Nghiên Cứu Công Nghệ Sản Xuất Bột Sữa Chua Cà Rốt (Daucus carota var sativa)

Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt đang thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học và… 106 trang · Trường Đại Học Mở Tp.Hồ Chí Minh · 2019.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Hồng
• Người hướng dẫn: Th.S. Nguyễn Thị Lệ Thủy
• Trường học: Trường Đại Học Mở Tp.Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Bột Sữa Chua Cà Rốt
• Loại tài liệu: báo cáo khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ SỮA CHUA
• 1.1.1. Lịch sử phát triển của sữa chua trên thế giới
• 1.1.2. Lịch sử phát triển của sữa chua tại Việt Nam
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ SỮA
• 1.2.1. Giới thiệu về sữa
• 1.2.2. Tính chất vật lý
• 1.2.3. Thành phần hóa học
• 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÀ RỐT
• 1.3.1. Mô tả cây
• 1.3.2. Đặc tính sinh học cà rốt
• 1.3.3. Tình hình sản xuất cà rốt trong nước và trên thế giới
• 1.3.4. Thành phần hóa học
• 1.3.5. Các tính chất chức năng của cà rốt
• 1.4. GIỚI THIỆU VỀ CHỦNG VI SINH VẬT Lactobacillus bulgaricus (Lb.)
• 2. PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Địa điểm nghiên cứu
• 2.3. Đối tượng nghiên cứu
• 2.4. Dụng cụ - thiết bị và hóa chất
• 2.5. Quy trình công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt dự kiến
• 2.6. Khảo sát tính chất thành phần nguyên liệu
• 2.6.1. Cà rốt và bột sữa
• 2.6.2. Khảo sát năng lực giống (Đường cong sinh trưởng)
• 2.6.3. Khảo sát quá trình xử lí nguyên liệu cà rốt
• 2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình chần đến chất lượng cảm quan của cà rốt
• 2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bột cà rốt
• 2.6.6. Khảo sát quá trình phối trộn
• 2.6.7. Khảo sát tỉ lệ bột sữa : bột cà rốt
• 2.6.8. Khảo sát sự ảnh hưởng của carrageenan đến chất lượng sữa chua
• 2.6.9. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến chất lượng sữa chua
• 2.6.10. Khảo sát chất lượng sản phẩm
• 2.6.11. Khảo sát khả năng lên men
• 2.6.12. Đánh giá cảm quan sản phẩm hoàn thiện
• 2.6.13. Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, dinh dưỡng, vi sinh của sản phẩm bột sữa chua cà rốt
• 3. PHẦN 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát tính chất thành phần nguyên liệu
• 3.1.1. Cà rốt và bột sữa
• 3.1.2. Khảo sát năng lực giống (Đường cong sinh trưởng)
• 3.1.3. Khảo sát quá trình xử lí nguyên liệu cà rốt
• 3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình chần đến chất lượng cảm quan của cà rốt
• 3.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng cà rốt
• 3.1.6. Khảo sát quá trình phối trộn
• 3.1.7. Khảo sát tỉ lệ bột sữa : bột cà rốt
• 3.1.8. Khảo sát sự ảnh hưởng của carrageenan
• 3.1.9. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống
• 3.1.10. Khảo sát chất lượng sản phẩm
• 3.1.11. Khảo sát khả năng lên men
• 3.1.12. Đánh giá điểm chất lượng sản phẩm
• 3.1.13. Đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, dinh dưỡng, vi sinh của sản phẩm bột sữa chua cà rốt
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt

Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt đang thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học và doanh nghiệp thực phẩm. Sản phẩm này không chỉ mang lại giá trị dinh dưỡng cao mà còn đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao của thị trường. Bột sữa chua cà rốt được sản xuất từ nguyên liệu tự nhiên, kết hợp giữa sữa chua và cà rốt, tạo ra một sản phẩm tiện lợi và bổ dưỡng.

1.1. Lợi ích của bột sữa chua cà rốt đối với sức khỏe

Bột sữa chua cà rốt cung cấp nhiều vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể. Cà rốt chứa beta-carotene, một chất chống oxy hóa mạnh, giúp cải thiện thị lực và tăng cường hệ miễn dịch. Sữa chua cũng hỗ trợ tiêu hóa và cân bằng hệ vi sinh đường ruột.

