, không sinh khí CO2, trong khi 40% còn lại lên men dị hình. Chủng M11 và T21 thuộc nhóm có khả năng chuyển hóa citrate, thể hiện qua màu xanh prussian trên môi trường đặc biệt, góp phần tạo hương thơm đặc trưng cho pho mát.

3. Tổng hợp exopolysaccharide và hoạt tính enzym protease ngoại bào: Chủng M11 và T21 tổng hợp EPS với hàm lượng lần lượt khoảng 120 mg/l và 95 mg/l, cao hơn mức trung bình của các chủng khác (khoảng 70 mg/l). Hoạt tính protease ngoại bào của hai chủng này cũng vượt trội, tạo vòng phân giải casein rộng 12-15 mm, hỗ trợ quá trình phân giải protein và tạo cấu trúc mềm mịn cho pho mát.

4. Hoạt tính chống oxy hóa và enzym PepX: Dịch sữa lên men bởi M11 và T21 có khả năng loại bỏ gốc DPPH đạt 45-50%, cao hơn mẫu đối chứng không lên men (khoảng 10%). Hoạt tính PepX của hai chủng đạt 0,8-1,0 U/mg protein, giúp giảm vị đắng và tăng chất lượng hương vị pho mát.

5. Đặc tính sữa lên men và tạo hương pho mát tươi: Khi phối trộn hai chủng M11 và T21, thời gian đông tụ sữa rút ngắn còn 6-8 giờ, tạo quện sữa có cấu trúc đồng nhất, độ nhớt và độ cứng phù hợp. Đánh giá cảm quan cho thấy mẫu pho mát tươi có hương thơm dịu nhẹ, đặc trưng, được hội đồng đánh giá cao về mùi vị và độ hấp dẫn.

Thảo luận kết quả

Khả năng đông tụ sữa và sinh trưởng ở nhiệt độ thích hợp của chủng M11 và T21 phù hợp với yêu cầu công nghiệp sản xuất pho mát, giúp rút ngắn thời gian lên men và tăng hiệu quả sản xuất. Việc phối hợp hai chủng có kiểu lên men khác nhau (đồng hình và dị hình) tạo điều kiện cho quá trình chuyển hóa lactose triệt để, hạn chế tích tụ galactose và các sản phẩm phụ không mong muốn.

Khả năng chuyển hóa citrate của các chủng này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo các hợp chất thơm như diacetyl, acetoin, góp phần nâng cao chất lượng cảm quan của pho mát. Hàm lượng EPS cao giúp cải thiện cấu trúc quện sữa, tạo độ nhớt và độ mịn cần thiết, đồng thời tăng tính ổn định của sản phẩm.

Hoạt tính protease ngoại bào và enzym PepX hỗ trợ quá trình phân giải protein, tạo tiền chất cho các phản ứng sinh tổng hợp hợp chất thơm và giảm vị đắng, điều này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về vai trò của enzym trong phát triển hương vị pho mát. Hoạt tính chống oxy hóa cao của dịch sữa lên men cũng góp phần bảo vệ sản phẩm khỏi quá trình oxy hóa không mong muốn, kéo dài thời gian bảo quản.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả cho thấy việc tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic bản địa có thể tạo ra giống khởi động phù hợp với điều kiện sản xuất và khẩu vị người Việt Nam, mở ra hướng phát triển công nghệ sản xuất pho mát nội địa chất lượng cao.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng EPS, hoạt tính enzym và khả năng đông tụ của các chủng, cũng như bảng đánh giá cảm quan hương thơm pho mát tươi.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển quy trình sản xuất giống khởi động phối hợp chủng M11 và T21: Tối ưu hóa tỷ lệ phối trộn và điều kiện nuôi cấy để đảm bảo ổn định chất lượng và hiệu quả sinh axit, thời gian đông tụ sữa dưới 8 giờ. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể thực hiện: Viện Công nghiệp Thực phẩm, các doanh nghiệp chế biến sữa.

2. Ứng dụng giống khởi động trong sản xuất pho mát tươi và các loại pho mát bán cứng: Thử nghiệm quy mô pilot tại các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ, đánh giá chất lượng sản phẩm và khả năng thích nghi với thị trường Việt Nam. Mục tiêu tăng tỷ lệ thành công sản phẩm lên 80% trong 1 năm.

