i LỜI CÁM ƠN Sau thời gian dài học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành đề tài này với sự giúp đỡ tận tình từ các quý thầy cô giáo, gia đình và bè bạn. Qua đây tôi xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo nhà trường, Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ thực phẩm cùng các thầy cô trong Khoa Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài này. Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đỗ Văn Ninh đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Tôi xin cám ơn các thầy, cô giáo, cán bộ Trung Tâm Thí Nghiệm của trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tại phòng thí nghiệm. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình đã tạo điều kiện về tinh thần và vật chất giúp tôi hoàn thành đề tài này. Tôi xin chân thành cám ơn các bạn đã luôn bên tôi trong những lúc gặp khó khăn trong nghiên cứu và học tập. Nha Trang, tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện Lê Thị Mừng ii MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1. KHÁI QUÁT VỀ CARRAGEENAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 3 1.1.1. Nguồn ngốc 3 1.1.2. Đặc điểm cấu tạo, tính chất và ứng dụng của Carrageenan 4 1.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo 4 1.1.2.2. Tính chất hóa học 8 1.1.2.3. Ứng dụng của carrageenan 10 1.1.2.4. Phân biệt Carrageenan và các chất khác 12 1.2. GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA VÀ SẢN XUẤT SỮA CHUA 14 1.2.1 Khái niệm chung 14 1.2.2. Giá trị dinh dưỡng của sữa chua 15 1.2.3. Qúa trình lên men lactic 17 1.2.3.1. Lịch sử của quá trình lên men lactic 17 1.2.3.2. Đặc điểm của vi khuẩn lactic 18 1.2.3.3. Cơ chế của quá trình lên men lactic 18 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 24 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 24 2.1.1. Nguyên liệu 24 2.1.1.1. Carrageenan 24 2.1.1.2. Sữa đặc có đường 24 2.1.1.3. Nước 24 2.1.1.4. Chủng vi khuẩn lactic 25 2.1.2. Bao bì 25 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 iii 2.2.1 Các phương pháp phân tích 25 2.2.2. Quy trình dự kiến 25 2.2.3. BTTN thăm dò ảnh hưởng của công đoạn pha loãng đến chất lượng sản phẩm……………………………………………………………………………………………………………27 2.2.4. BTTN thăm dò ảnh hưởng của nồng độ carrageenan bổ sung đến chất lượng sản phẩm 28 2.2.5. Bố trí thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong công đoạn phối trộn… 29 2.2.6. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men 30 2.2.7. Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan 31 2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu 34 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 3.1. Kết quả thăm dò ảnh hưởng của công đoạn pha loãng đến chất lượng sản phẩm 35 3.2. Kết quả thăm dò ảnh hưởng của nồng độ carrageenan bổ sung đến chất lượng sản phẩm. 37 3.3. Kết quả thí nghiệm bố trí theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong công đoạn phối trộn 39 3.4. Kết quả xác định thời gian lên men 45 3.5. Đề xuất quy trình thực nghiệm sản xuất sữa chua bổ sung carrageenan 48 3.5.1. Quy trình sản xuất 48 3.5.2. Thuyết minh quy trình 49 3.6. Đánh giá chất lượng của sản phẩm. 51 3.7. Sơ bộ tính giá thành sản phẩm 53 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 56 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT VK : Vi khuẩn CPVK : Chế phẩm vi khuẩn BTTN : Bố trí thí nghiệm TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TB : Trung bình TV : Thành viên TL : Tỉ lệ ĐCQ : Điểm cảm quan v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Tính tan của carrageenan trong các môi trường khác nhau 8 Bảng 1.2. Tính chất tạo gel khác nhau của các loại Carrageenan 9 Bảng 1.3. Cơ cấu thị trường tiêu thụ carrageenan năm 2006 12 Hình 2.5. Sơ đồ BTTN xác định thời gian lên men 31 Bảng 2.1. Tiêu chuẩn chất lượng quy định cấp chất lượng 32 Bảng 2.2. Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua 32 Bảng 2.3. Các chỉ tiêu vi sinh của sữa chua không xử lý nhiệt 32 Bảng 2.4 Bảng điểm cảm quan các chỉ tiêu của sản phẩm sữa chua bổ sung Carrageenan 33 Bảng 3.1. Đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm với tỉ lệ phối trộn nước/sữa đặc khác nhau 35 Bảng 3.2. Đánh giá chất lượng cảm quan về trạng thái của sản phẩm với nồng độ carrageenan khác nhau 37 Bảng 3.4. Kết quả phân tích ANOVA thực nghiệm cho công đoạn phối trộn 41 Bảng 3.4. Các giải pháp tối ưu 43 Bảng 3.5. Kết quả kiểm tra thực nghiệm đánh giá cảm quan sản phẩm 45 Bảng 3.6. Điểm cảm quan của sản phẩm với thời gian lên men khác nhau 46 Bảng 3.7. Xác định pH của sữa chua (sử dụng máy đo pH) 51 Bảng 3.8. Xác định protein tổng số trong sản phẩm theo phương pháp Kjeldahl 51 Bảng 3.9. Xác định độ acid của sản phẩm 51 Bảng 3.10. Đánh giá cảm quan chung sản phẩm sữa chua bố sung Carrageenan 52 Bảng 3.11. Chi phí nguyên vật liệu để sản xuất 1.000 hủ sữa chua Carrageenan 53 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Rong sụn 3 Hình 1.2. Quá trình tạo gel đông của Carrageenan. 7 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến 26 Hình 2.2. Sơ đồ BTTN xác định tỉ lệ pha loãng. 28 Hình 2.3. Sơ đồ BTTN xác định tỉ lệ carrageenan 29 Hình 2.4. Sơ đồ BTTN xác định tỉ lệ phối trộn. 30 Hình 3.2. Điểm cảm quan của sản phẩm khi bổ sung carrageenan với các tỉ lệ khác nhau. 38 Hình 3.3. Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ carrageenan và tỉ lệ vi khuẩn đến điểm cảm quan 41 Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các yếu tố đến điểm cảm quan của sản phẩm. 42 Hình 3.7. Sơ đồ quy trình thực nghiệm 48 1 LỜI MỞ ĐẦU Từ xa xưa quá trình lên men lactic đã được con người biết đến ứng dụng như một hình thức lên men tự phát để chế biến, bảo quản thực phẩm có nguồn gốc từ ngũ cốc, thịt, cá, rau quả và sản xuất đồ uống. Ngày nay một trong những ứng dụng quan trọng của lên men lactic là tạo ra các sản phẩm lên men giàu dinh dưỡng và có tác dụng chữa bệnh cao có nguồn gốc từ nguyên liệu động vật và thực vật. Như sản phẩm sữa chua có nguồn gốc phương Tây đến nay đã trở thành món ăn ưa thích ở khắp mọi nơi, ngay cả Việt Nam. Sữa chua là sản phẩm được xếp hạng trong 10 thực phẩm bổ dưỡng nhất thế giới. Sữa chua không chỉ là món ăn ngon miệng, cung cấp nhiều dưỡng chất mà còn là một sản phẩm Probiotics có khả năng giúp con người tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa bệnh tật, cải thiện hệ tiêu hóa…Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại sữa chua khác nhau đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng về màu sắc hương vị khác nhau. Tuy nhiên, khi sản xuất sữa chua luôn gặp phải vấn đề về độ đồng nhất trong thời gian bảo quản, thực tế cho thấy có những hộp sữa chua thành phẩm rất sánh ngay cả khi ở điều kiện thường một số khác thì ngược lại. Vì vậy đã có rất nhiều nghiên cứu sử dụng các chất ổn định cho