1.2. Quy trình sản xuất bột sữa chua cà rốt

Quy trình sản xuất bột sữa chua cà rốt bao gồm các bước như chuẩn bị nguyên liệu, lên men, sấy khô và đóng gói. Mỗi bước đều cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

II. Vấn đề và thách thức trong sản xuất bột sữa chua cà rốt

Mặc dù bột sữa chua cà rốt có nhiều lợi ích, nhưng việc sản xuất vẫn gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như chất lượng nguyên liệu, quy trình lên men và bảo quản sản phẩm là những yếu tố quan trọng cần được giải quyết.

2.1. Chất lượng nguyên liệu trong sản xuất

Chất lượng cà rốt và sữa bột ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Việc lựa chọn nguyên liệu tươi ngon và đảm bảo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm là rất cần thiết.

2.2. Quy trình lên men và ảnh hưởng đến sản phẩm

Quy trình lên men cần được tối ưu hóa để đảm bảo sản phẩm có hương vị và chất lượng tốt nhất. Thời gian và nhiệt độ lên men là những yếu tố quan trọng cần được kiểm soát.

III. Phương pháp nghiên cứu trong sản xuất bột sữa chua cà rốt

Để nghiên cứu công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt, nhiều phương pháp khoa học đã được áp dụng. Các phương pháp này giúp đánh giá chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

3.1. Khảo sát tính chất nguyên liệu

Khảo sát tính chất của cà rốt và sữa bột là bước đầu tiên trong nghiên cứu. Các chỉ tiêu hóa lý và dinh dưỡng cần được đánh giá để đảm bảo nguyên liệu đạt tiêu chuẩn.

3.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm

Sau khi sản xuất, sản phẩm bột sữa chua cà rốt cần được đánh giá về mặt cảm quan, hóa lý và vi sinh. Điều này giúp đảm bảo sản phẩm an toàn và chất lượng cho người tiêu dùng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của bột sữa chua cà rốt trong ngành thực phẩm

Bột sữa chua cà rốt có thể được sử dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm khác nhau. Từ đồ uống đến các món ăn nhẹ, sản phẩm này mang lại sự đa dạng cho thị trường thực phẩm.

4.1. Sử dụng bột sữa chua cà rốt trong chế biến thực phẩm

Bột sữa chua cà rốt có thể được sử dụng để làm các loại đồ uống bổ dưỡng, sinh tố hoặc bánh ngọt. Sản phẩm này không chỉ ngon mà còn cung cấp nhiều dinh dưỡng.

4.2. Tiềm năng thị trường cho bột sữa chua cà rốt

Với xu hướng tiêu dùng ngày càng tăng về thực phẩm bổ dưỡng, bột sữa chua cà rốt có tiềm năng lớn để phát triển trên thị trường. Các doanh nghiệp có thể khai thác cơ hội này để mở rộng sản phẩm.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu bột sữa chua cà rốt

Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt không chỉ mang lại giá trị dinh dưỡng mà còn mở ra nhiều cơ hội cho ngành thực phẩm. Tương lai của sản phẩm này hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ.

5.1. Tương lai của sản phẩm bột sữa chua cà rốt

Với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu tiêu dùng, bột sữa chua cà rốt có thể trở thành một sản phẩm chủ lực trong ngành thực phẩm. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ giúp cải thiện chất lượng và quy trình sản xuất.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu và phát triển

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất và phát triển các sản phẩm mới từ bột sữa chua cà rốt. Điều này sẽ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển của xã hội hiện đại kéo theo nhu cầu ngày càng cao đối với các dòng thực phẩm dinh dưỡng, tiện lợi và hỗ trợ cải thiện sức khỏe con người. Trong nhóm sản phẩm chế biến từ sữa, sữa chua (yaourt) là thực phẩm lên men lactic truyền thống được sử dụng phổ biến nhờ cung cấp hàm lượng dinh dưỡng cân đối, hỗ trợ tăng cường hệ miễn dịch và cải thiện chức năng tiêu hóa. Cùng với sự phát triển của công nghệ thực phẩm, việc đa dạng hóa sản phẩm sữa chua thông qua kết hợp với các nguồn nguyên liệu nguồn gốc thực vật giàu hoạt tính sinh học đang là xu hướng nghiên cứu quan trọng.

Cà rốt (Daucus carota subsp. sativus) là loại nông sản có sản lượng dồi dào và giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt giàu hợp chất chống oxy hóa $\beta$-carotene và chất xơ. Tuy nhiên, các dạng sản phẩm chế biến từ cà rốt phổ biến trên thị trường như nước ép hay nectar thường chỉ tận dụng phần dịch chiết và chất xơ hòa tan, loại bỏ phần bã chứa hàm lượng lớn chất xơ không hòa tan. Việc phối chế cà rốt vào các sản phẩm dinh dưỡng giúp tận thu toàn diện nguồn xơ thô và vi chất quý giá này.