3. Nghiên cứu mở rộng về khả năng tạo hương và hoạt tính sinh học của các chủng vi khuẩn lactic bản địa: Khai thác tiềm năng tạo hợp chất thơm đặc trưng và các peptit có hoạt tính chống oxy hóa, nâng cao giá trị dinh dưỡng của pho mát. Thời gian nghiên cứu: 1-2 năm. Chủ thể: Các viện nghiên cứu, trường đại học.

4. Xây dựng bộ hồ sơ chủng giống và quy trình kiểm soát chất lượng: Định danh chính xác chủng, lưu giữ và bảo quản giống, thiết lập tiêu chuẩn chất lượng nhằm đảm bảo tính ổn định và an toàn trong sản xuất công nghiệp. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể: Viện Công nghiệp Thực phẩm, cơ quan quản lý chất lượng.

5. Tăng cường đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các doanh nghiệp sản xuất pho mát trong nước: Nâng cao năng lực kỹ thuật, áp dụng giống khởi động bản địa để giảm chi phí nhập khẩu, phát triển sản phẩm phù hợp thị trường nội địa. Thời gian: liên tục. Chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Vi sinh vật học, Công nghệ sinh học thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu chi tiết về đặc điểm sinh học và công nghệ của vi khuẩn lactic trong sản xuất pho mát, làm cơ sở cho các đề tài tiếp theo về vi sinh vật lên men.

2. Doanh nghiệp sản xuất và chế biến sữa, pho mát trong nước: Tham khảo để phát triển giống khởi động bản địa, tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí nhập khẩu giống và nâng cao chất lượng sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam.

3. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Sử dụng làm tài liệu tham khảo trong việc xây dựng tiêu chuẩn giống khởi động, kiểm soát chất lượng sản phẩm pho mát, đảm bảo an toàn và ổn định sản xuất.

4. Các tổ chức đào tạo và chuyển giao công nghệ: Áp dụng nội dung nghiên cứu để thiết kế chương trình đào tạo, hướng dẫn kỹ thuật cho các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ, thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp pho mát trong nước.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi khuẩn lactic có vai trò gì trong sản xuất pho mát?
   Vi khuẩn lactic chuyển hóa lactose thành axit lactic, làm giảm pH và đông tụ sữa, đồng thời tạo tiền chất cho các hợp chất thơm và cấu trúc đặc trưng của pho mát. Chúng cũng tổng hợp enzym phân giải protein và polysaccharide giúp cải thiện cấu trúc và hương vị sản phẩm.

2. Tại sao cần tuyển chọn chủng giống khởi động riêng cho sản xuất pho mát ở Việt Nam?
   Chủng giống bản địa phù hợp với điều kiện nguyên liệu, khí hậu và khẩu vị người tiêu dùng Việt Nam, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí nhập khẩu và tạo ra sản phẩm có chất lượng ổn định, phù hợp thị trường nội địa.

3. Phương pháp xác định hoạt tính enzym PepX được thực hiện như thế nào?
   Hoạt tính PepX được đo bằng phản ứng thủy phân cơ chất Gly-Pro-pNA, giải phóng p-nitroaniline có màu vàng, đo quang ở bước sóng 405 nm. Hoạt tính được tính dựa trên lượng pNA giải phóng trong thời gian phản ứng.

4. Làm thế nào để đánh giá khả năng tạo hương của chủng vi khuẩn lactic trên pho mát?
   Sử dụng phương pháp cảm quan với hội đồng đánh giá mùi hương, kết hợp phân tích các hợp chất dễ bay hơi bằng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ (GC-MS) để xác định các hợp chất thơm đặc trưng do vi khuẩn tạo ra.

5. EPS có ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng pho mát?
   Exopolysaccharide (EPS) giúp tăng độ nhớt, tạo cấu trúc mịn, chắc và ổn định cho quện sữa, cải thiện cảm quan về kết cấu và độ mềm của pho mát, đồng thời tăng tính ổn định trong quá trình bảo quản.

Kết luận

• Đã tuyển chọn thành công hai chủng vi khuẩn lactic bản địa M11 và T21 có khả năng đông tụ sữa nhanh, sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 30-37oC, phù hợp làm giống khởi động cho sản xuất pho mát.
• Hai chủng này có khả năng chuyển hóa citrate, tổng hợp exopolysaccharide và enzym protease ngoại bào cao, góp phần tạo cấu trúc và hương vị đặc trưng cho pho mát.
• Hoạt tính enzym PepX và khả năng chống oxy hóa của dịch sữa lên men bởi hai chủng giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm vị đắng và kéo dài thời gian bảo quản.
• Phối trộn hai chủng M11 và T21 rút ngắn thời gian đông tụ, tạo pho mát tươi có hương thơm dịu nhẹ, được đánh giá cao về cảm quan.
• Đề xuất phát triển quy trình sản xuất giống khởi động phối hợp, ứng dụng trong công nghiệp và mở rộng nghiên cứu về hoạt tính sinh học của vi khuẩn lactic bản địa.

