Đặt vấn đề Thực phẩm lên men là một trong số những thực phẩm có lịch sử lâu đời nhất và trở thành một phần không thể thiếu trong chế độ ăn hàng ngày. Các bằng chứng khảo cổ học đã chứng minh việc tạo ra loại thực phẩm này được phát hiện một cách ngẫu nhiên từ hàng ngàn năm trước. Kể từ đó, chúng nhanh chóng trở nên phổ biến do khả năng kéo dài thời gian bảo quản và có giá trị dinh dưỡng được cải thiện so với các thực phẩm cùng loại ngưng không lên men. Trong những năm gần đây, các giống loài có chức năng “probiotic” thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học và các nhà sản xuất thực phẩm.
Người tiêu dùng đặc biệt chú ý đến vấn đề cải thiện sức khỏe cũng như tăng khả năng phòng chống bệnh tật thông qua chế độ ăn uống hợp lý và các chất dinh dưỡng bổ sung. Điều đó đã thúc đẩy những nghiên cứu về các chủng vi sinh vật được thêm vào thực phẩm nhằm nâng cao giá trị và tính hữu dụng của những loại thực phẩm này. Trong số những sản phẩm lên men từ sữa thì yaourt được biết đến khá nhiều với chức năng tiêu hóa tốt và công dụng chống lão hóa cao. Yaourt có đủ các chất cần thiết cho cơ thể: protein, lipid, vitamin, các muối khoáng… Kefir ít phổ biến bằng yaourt, đây là một loại thức uống lên men được tạo ra nhờ hoạt động của vi khuẩn và nấm men có trong hạt Kefir.
Sản phẩm từ lâu đã được biết đến như một loại thuốc thiên nhiên với nhiều dược tính được chứng minh qua quá trình sử dụng ở nhiều vùng trên thế giới, nó giúp tăng cường khả năng miễn dịch, giảm căng thẳng thần kinh, làm tan sạn mật, sạn thận, điều hòa huyết áp, làm ngưng sự tăng trưởng của tế bào ung thư và những lợi ích sức khỏe khác mà cho đến nay vẫn còn được xem là những điều bí mật. Cà rốt là một trong những loại thực phẩm bổ dưỡng có chứa một lượng lớn carotene, protid, lipid, glucid, các chất xơ, các nguyên tố vi lượng và các vitamin như vitamin A và vitamin E, vitamin K và vitamin C giúp tăng khả năng đề kháng của cơ thể, nhất là chất xơ có khả năng giảm thiểu nguy cơ phát triển ung thư, đặc biệt là ung thư tá tràng. 1 Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir GVHD: Th.S Vương Thị Việt Hoa bổ sung cà rốt Song, sản phẩm sữa chua Kefir tuy đã có mặt từ rất lâu đời trên thế giới nhưng vẫn còn rất mới trên thị trường tiêu thụ Việt Nam. Do đó, để góp phần làm tăng tính đa dạng và phong phú cho sản phẩm sữa chua Việt Nam, được sự chấp nhận của khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM và sự hướng dẫn của cô Th.s Vương Thị Việt Hoa, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir bổ sung cà rốt”.
Mục tiêu nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu chế biến sữa chua với trọng tâm giải quyết các vấn đề liên quan đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Trên cơ sở đó tôi tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây: Khảo sát ảnh hưởng của chế độ xử lý hạt sau lọc đến tốc độ nhân sinh khối của hạt Kefir. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình có sục khí và không sục khí đến tốc độ tăng sinh khối của hạt Kefir. Khảo sát các phương pháp bảo quản hạt Kefir.
Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ Starter Kefir (men cái) đến quá trình lên men. Khảo sát tỷ lệ cà rốt cô đặc với đường (69oBx) phối trộn vào sữa chua Kefir. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng gelatin (%) đến chất lượng cảm quan và thời gian tách lớp của sản phẩm. Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm.
Xây dựng quy trình chế biến và đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm. 2 Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir GVHD: Th.S Vương Thị Việt Hoa bổ sung cà rốt Chương 2 TỔNG QUAN 2. Thành phần hóa học của sữa bò [11] Hàm lượng và thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong khoảng rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi… Sữa là một trong những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Trong sữa bò tươi có gần 100 chất khác nhau, ngoài những hợp chất cơ bản như protein, lipid, glucid, còn có các thành phần khác như vitamin, khoáng, enzyme, chất khí… đặc biệt là có chứa một số chất miễn dịch và hormone kích thích.1: Thành phần các chất có trong sữa bò Thành phần Hàm lượng (%) Nước 85,5 ÷ 89,5 Lactose 3,6 ÷ 5,5 Protein 2,9 ÷ 5,0 Chất béo 2,5 ÷ 6,0 Khoáng 0,6 ÷ 0,9 2.
Nước [7] Trong sữa tồn tại nước tự do và nước liên kết. Nước tự do chiếm 96 ÷ 97% tổng lượng nước. Nó có thể tách được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học. Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4%.
Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatide, polysaccharide. Nước liên kết thường được gắn với các nhóm -NH2, -COOH, -OH, =NH, -CO, -NH-,… Hàm lượng nước liên kết trong sản phẩm sữa rất khác nhau: sữa gầy 2,13 – 2,59%; sữa đầu (colostrums) 1,15%; bơ 1,75%. Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0oC, không hòa tan muối, đường. Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactose dưới dạng C12H22O11.