Bên cạnh đó, thị trường sữa chua hiện nay chủ yếu lưu hành các dòng sản phẩm ăn liền đã qua chế biến sẵn ở dạng lỏng (sữa chua uống) hoặc dạng gel sệt (sữa chua truyền thống), đòi hỏi điều kiện bảo quản lạnh nghiêm ngặt. Dạng sản phẩm bột sữa chua khô tiện lợi, cho phép người tiêu dùng tự hoàn nguyên bằng nước và lên men trước khi sử dụng vẫn chưa xuất hiện trên thị trường. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài "Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt (Daucus carota var. sativa)" được thực hiện nhằm xây dựng một quy trình công nghệ chế biến bột sữa chua bổ sung cà rốt, tạo ra sản phẩm tiện dụng và giàu dinh dưỡng.

• Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng hoàn chỉnh các thông số kỹ thuật cho quy trình công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt; xác định tỉ lệ phối trộn tối ưu giữa bột sữa, bột cà rốt, phụ gia carrageenan và men giống; khảo sát các điều kiện lên men hoàn nguyên thích hợp; đánh giá chất lượng sản phẩm thành phẩm về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý, dinh dưỡng và vi sinh.
• Đối tượng nghiên cứu: Củ cà rốt tươi thu mua tại siêu thị Big C Bình Dương; bột sữa nguyên kem NutiFood; men giống vi sinh Lactic thương phẩm Belle + Bella; phụ gia thực phẩm carrageenan.
• Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Thực phẩm, cơ sở 3 (Bình Dương), Khoa Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, trong thời gian từ tháng 10 năm 2018 đến tháng 4 năm 2019.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu dựa trên các nền tảng lý thuyết về hóa sinh học sữa, hóa học thực vật và vi sinh học ứng dụng trong công nghệ lên men thực phẩm:

• Hóa lý và hóa sinh của sữa: Sữa là một hệ keo phức tạp gồm nhũ tương chất béo phân tán trong pha huyết thanh (serum) và huyền phù keo của các micelle casein. Casein chiếm khoảng 80% tổng lượng protein sữa, cấu tạo từ các tiểu micelle liên kết bởi cầu nối canxi phosphate. Lớp $\kappa$-casein ưa nước nằm ở bề mặt micelle có nhiệm vụ duy trì trạng thái phân tán bền vững. Khi vi khuẩn lên men đường lactose thành acid lactic, pH môi trường giảm về điểm đẳng điện của casein ($pH \approx 4.6$), làm vô hiệu hóa lớp điện tích bảo vệ và dẫn đến hiện tượng đông tụ gel sữa.
• Thành phần và đặc tính của cà rốt: Cà rốt thuộc họ Hoa tán (Apiaceae), chi Daucus. Thành phần củ cà rốt cung cấp năng lượng ($22,\text{kcal}/100,\text{g}$), protein ($1.1,\text{g}$), glucid ($8,\text{g}$), cellulose ($1.06,\text{mg}$), các khoáng chất (Ca, P, Fe, Na) và vitamin ($B_2$, C). Đặc biệt, hàm lượng $\beta$-carotene trong cà rốt đạt khoảng $7600,\mu\text{g}/100,\text{g}$, là tiền chất chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể với khả năng chống oxy hóa mạnh, hỗ trợ thị giác và tăng cường sức đề kháng.
• Vi sinh vật lên men lactic: Hoạt động lên men dựa trên các chủng vi khuẩn lactic điển hình gồm Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (trực khuẩn gram dương, kị khí không bắt buộc, ưa nhiệt $43 - 46^\circ\text{C}$), Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (cầu khuẩn gram dương, chịu nhiệt đến $65^\circ\text{C}$, phát triển tối ưu ở $37 - 42^\circ\text{C}$) và Lactobacillus acidophilus. Sự tương hỗ sinh trưởng giữa L. bulgaricus (tiết protease phân giải protein tạo peptide và acid amin kích thích) và S. thermophilus giúp rút ngắn thời gian đông tụ và tạo hương vị đặc trưng cho yaourt.