sữa chua như pectin, gelatin,…nhưng chưa đạt được kết quả mong muốn, độ đồng nhất của sữa chua chưa cao và sữa chua có thể bị phân lớp trong thời gian bảo quản. Carrageenan tách chiết từ nguồn rong sụn (Kappahycus alvarerii) sẵn có ở Việt Nam đã được xem là một trong những phụ gia trong công nghệ thực phẩm và phi thực phẩm để làm chất đồng hóa, ổn định, tạo gel, tạo độ nhớt, tạo kết cấu,…đồng thời tạo cho sản phẩm một số tính chất chức năng như cung cấp năng lượng, tăng như động ruột… Xuất phát từ vấn đề trên, được sự đồng ý của Khoa Chế Biến – Đại Học Nha Trang, tôi bước đầu triển khai đề tài: “Nghiên cứu sản xuất sữa chua bổ sung Carrageenan”. 2 Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu xác định nồng độ Carrageenan thích hợp và các yếu tố công nghệ khác nhằm nâng cao chất lượng cảm quan của sản phẩm sữa chua. Nội dung của đề tài:  Xác định công thức phối chế nguyên liệu để sản xuất sữa chua.  Xác định thời gian lên men.  Đề xuất quy trình sản xuất Sữa chua bổ sung Carrageenan.  Sơ bộ tính giá thành sản phẩm. Ý nghĩa khoa học.  Tìm được nồng độ Carrageenan sử dụng để bổ sung vào sữa chua, nhằm cải thiện giá trị cảm quan cho sữa chua.  Đưa ra quy trình sản xuất sữa chua bổ sung Carrageenan đạt giá trị thương phẩm. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài  Đa dạng hóa các chất ổn định trên thị trường, nhất là trên lĩnh vực thực phẩm và các sản phẩm từ sữa.  Tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có, tăng giá trị sử dụng của cây rong, góp phần phát triển ngành sản xuất và tinh chế Carrageenan ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. Bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu nhằm vận dụng lý thuyết đã học vào thực hành. Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Nha Trang, tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện Lê Thị Mừng 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. KHÁI QUÁT VỀ CARRAGEENAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 1.1.1. Nguồn ngốc [11] Nguyên liệu sản xuất Carrageenan là các loại rong đỏ, rong sụn. Rong đỏ thường có ở Canada, Tây Phi, Indonesia, Malaysia, Philipines. Ở Việt Nam nguồn rong sụn được chú trọng phát triển hơn. Rong sụn có tên thương mại là Cottonii, ký hiệu là KA thuộc : Ngành : Rhodophyta Lớp : Rhodophyceae Phân lớp: Florideophycidae Bộ: Gigartinales Họ: Areschougiaceae Giống: Kappaphycus Loài: Alvarerii Rong sụn là loài rong phát triển rất nhanh, tốc độ tăng trưởng khoảng 3-6% ngày. Sản lượng có thể đạt 30 tấn khô/hecta/năm. Năm 2003 tổng sản lượng trên thế giới (chủ yếu là Philipine, Indonesia, Tanzania) đạt khoảng 150 nghìn tấn khô. Ở Việt Nam, từ giữa năm 2003 đến 2004, sản lượng rong sụn xuất khẩu đạt khoảng 1.000 tấn khô (chủ yếu do các công ty ở Ninh Thuận, Khánh Hòa, Phú Yên xuất khẩu), 6 tháng đầu năm 2005, sản lượng xuất khẩu tăng vọt lên khoảng 2000 tấn khô, giá xuất khẩu tăng từ 50USD lên 700USD/tấn FOB. Chất lượng của rong sụn Việt Nam hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của thị trường thế giới cho công nghiệp sản xuất Kappa-Carrageenan. Theo ghi nhận của các nhà khoa học, trong rong sụn có nhiều axit amin không thay thế, các khoáng chất đa lượng và vi lượng, các hợp chất hoạt động sinh học rất cần thiết và bổ dưỡng đối với con người. Một trong những bí quyết sống lâu của người Nhật Bản là ăn nhiều rong biển. Hình 1.1. Rong sụn (Kappaphycusalvarezii) 4 Thành phần hóa học chủ yếu của rong sụn là Carrageenan, chiếm 40-50% trọng lượng rong khô. Hiện nay, các nước sản xuất carrageenan nhiều nhất là Philipin, Mỹ, Đan Mạch, Pháp… Năm 2001, tổng sản lượng Carrageenan trên thế giới là 42.390 tấn; trong đó Châu Âu chiếm 32%, Mỹ 21%, Châu Á - Thái Bình Dương 47%. 