Lipid [7] Lipid của sữa bao gồm chất béo, các phosphatide, glycolipide, steroide. 3 Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir GVHD: Th.S Vương Thị Việt Hoa bổ sung cà rốt Chất béo sữa Chất béo sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, E). Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng tới mùi vị, trạng thái của sản phẩm. Có tới 98 – 99% chất béo của sữa là triglyceride, 1 – 2% còn lại là các phosphatide, cholesterol, carotene, vitamin A, D, E, K.
Trong sữa có 18 acid béo. Mỗi glycerin có thể kết hợp với 3 phân tử acid béo mà 3 acid béo này có thể cùng hoặc khác loại. Vì vậy số glyceride khác nhau là vô cùng lớn.2: Các acid béo chủ yếu trong sữa [9] Điểm nhiệt Số lượng nguyên tử Tỷ lệ so với Các acid béo độ nóng Ghi chú tổng số, % H C O chảy, oC Các acid béo no Butyric acid 3,0 – 4,5 -7,9 8 4 2 Chất lỏng Caproic acid 1,3 – 2,2 -1,5 12 6 2 ở nhiệt độ Caprilic acid 0,8 – 2,5 +16,5 16 8 2 phòng Capric acid 1,8 – 3,8 +31,4 20 10 2 Chất rắn ở Lauric acid 2,0 – 5,0 +43,6 24 12 2 nhiệt độ Myristic acid 7,0 – 11,0 +53,8 28 14 2 phòng Palmitic acid 25,0 – 29,0 +62,6 32 16 2 Stearic acid 7,0 – 13,0 +69,3 36 18 2 Các acid béo không no Oleic acid 30,0 – 40.0 +14,0 34 18 2 Chất lỏng Linoleic acid 2,0 – 3,0 -5,0 32 18 2 ở nhiệt độ Linolenic acid Dưới 1% -5,0 30 18 2 phòng Arachidonic acid Dưới 1% -49,5 32 20 2 (Nguồn: Dairy processing handbook) 4 Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir GVHD: Th.S Vương Thị Việt Hoa bổ sung cà rốt Phosphatide và glycolipide Các phosphatide và glycolipide đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng cầu mỡ. Trong thành phần của chúng có cả acid béo hòa tan trong chất béo và acid béo hòa tan trong nước.
Hàm lượng của phosphatide và glycolipide khoảng 0,031 – 0,05%. Khi để yên sữa, một lớp váng sữa sẽ được tạo thành trên bề mặt. Dưới kính hiển vi người ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích thước khác nhau, nổi tự do trong sữa. Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bởi một màng mỏng.
Các thể hình cầu đó là các cầu mỡ. Protein [9] Protein là một trong những hợp chất quan trọng của sữa, trung bình chiếm 3,4%; trong đó 3,3% là protein; 0,1% là phi protein. Trong dung dịch có chứa hai kiểu protein khác nhau: Protein ở trạng thái keo không bền: casein, chiếm 75 – 85% protein trong sữa. Protein hòa tan: chiếm 15 – 25% protein trong sữa gồm β – lactoglobulin, α – lactalbulin, proteose – pepton, serum – albumin, immunoglobulin.
Casein [11] Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calcium, magnesium, phosphate và citrate). Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành.
Mỗi tiểu micelle có phân tử lượng trung bình 250. Tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động 10 – 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau. Thành phần các casein αs, β, κ trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỷ lệ khác nhau. Các phân tử αs và β – casein được bố trí tại tâm tiểu micelle, còn các phân tử κ – casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle.
Trong cấu trúc micelle, các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calcium Ca3(PO4)2 và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước. Kích thước micelle phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có trong sữa và dao động trong khoảng 0,2 – 0,4μm. Các tiểu micelle ở vùng biên trong cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng κ – casein khá cao. Do sự bố trí các đầu ưa nước 5 Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir GVHD: Th.S Vương Thị Việt Hoa bổ sung cà rốt của κ – casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử κ – casein làm cho micelle hòa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa.
A Submicelle B Chuỗi lộ ra C Calcium phosphate D κ – casein E Nhóm PO4 Hình A Hình B Hình 2.1: A- Sơ đồ tổ chức của micelle B- Sơ đồ tổ chức của tiểu micelle 6 Nghiên cứu chế biến sữa chua Kefir GVHD: Th.S Vương Thị Việt Hoa bổ sung cà rốt Bảng 2.3: Thành phần protein trong sữa bò Hàm lượng Tên protein Phân tử lượng Đặc điểm (%) Phân tử gồm 162 gốc acid amin, hình cầu, ít tương tác β - lactoglobulin 7 – 15 18.000 và kết hợp với các phân tử khác. Phân tử gồm 123 gốc acid α – lactalbumin 2–5 14.200 amin, hình cầu, là một metalloprotein. Là sản phẩm thủy phân từ β Proteose – pepton 2–4 4.000 – casein, gồm những phân đoạn protein khác nhau.000 Phân tử gồm 542 gốc acid Serum - albumin 0,7 – 1,3 66. Lactose [4, 8, 11] Lactose chiếm tỷ lệ lớn nhất trong glucid của sữa.
Lactose tồn tại ở 2 dạng: tự do và liên kết với các protein và glucid khác.