Thành phần chính của sữa	Khoảng dao động (%)	Giá trị thực (%)
Nước	85,5 - 89,5	87,0
Chất khô	10,5 - 14,5	13,0
Chất béo	2,5 - 6,0	3,9
Protein	2,9 - 5,0	3,4
Lactose	3,6 - 5,5	4,8
Chất khoáng	0,6 - 0,9	0,8

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm phòng thí nghiệm với việc bố trí thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên để khảo sát từng biến số công nghệ:

• Phương pháp phân tích hóa lý nguyên liệu:
  • Hàm lượng ẩm (%): Phương pháp sấy ở nhiệt độ $105^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi.
  • Hàm lượng tro (% w/w khô): Phương pháp nung tro hóa mẫu trong lò nung ở $550 - 600^\circ\text{C}$.
  • Hàm lượng chất khô hòa tan (%): Đo trực tiếp bằng khúc xạ kế (Brix kế).
  • Hàm lượng đường khử và đường tổng số (%): Phương pháp Bertrand sử dụng phản ứng khử dung dịch Fehling và chuẩn độ bằng dung dịch $\text{KMnO}_4$.
• Phương pháp vi sinh vật học:
  • Xác định động thái sinh trưởng của vi khuẩn lactic: Cấy giống 1% vào môi trường sữa, lấy mẫu tại các thời điểm $0, 2, 4, 6, 8,\text{giờ}$. Pha loãng mẫu theo dãy thập phân từ $10^{-1}$ đến $10^{-9}$, cấy gạt $0.1,\text{ml}$ lên đĩa petri chứa môi trường thạch thích hợp, ủ $24,\text{giờ}$, đếm khuẩn lạc trong khoảng $25 - 500,\text{CFU}$ và tính mật độ tế bào ($A$, CFU/ml). Theo dõi song song biến thiên pH của môi trường sữa.
  • Kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm thành phẩm theo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.
• Phương pháp đánh giá cảm quan: Đánh giá chất lượng cảm quan sản phẩm bột và sản phẩm sữa chua sau lên men theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 kết hợp phương pháp cho điểm thị hiếu theo bảng mô tả chi tiết cho từng chỉ tiêu: màu sắc, mùi vị, cấu trúc liên kết và độ mịn (thang điểm 0 - 5).

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các tư liệu khoa học liên quan đến đề tài:

• Lịch sử và phân loại sữa chua: Trình bày lịch sử phát triển của yaourt từ năm 2000 TCN tại vùng Trung Đông, các công trình của Ilya Metchnikoff năm 1910 về tác dụng kéo dài tuổi thọ của vi khuẩn lên men sữa, cùng quá trình du nhập và phát triển của ngành sữa chua tại Việt Nam từ giữa thế kỷ XX.
• Tổng quan về nguyên liệu sữa: Phân tích chi tiết tính chất vật lý (màu sắc, tỷ trọng $1028 - 1032,\text{g/l}$, điểm đông đặc $-0.512$ đến $-0.550^\circ\text{C}$), cấu trúc hệ keo và thành phần hóa học của sữa bò (protein gồm $\alpha_{s1}$-casein, $\beta$-casein, $\kappa$-casein và whey protein; lipid sữa cấu tạo từ các cầu mỡ có màng phospholipid; đường lactose và các vitamin A, D, E, nhóm B).
• Tổng quan về cà rốt: Cung cấp thông tin phân loại thực vật học, hình thái cây, đặc tính sinh học, tình hình sản xuất cà rốt trên thế giới và tại Việt Nam (các vùng chuyên canh chính như Đà Lạt, Đức Trọng, Hải Phòng, Bắc Ninh). Phân tích chi tiết thành phần dinh dưỡng, cấu trúc hóa học của các đồng phân carotene ($\alpha, \beta, \gamma, \delta$-carotene) và vai trò của vitamin A đối với cơ thể.
• Giới thiệu các chủng vi sinh vật lên men: Phân tích đặc điểm hình thái học, đặc tính sinh hóa, nhiệt độ sinh trưởng và cơ chế trao đổi chất của ba loài vi khuẩn lactic: Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus và Lactobacillus acidophilus.