Tiếp theo, cần triển khai thử nghiệm quy mô pilot, hoàn thiện quy trình công nghệ và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng giống khởi động để thúc đẩy sản xuất pho mát nội địa chất lượng cao. Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu được khuyến khích hợp tác phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về pho mát 1. Pho mát Pho mát (hay phô mai) là tên gọi chung của một nhóm các sản phẩm từ sữa, được sản xuất trên toàn thế giới với đủ các hương vị, màu sắc, độ mềm cứng khác nhau. Hiện nay, có hơn 1000 loại pho mát, được làm từ nhiều nguồn khác nhau như sữa bò, cừu, dê., nhưng chủ yếu là từ sữa bò.

Pho mát là một thực phẩm có nguồn gốc lâu đời, được cho là bắt nguồn từ khu vực nằm giữa hai con sông Tigris và Euphrates, nay là Iraq, cách đây khoảng 8000 năm [26, 59]. Pho mát là một thực phẩm giàu dinh dưỡng, có hàm lượng protein, chất béo tương đối cao, ở dạng dễ hấp thu, có đầy đủ các axit amin không thay thế, các vitamin và chất khoáng [9, 58]. Theo định nghĩa của FAO/WHO, pho mát là sản phẩm rắn hoặc bán rắn, ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín, thu được bằng cách làm đông tụ sữa hoặc các nguyên liệu từ sữa: sữa gầy, sữa tách béo, cream, whey cream, nhờ hoạt động của enzym rennet hoặc các tác nhân đông tụ thích hợp khác và làm tách một phần nước khỏi quện sữa đông [62]. Pho mát có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: tác nhân đông tụ casein, độ ẩm, loại vi sinh vật tham gia vào quá trình ủ chín hay dựa vào cấu trúc của pho mát.

Phân loại theo độ ẩm, pho mát được chia các loại như sau: Bảng 1.1: Phân loại pho mát theo độ ẩm [66] Loại pho mát Độ ẩm, % Sản phẩm Pho mát tươi, không ủ chín: Cottage, Ricotta, Quarg, Mozzarella Pho mát mềm 55- 80 Pho mát ủ chín bề mặt bằng nấm mốc: Brie, Camembert Pho mát bán Pho mát có quá trình ủ chín: Limburger, 41 - 55 rắn Gorgonzola, Roquefort Pho mát ủ chín có cấu trúc mắt: Emmental Pho mát rắn 20 - 40 Pho mát ủ chín không có cấu trúc mắt: Cheddar, Cheshire 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phân loại pho mát dựa vào cấu trúc và công nghệ sản xuất: - Pho mát tươi đông tụ bởi axit, không bổ sung enzym rennet hoặc nếu có thì với tỷ lệ rất thấp. Axit được tạo ra thường bằng vi khuẩn lactic. Tuy nhiên có một số loại pho mát tươi được axit hóa trực tiếp bởi gluconodelta – lactone. Sản phẩm điển hình là Cottage, Quark, Cream và pho mát tươi Bắc Mỹ.

- Pho mát tươi đông tụ bởi rennet, không bổ sung vi khuẩn lactic hoặc nếu có thì rất ít như: Quesco, Balnco, Quesco Fresco, Halloumi, pho mát tươi từ Ý. - Pho mát đông tụ bởi axit ở nhiệt độ cao. Sản phẩm có độ ẩm cao nhưng chắc. Sản phẩm điển hình như Ricotta (Ý), Channa và Paneer (Ấn Độ), pho mát trắng Mỹ - Latin.

- Pho mát mềm ủ chín: vi khuẩn lactic được cấy vào để lên men lactic trước khâu được đông tụ bởi enzym rennet. Một số pho mát điển hình như: Fetta, Camembert, Brie, Blue. - Pho mát bán cứng có qua giai đoạn rửa hạt pho mát sau đông tụ như: Gouda, Edam, Colby. - Pho mát cứng nhiệt độ thấp, không qua giai đoạn rửa hạt pho mát sau đông tụ như: Cheddar, Pasta Filata.