1.1.2. Đặc điểm cấu tạo, tính chất và ứng dụng của Carrageenan 1.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo [5] Carrageenan là một loại colloid thuộc nhóm phycocolloid có cấu trúc mạch polymer mạch thẳng với liên kết luân phiên của β-D-galactopyranora qua liên kết 1,3 và α-D-galactopyranose qua liên kết 1,4. Các liên kết ở vị trí số 3 xuất hiện ở các gốc có 2 và 4 sunphat, gốc 2,6 disunphat, gốc 2,6 anhydrit và 3,6 anhydrit-2- sunphat. Sunphat hóa ở vị trí số 3 không bao giờ có. Carrageenan tạo thành chủ yếu nhờ các mạch poly D-glactose bị sunphat hóa có phân tử lượng từ 500-700đvC kết hợp với nhau bằng liên kết β-1,4 và C-1,3 luân phiên nhau. Hợp phần cấu tạo của Carrageenan gồm có D-galactose (17 – 31%) còn L-galactose chiếm lượng nhỏ. Ngoài ra các thành phần của Carrageenan còn có H 2 SO 4 , Ca 2+ , và 3,6 anhydro-D-galactose. Dạng tồn tại trong tế bào rong đỏ của Carrageenan luôn gắn với Ca 2+ , K + , Na + như R-(OSO 3 ) 2 Ca, hoặc R-OSO 3 Na, R- OSO 3 K (trong đó R là gốc hydro cacbon). Trong các công trình ban đầu thủy phân Carrageenan cho thấy có hai phân đoạn là kappa-Carrageenan và lamda-Carrageenan. Kappa được định nghĩa là phân đoạn kết tủa trong dung dịch KCl, trong khi lamda là phân đoạn tan trong dung dịch này. Về cấu trúc hóa học gần một nửa gốc đường trong kappa là 3,6 anhydro-D- galactose trong khi lamda chứa ít hoặc không chứa gốc đường này. Các công trình nghiên cứu trong hai thập niên 60 và 70 cho thấy Carrageenan có nhiều cấu trúc khác nhau và do đó Carrageenan được định nghĩa theo các thuật ngữ cấu trúc hóa học. Người ta phân ra các loại Carrageenan là mu, nu, iota, lamda, theta và xi-Carrageenan. Các loại này chỉ khác nhau ở mức độ sunphat hóa, vị trí sunphat hóa, mức độ dehydrat hóa. Từ những loại tảo Đỏ [...]... của carrageenan, tôi thấy việc ứng dụng carrageenan làm chất ổn định cho sữa chua có tính khả thi cao Vì vậy, tôi tiến hành bố trí thí nghiệm để xác định nồng độ carrageenan và các yếu tố công nghệ khác để sản xuất sản phẩm sữa chua bổ sung carrageenan đạt chất lượng cao 24 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Biến đổi của các thành phần dùng làm nguyên liệu sản xuất. .. xuất sữa chua bổ sung carrageenan 2.1.1 Nguyên liệu 2.1.1.1 Carrageenan Carrageenan nghiên cứu được cung cấp bởi phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ chế biến – Khoa Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nha Trang (Độ ẩm W=11,2%) 2.1.1.2 Sữa đặc có đường Là nguyên liệu chính trong chế biến sữa chua bổ sung carrageenan Sữa sử dụng là sữa Ông Thọ trọng lượng 380g (nhãn trắng) là sản phẩm của công ty Sữa Việt... THIỆU VỀ SỮA CHUA VÀ SẢN XUẤT SỮA CHUA 1.2.1 Khái niệm chung Sữa chua (hay Yaourt) được chế biến bằng cách cho sữa lên men chua lactic Trong quá trình lên men, casein trong sữa đông đặc, khuẩn lactic phát triển Sữa chua được những người du mục vùng Mount Elbus phát hiện từ xưa Ngày nay, sữa chua được tiêu thụ mạnh tại các nước vùng Địa Trung Hải, trung tâm Châu Âu và Châu Á Trên thị trường hiện nay sản. .. gói sản phẩm Trong quá trình cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm Ngày nay để đa dạng hóa hơn nữa sản phẩm sữa chua trên thị trường, người ta có thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc puree trái cây vào sản Theo tổ chức y tế thế giới WTO và tổ chức nông lương FAO, sản phẩm sữa chua có thể chia thành ba nhóm sau:  Sữa chua béo (Fat yaourt): hàm lượng chất béo sản. .. dung dịch carrageenan bổ sung vào dịch sữa Tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ carrageenan đến chất lượng sữa chua  Bột carrageenan được hòa tan sau đó bổ sung vào dịch lên men sau 2h Qua thực hiện một số thí nghiệm thăm đò tôi bố trí thí nghiệm chọn nồng độ carrageenan ở các nồng độ 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2%, 0.25% so với dung dịch sữa  Tỉ lệ CPVK sửa dụng 8% so với dịch sữa, lên men 8h ở 41-43oC... ra mùi vị đặc trưng cho sản phẩm sữa chua, giúp sữa chua có mùi vị khác hẳn các sản phẩm khác 21 1.2.3.4 Các vi khuẩn sử dụng trong lên men sữa chua [1, 4, 6] Trong sản xuất sữa chua thường dùng các chủng vi khuẩn lactic là Streptococcus salivarius thermophilus, Lactobacillus delbrueekii bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacteria Trong quá trình lên men sữa chua hình thành các hợp chất bay... trình sản xuất sữa chua bổ sung carrageenan (hình 2.1) 26 Trong mỗi công đoạn thì thông số của quy trình được chọn dựa vào kinh nghiệm và việc tiến hành các thí nghiệm từ đó chọn ra thông số tối ưu nhất Sữa đặc Pha loãng, nước nóng 80oC Làm nguội 40-45oC CPVK 8% Phối trộn Lên men 1 (43-45oC), 2h Lọ Vào lọ Lên men 2 (43-45 oC), 6h Làm lạnh (4-6OC), 12h Sữa chua Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến Bổ sung carrageenan. .. sản phẩm sữa chua rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vị sữa chua luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Ở các nước Tây Âu, sữa chua được sử dụng khá phổ biến từ đầu thế kỷ XX Trạng thái, mùi vị của sữa chua có khác nhau ở mỗi vùng, đặc biệt độ đặc, độ loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nước Sản phẩm sữa chua có... k -carrageenan tạo gel chủ yếu trong pha sữa và nó tác dụng với nhóm amino acid điện tích dương của protein ở lớp ngoài cùng của các mixen casein Ở nồng độ rất nhỏ khoảng 150-250ppm, carrageenan có ý nghĩa ngăn ngừa sự phân tách của các sản phẩm sữa trong quá trình sản xuất và bảo quản Các sản phẩm này bao gồm: kem, phomat, và các sản phẩm tráng miệng từ sữa Trong sản phẩm chocolate milk, nồng độ carrageenan. .. type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quá trình sản xuất sữa nguyên liệu sau khi được xử lí, cấy giống rồi được rót vào bao bì Qúa trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm  Yaourt dạng khuấy (Stired type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quá trình sản xuất, sữa nguyên . của sản phẩm sữa chua. Nội dung của đề tài:  Xác định công thức phối chế nguyên liệu để sản xuất sữa chua.  Xác định thời gian lên men.  Đề xuất quy trình sản xuất Sữa chua bổ sung Carrageenan. . thành sản phẩm. Ý nghĩa khoa học.  Tìm được nồng độ Carrageenan sử dụng để bổ sung vào sữa chua, nhằm cải thiện giá trị cảm quan cho sữa chua.  Đưa ra quy trình sản xuất sữa chua bổ sung Carrageenan. Trang, tôi bước đầu triển khai đề tài: Nghiên cứu sản xuất sữa chua bổ sung Carrageenan . 2 Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu xác định nồng độ Carrageenan thích hợp và các yếu tố công