Phần 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương này trình bày toàn bộ quy trình công nghệ dự kiến, danh mục trang thiết bị, hóa chất và ma trận bố trí các thí nghiệm:

• Quy trình công nghệ chế biến bột cà rốt: Cà rốt tươi $\rightarrow$ gọt vỏ $\rightarrow$ rửa sạch $\rightarrow$ cắt nhỏ kích thước $1\times 1,\text{cm}$ $\rightarrow$ chần nước nóng $\rightarrow$ sấy khô $\rightarrow$ nghiền mịn $\rightarrow$ bột cà rốt nguyên liệu.
• Quy trình chế biến bột sữa chua cà rốt: Phối trộn đồng nhất các cấu tử khô gồm bột cà rốt, bột sữa nguyên kem, men giống lactic dạng bột và phụ gia carrageenan theo tỉ lệ xác định $\rightarrow$ đóng gói thành phẩm bột sữa chua cà rốt.
• Bố trí thí nghiệm khảo sát các thông số công nghệ:
  • Khảo sát chế độ chần cà rốt: Bố trí 2 yếu tố gồm nhiệt độ chần ($70, 80, 90^\circ\text{C}$) và thời gian chần ($15, 30, 45,\text{phút}$) nhằm chọn chế độ giữ màu sắc tốt nhất và vô hoạt enzyme.
  • Khảo sát chế độ sấy cà rốt: Bố trí 2 yếu tố gồm nhiệt độ sấy ($70, 75, 80, 85, 90, 95^\circ\text{C}$) và thời gian sấy ($4, 5, 6,\text{giờ}$) để tối ưu độ mịn, màu sắc và mùi vị sau nghiền.
  • Khảo sát tỉ lệ phối trộn bột sữa : bột cà rốt: Cố định khối lượng mẫu $5,\text{g}$, carrageenan 1%, men giống 6%, lên men ở tỉ lệ nước $1:4,(\text{g/ml})$, $44^\circ\text{C}$ trong $8,\text{giờ}$; khảo sát 4 mức tỉ lệ (g/g): 2.5 : 2.15 ($F_1$), 3.0 : 1.65 ($F_2$), 3.5 : 1.15 ($F_3$) và 4.0 : 0.65 ($F_4$).
  • Khảo sát nồng độ phụ gia carrageenan: Khảo sát các mức bổ sung 0%, 0.5%,... nhằm cải thiện cấu trúc gel và hạn chế tách nước.
  • Khảo sát tỉ lệ bổ sung men giống: Khảo sát các mức 6%, 8%, 10% và 12% ($H_1 - H_4$).
  • Khảo sát điều kiện lên men hoàn nguyên: Khảo sát tỉ lệ nước bổ sung ($1:2, 1:3, 1:4, 1:5,\text{g/ml}$), thời gian lên men ($4, 5, 6, 7, 8,\text{giờ}$) và nhiệt độ lên men ($35, 40, 45, 50^\circ\text{C}$).

Mã nghiệm thức	Tỉ lệ phối trộn bột sữa : bột cà rốt (g/g)	Carrageenan (%)	Tỉ lệ giống (%)	Tỉ lệ nước (g/ml)
$F_1$	2,5 : 2,15	1,0	6,0	1 : 4
$F_2$	3,0 : 1,65	1,0	6,0	1 : 4
$F_3$	3,5 : 1,15	1,0	6,0	1 : 4
$F_4$	4,0 : 0,65	1,0	6,0	1 : 4

Phần 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này trình bày các số liệu và biện luận kết quả thu được từ thực nghiệm:

• Đặc tính nguyên liệu ban đầu: Đưa ra các chỉ số cơ bản về độ ẩm, hàm lượng tro, chất khô hòa tan, đường khử và đường tổng số của củ cà rốt tươi và bột sữa nguyên kem sử dụng trong nghiên cứu.
• Động học tăng trưởng của vi khuẩn Lactic: Xây dựng đường cong sinh trưởng của vi khuẩn lactic và biểu đồ biến thiên pH trong môi trường sữa qua các mốc thời gian $0, 2, 4, 6, 8,\text{giờ}$, xác định giai đoạn logarit và thời điểm vi khuẩn đạt mật độ cực đại làm giảm pH đến mức đông tụ casein.
• Ảnh hưởng của quá trình chần và sấy đến chất lượng bột cà rốt: Phân tích điểm cảm quan màu sắc của cà rốt qua 9 nghiệm thức chần ($A_1B_1 - A_3B_3$) và đánh giá cảm quan tổng hợp (độ mịn, màu sắc, mùi vị) của bột cà rốt qua 18 nghiệm thức sấy ($C_1D_1 - C_6D_3$).
• Tối ưu hóa công thức phối trộn và phụ gia: Biện luận ảnh hưởng của tỉ lệ bột sữa : bột cà rốt đến độ đặc, vị chua ngọt và màu sắc ngà đặc trưng của sản phẩm; đánh giá vai trò tạo gel của carrageenan trong việc ổn định mạng lưới protein, giảm hiện tượng tách nước (syneresis); xác định nồng độ men giống tối ưu để đạt tốc độ sinh acid phù hợp.
• Tối ưu hóa các thông số lên men hoàn nguyên: Đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ nước ($1:2 - 1:5$), thời gian ủ men ($4 - 8,\text{giờ}$) và nhiệt độ lên men ($35 - 50^\circ\text{C}$) đến cấu trúc khối đông và hương vị yaourt thành phẩm.
• Đánh giá chất lượng sản phẩm thành phẩm: Tổng hợp điểm chất lượng cảm quan theo TCVN 3215-79, xác định các chỉ tiêu hóa lý, dinh dưỡng (hàm lượng đạm, béo, đường, khoáng, vi chất) và kiểm tra các chỉ tiêu an toàn vi sinh vật trong gói bột sữa chua cà rốt thành phẩm.