- Pho mát cứng nhiệt độ cao, quá trình tách nước hỗ trợ bằng nhiệt độ cao như: Romano, Swiss, Parmersan. Tình hình sản xuất và tiêu thụ pho mát trên thế giới và Việt Nam Theo thống kê của FAO, sản lượng pho mát trên thế giới năm 2010 đạt khoảng 20,2 triệu tấn, trong đó tập trung chủ yếu ở khu vực châu Âu, bắc – trung Mỹ với sản lượng tương ứng là 10,3 và 6,8 triệu tấn. Trong giai đoạn từ 2000 – 2010, sản lượng pho mát trên toàn thế giới tăng 3,6 triệu tấn, trung bình mỗi năm sản lượng pho mát tăng khoảng 2% [80]. Tình hình tiêu thụ pho mát cũng khác nhau rõ rệt giữa các nước và theo khu vực.

Pho mát chủ yếu được tiêu thụ ở các nước phát triển, tập trung nhiều ở khu vực châu Âu và bắc Mỹ. Tuy nhiên, các số liệu thống kê cũng cho thấy lượng pho mát tiêu thụ được cho đã tăng ở hầu hết các nước. 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Triệu tấn Hình 1.1: Sản lượng pho mát trên thế giới giai đoạn 2000 – 2010 [28] Ở Việt Nam, tính đến năm 2009, mức tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa bình quân đầu người là 11,2 kg/người/năm thấp hơn nhiều so với mức bình quân của Châu Á (62 kg/người/năm) và của thế giới (96 kg/người/năm) [4]. Tuy nhiên, cùng với việc thu nhập bình quân đầu người đang tăng lên hàng năm và thói quen tiêu thụ sữa được hình thành thì thị trường sữa Việt Nam có tiềm năng tăng trưởng khá tốt trong tương lai.

Theo thống kê của Tổng cục hải quan, kim ngạch nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa của 11 tháng đầu năm 2009 chỉ đạt 287,14 triệu USD, giảm 28,92% so với cùng kì năm 2007 nhưng tới năm 2013, con số này đã tăng lên 839,4 triệu USD, tăng 25% so với cùng kỳ năm 2012 (673,8 triệu USD) [78]. Hiện nay, các sản phẩm pho mát: Chedda, Gouda, Emmental, Pasmesan, Mozzarella, Edam đã được nhập khẩu vào Việt Nam nhưng mức tiêu thụ chưa cao. Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng các sản phẩm sạch và có giá trị dinh dưỡng cao ngày 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] càng tăng nên các sản phẩm như pho mát sẽ có nhiều triển vọng. Năm 2008, kim ngạch nhập khẩu pho mát đạt 24,04 triệu USD, tăng 7,33 triệu USD so với năm 2007.

Năm 2009, kim ngạch nhập khẩu pho mát 11 tháng đầu năm chiếm 7,23% tổng kim ngạch nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa [6]. Đến nay, pho mát đã trở thành loại thực phẩm khá quen thuộc ở các thành phố lớn. Đánh giá được nhu cầu về pho mát sẽ tăng trưởng ở Việt Nam, đặc biệt là loại pho mát chế biến hợp với khẩu vị và sở thích của người Việt Nam, các công ty chế biến sữa quy mô vừa và nhỏ như công ty Cổ phần Sữa Ba Vì đang chuẩn bị tham gia vào lĩnh vực sản xuất này.2: Tỉ trọng kim ngạch nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa của Việt Nam, năm 2009 [6] 1. Công nghệ sản xuất pho mát Sản xuất pho mát thực chất là quá trình loại nước khỏi sữa, trong đó casein và chất béo của sữa được cô đặc từ 6 – 12 lần tùy từng loại pho mát, bắt đầu bằng một hoặc kết hợp của hai quá trình: lên men nhờ vi sinh vật và đông tụ protein sữa nhờ enzym rennet.

Quy trình sản xuất pho mát gồm các khâu chính: đông tụ sữa, loại nước khỏi quện sữa (cắt quện sữa, nấu, khuấy, ép), tạo hình (nghiền, đổ khuôn, ép) và muối. Tuy nhiên, ở mỗi khâu cách thức thực hiện khác nhau đã tạo ra các sản phẩm đặc trưng riêng. Quy trình sản xuất có thể tóm tắt như sau [9, 10, 59]: 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Tiêu chuẩn hóa: Pho mát có thể làm từ sữa, sữa đã tách béo hoặc tách một phần chất béo. Trước khi đưa vào sản xuất sữa được tiêu chuẩn hóa nhằm đảm bảo nguồn nguyên liệu ổn định để tạo ra sản phẩm pho mát có chất lượng đồng nhất.