---

Kết quả và đóng góp

• Kết quả kỹ thuật đạt được:
  • Thiết lập được quy trình công nghệ chế biến bột cà rốt hoàn chỉnh bao gồm các công đoạn xử lý nguyên liệu, chần vô hoạt enzyme giữ màu tự nhiên, sấy khô đến độ ẩm an toàn và nghiền mịn đồng nhất.
  • Xác lập được công thức phối trộn tối ưu giữa bột sữa nguyên kem, bột cà rốt, phụ gia carrageenan và men giống vi sinh thương phẩm, tạo ra hỗn hợp bột đồng nhất có khả năng hòa tan và phân tán tốt.
  • Xác định được chế độ hoàn nguyên và lên men tối ưu cho người sử dụng (tỉ lệ nước bổ sung, nhiệt độ ủ và thời gian ủ) để tạo thành sản phẩm sữa chua cà rốt có cấu trúc đông mịn, không bị tách lớp, hương thơm hài hòa giữa yaourt và cà rốt.
  • Sản phẩm bột thành phẩm được kiểm định đạt các yêu cầu về an toàn vi sinh vật và các chỉ tiêu hóa lý dinh dưỡng theo quy chuẩn.
• Đóng góp của đề tài:
  • Đề xuất một dạng sản phẩm thực phẩm mới trên thị trường: bột sữa chua tự lên men kết hợp nguyên liệu rau củ, mang tính tiện dụng cao trong bảo quản, vận chuyển và sử dụng.
  • Tận dụng toàn diện nguồn nguyên liệu cà rốt, giúp bổ sung chất xơ không hòa tan và hoạt chất $\beta$-carotene vào sản phẩm sữa lên men, làm phong phú thêm cơ cấu sản phẩm dinh dưỡng từ nông sản Việt Nam.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của đề tài:
  • Nghiên cứu mới được tiến hành ở quy mô thực nghiệm phòng thí nghiệm với khối lượng mẫu nhỏ (từ $5,\text{g}$ mẫu bột khô đến $100,\text{g}$ nguyên liệu cà rốt thô cho mỗi mẻ thí nghiệm).
  • Chưa khảo sát sự biến đổi chất lượng và thời hạn bảo quản (shelf-life) của gói bột thành phẩm theo thời gian dưới các điều kiện bao bì và môi trường tồn trữ khác nhau.
  • Men giống sử dụng là chế phẩm thương phẩm hỗn hợp dạng bột có sẵn (Belle + Bella), chưa tiến hành phân lập, đánh giá riêng rẽ hoạt lực của từng chủng vi khuẩn lactic đơn lẻ trong môi trường phối chế cà rốt.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Nghiên cứu lựa chọn vật liệu bao bì chuyên dụng và đánh giá độ ổn định hóa lý, độ ẩm, hoạt độ nước ($a_w$) cùng tỷ lệ sống của vi khuẩn lactic trong bột sữa chua cà rốt qua thời gian bảo quản dài hạn.
  • Nghiên cứu nâng cấp quy mô sản xuất thử nghiệm (pilot) và tính toán sơ bộ hiệu quả kinh tế của quy trình công nghệ.
  • Khảo sát bổ sung các vi chất dinh dưỡng hoặc nghiên cứu đa dạng hóa hương vị bằng việc kết hợp thêm các loại nông sản giàu hoạt tính sinh học khác.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên và giảng viên ngành Công nghệ sinh học, Công nghệ thực phẩm, Kỹ thuật chế biến nông sản: Sử dụng làm tài liệu tham khảo trong các học phần Công nghệ chế biến sữa, Công nghệ chế biến rau quả, Vi sinh vật học thực phẩm và Phương pháp nghiên cứu khoa học.
• Người làm đề tài nghiên cứu về thực phẩm lên men và bột dinh dưỡng: Tham khảo phương pháp bố trí thí nghiệm đa yếu tố trong chế biến nhiệt (chần, sấy), quy trình xác định đường cong sinh trưởng vi khuẩn lactic bằng phương pháp đếm khuẩn lạc, cùng các phương pháp hóa nghiệm định lượng đường (phương pháp Bertrand), độ tro, độ ẩm.
• Các kỹ sư và doanh nghiệp phát triển sản phẩm thực phẩm: Tham khảo quy trình công nghệ và phương pháp phối chế nguyên liệu rau củ vào nền sản phẩm sữa bột sấy để phát triển các dòng sản phẩm dinh dưỡng tiện lợi.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng những nguyên liệu và chế phẩm vi sinh cụ thể nào để sản xuất bột sữa chua cà rốt?

Đề tài sử dụng 4 thành phần nguyên liệu và phụ gia chính gồm: củ cà rốt tươi thu mua tại siêu thị Big C Bình Dương, bột sữa nguyên kem NutiFood, men giống vi sinh Lactic thương phẩm Belle + Bella (chứa các chủng vi khuẩn lactic như Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus) và phụ gia tạo gel carrageenan.

2. Vì sao nghiên cứu lại lựa chọn phương pháp sấy nghiền bột cà rốt thay vì sử dụng dịch ép cà rốt?

Các sản phẩm nước ép hoặc nectar cà rốt thông thường chỉ tận dụng được phần dịch chiết và chất xơ hòa tan, loại bỏ phần bã chứa nhiều chất xơ không hòa tan. Việc chế biến toàn bộ củ cà rốt thành dạng bột mịn giúp tận thu toàn diện các chất xơ không hòa tan và hoạt chất $\beta$-carotene, bổ sung trọn vẹn giá trị dinh dưỡng vào sản phẩm sữa chua.

3. Quy trình chế biến bột cà rốt nguyên liệu gồm những công đoạn kỹ thuật nào?

Quy trình sản xuất bột cà rốt gồm 7 công đoạn nối tiếp: Cà rốt tươi $\rightarrow$ Cắt vỏ $\rightarrow$ Rửa sạch $\rightarrow$ Cắt nhỏ ($1\times 1,\text{cm}$) $\rightarrow$ Chần nước nóng $\rightarrow$ Sấy khô $\rightarrow$ Nghiền mịn thu được bột cà rốt thành phẩm dùng cho phối trộn.

4. Quá trình chần và sấy cà rốt được khảo sát ở những dải thông số nhiệt độ và thời gian nào?

Thí nghiệm chần cà rốt khảo sát 3 mức nhiệt độ ($70^\circ\text{C}, 80^\circ\text{C}, 90^\circ\text{C}$) kết hợp 3 mức thời gian ($15, 30, 45,\text{phút}$). Thí nghiệm sấy cà rốt khảo sát 6 mức nhiệt độ ($70, 75, 80, 85, 90, 95^\circ\text{C}$) kết hợp 3 mức thời gian sấy ($4, 5, 6,\text{giờ}$).

5. Những phương pháp phân tích hóa lý nào được sử dụng để kiểm tra nguyên liệu trong nghiên cứu?

Nghiên cứu sử dụng phương pháp sấy ở $105^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi để xác định hàm lượng ẩm; phương pháp nung trong lò nung ở $550 - 600^\circ\text{C}$ để xác định hàm lượng tro; phương pháp đo khúc xạ kế (Brix kế) để xác định chất khô hòa tan; và phương pháp chuẩn độ Bertrand để xác định hàm lượng đường khử và đường tổng số.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã nghiên cứu và xây dựng thành công quy trình công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt (Daucus carota var. sativa) ở quy mô phòng thí nghiệm. Đề tài đã tối ưu hóa các chế độ công nghệ từ khâu xử lý nhiệt (chần, sấy) nguyên liệu cà rốt, xác lập công thức phối trộn bột đồng nhất đến chế độ hoàn nguyên lên men tạo sản phẩm sữa chua đạt chất lượng cảm quan và an toàn vệ sinh thực phẩm. Đây là công trình thực nghiệm có giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cao, mở ra hướng phát triển các sản phẩm sữa chua dạng bột tiện lợi kết hợp nông sản giàu hoạt tính sinh học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đối với thực phẩm ngày càng cao, luôn đòi hỏi những loại thực phẩm mới, ngon, bổ dưỡng. Để đáp ứng nhu cầu này, nhiều sản phẩm được chế biến ra không những cung cấp dinh dưỡng mà còn có tác dụng chữa bệnh cho con người. Các ứng dụng không thể thiếu tạo sự phong phú đó, là các sản phẩm lên men, đặc biệt là lên men lactic. Sản phẩm sữa chua đến nay đã trở thành món ăn ưa thích ở khắp mọi nơi, ngay cả Việt Nam.