- Thanh trùng: Thanh trùng nhằm tiêu diệt hệ vi sinh vật có mặt trong sữa. Tuy nhiên, thanh trùng cũng làm giảm hàm lượng canxi trong sữa do đó làm giảm khả năng đông tụ sữa bằng enzym. Để khắc phục nhược điểm này, nhà sản xuất thường bổ sung thêm muối calcium chloride. Chế độ thanh trùng phổ biến 72 – 76oC, trong 15 – 20 giây.

Một số loại pho mát như Parmigiano – Reggiano làm từ sữa tươi chưa qua thanh trùng. - Đông tụ sữa: Quá trình đông tụ casin có thể thực hiện bằng tác nhân đông tụ là enzym hoặc giống khởi động. Một số loại pho mát, quá trình này diễn ra nhờ sự kết hợp cả hai tác nhân trên. Giống khởi động cho mỗi loại pho mát thường khác nhau: Giống khởi động trong sản xuất pho mát Cheddar là các vi khuẩn lactic ưa ấm, có thể là một hoặc kết hợp cả hai loài Lactococcus lactis subsp.

lactis; ở pho mát Emmental là các vi khuẩn ưa nhiệt và có thể có các vi khuẩn propionic; các pho mát sử dụng sữa chưa thanh trùng thì hệ vi sinh vật sẵn có trong sữa được xem như là giống khởi động. - Tách nước khỏi quện sữa: Giai đoạn này gồm các bước cắt quện sữa, gia nhiệt nhằm làm đẩy nhanh quá trình tách nước. Ở mỗi loại pho mát, thời gian và nhiệt độ gia nhiệt quện sữa là khác nhau: Ở pho mát Cheddar quện sữa được gia nhiệt tới 37 – 39oC, pho mát Parmigiano – Reggiano, Emmental nhiệt độ gia nhiệt lên tới 53 – 55oC. - Tạo hình và muối: Sau khi tách nước, quện sữa có thể được xay nhỏ, bổ sung thêm muối và ép, tạo khuôn hoặc được ép thành khuôn trước, sau đó bổ sung muối bằng cách ngâm trong bể muối từ 1 -2 ngày.

Kết thúc quá trình này, thu được pho mát tươi và sử dụng được. - Ủ chín: Pho mát tươi có thời hạn sử dụng ngắn (1 – 2 tuần). Để kéo dài thời gian sử dụng cũng như tạo cảm quan về hương vị, các loại pho mát thường được ủ chín. Nhiệt độ ủ chín thường 4 – 12oC, tùy từng pho mát mà thời gian ủ chín có thể từ 1 – 2 tháng (Emmental), 2 – 3 tháng (Gouda) hoặc tới 2 năm (Parmigiano – Reggiano).

7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.3: Sơ đồ sản xuất pho mát Cheddar (a) và Emmental (b) [59] 1. Các quá trình chuyển hóa của vi khuẩn lactic trong sản xuất pho mát Quá trình sản xuất pho mát đòi hỏi phải có vi khuẩn lactic (LAB). Chúng có thể được chủ động bổ sung vào sữa hoặc sử dụng ngay những vi khuẩn có mặt trong sữa tươi. Vi khuẩn lactic đã được sử dụng trên toàn thế giới, đóng vai trò quan trọng trong lên men thực phẩm ở quy mô công nghiệp.

Thuật ngữ vi khuẩn lactic dùng để chỉ đặc điểm của quá trình trao đổi chất cơ bản của nhóm vi khuẩn này: Chuyển hóa đường hexose chủ yếu thành axit lactic. Do liên quan tới sản xuất axit lactic nên 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] định nghĩa mang tính chất hóa sinh nhiều hơn phân loại học. Trong sản xuất pho mát, các vi khuẩn lactic tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa: 1. Quá trình chuyển hóa lactose Lên men lactose thành L – axit lactic là chức năng cơ bản của chủng giống khởi động trong sản xuất pho mát.

Sự axit hóa này không chỉ tới ảnh hưởng đến cấu trúc ban đầu của quện sữa mà còn ảnh hưởng tới chất lượng pho mát do pH quyết định khả năng hòa tan của casein [61].