Sữa chua không chỉ cung cấp nhiều dưỡng chất mà còn có khả năng giúp con người tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa bệnh tật, cải thiện tiêu hóa. Trong các loại nông sản, cà rốt là một loại rau củ được tiêu thụ rộng rãi và phong phú. Chẳng phải ngẫu nhiên mà người ta gọi “ cà rốt là một loại sâm bình dân” nếu như nó không phải là một loại củ có giá trị dinh dưỡng cao. Những sản phẩm trên thị trường hiện nay như nước ép cà rốt, nectar chỉ sử dụng một phần nhỏ chất xơ hòa tan để chế biến sản phẩm còn những chất xơ không hòa tan khác không được tận dụng hết.

Chính vìvậy, để tận thu hết những chất dinh dưỡng đó, cà rốt được chọn làm nguyên liệu phối trộn trong đề tài này nhằm cung cấp và bổ sung thêm những chất xơ không hòa tan cần thiết cho sức khỏe con người. Trên thị trường hiện nay, có khá nhiều sản phẩm sữa chua được đa dạng từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau nhưng thường là các sản phẩm ăn liền và đã được chế biến, đóng hộp. Các sản phẩm đó đã được lên men và sản phẩm người tiêu dùng sử dụng thường là dạng lỏng của sữa chua uống hoặc đặc sánh của sữa chua truyền thống. Tuy nhiên, sản phẩm bột sữa chua hoàn toàn chưa xuất hiện trên thị trường.

Với một gói bột sữa chua cà rốt thành phẩm, người tiêu dùng chỉ cần cho nước vào và lên men theo thời gian hướng dẫn thích hợp sẽ được sản phẩm sữa chua sử dụng ngay. Sản phẩm không những tiện lợi, ngon miệng mà còn cung cấp nhiều dưỡng chất thiết yếu cho cơ thể. Dựa trên cơ sở đó, đề tài “ Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất bột sữa chua cà rốt (Daucuscarota var sativa)” được thực hiện. SVTH: Nguyễn Thị Thu Hồng Trang 1 PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Khoá Luận Tốt Nghiệp 1.

TỔNG QUAN VỀ SỮA CHUA 1. Lịch sử phát triển của sữa chua trên thế giới Yaourt còn được gọi là yoghurt hay yogurt theo định nghĩa của Mỹ ( 21 CFR 131.200- Yogurt) là sản phẩm lên men từ sữa bằng giống vi khuẩn Lactobacillus. Bulgaricus và Streptococcus. Tên gọi Yogurt có nguồn gốc từ tiếng Thổ Nhĩ Kỳ, và trong tiếng Assyri cổ yogurt có nghĩa là “cuộc sống”.

Từ năm 2000 trước công nguyên ở vùng trung đông, yaourt đã được sản xuất như một loại thực phẩm có thể kéo dài thời gian sử dụng của sữa. Theo các nhà nghiên cứu, yaourt được tìm ra bởi các bộ lạc du cư ở Đông Âu và Tây Á và nhanh chóng trở thành một thực phẩm thơm ngon không thể thiếu trong bữa ăn của cư dân vùng Trung Đông và Địa Trung Hải [2]. Tác động tích cực của yaourt đối với sức khỏe con người được nhận ra vào năm 1910 bởi một nhà nghiên cứu người Nga, Ilya Metchnikoff, khi nghiên cứu đã thấy rằng người nông dân nghèo Bulgari thường sử dụng một lượng lớn yaourt lại sống rất thọ và khỏe mạnh. Ngày nay những tiến bộ về khoa học đã chứng minh được vấn đề trên và yaourt được sử dụng phổ biến khắp thế giới với lượng tiêu thụ ngày càng cao [2].