khảo sát quy trình tạo thành nanolycopene ứng dụng chế biến sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.44 MB, 120 trang )

Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CNSH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

GIẤY XÁC NHẬN

Tôi tên là: Trương Ngọc Trân

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã sinh viên: 1753010273

Tôi đồng ý cung cấp tồn văn thơng tin khóa luận tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho Thư viện Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh. Thư viện Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối tồn văn thơng tin khóa luận tốt nghiệp vào hệ thống thông tin khoa học của Sở Khoa học và Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

Ký tên

(Ghi rõ họ và tên)

Trương Ngọc Trân

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc

PHIẾU NHẬN XÉT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên GV: Lý Thị Minh Hiền. Học hàm – học vị: Thạc sĩ.

Đơn vị công tác: Trường đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh. Họ và tên SV: Trương Ngọc Trân MSSV: 1753010273.

Tên đề tài: Khảo sát quy trình tạo thành nanolycopene - ứng dụng chế biến sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene

1. Tinh thần và thái độ làm việc:

Sinh viên có tinh thần chịu khó, chủ động trong cơng việc và hoàn thành tốt nội dung đề ra của khoá luận tốt nghiệp

2. Nội dung đề tài:

- Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình tạo thành hệ nano lycopene: hàm lượng chất nhũ hoá, thành phần pha dầu (lycopene: dầu nành)

- Khảo sát các thơng số q trình lên men sữa chua: pH, hàm lượng giống bổ sung, hàm lượng chất khô bổ sung, hàm lượng nano lycopene

- Đánh giá chất lượng sản phẩm sữa chua bổ sung lycopene

Kết luận:

-Sinh viên được ĐƯỢC BẢO VỆ trước hội đồng đánh giá

-Điểm (thang điểm 10): 10 - (Điểm chữ: mười) (Điểm lẻ đến 0,5).

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 08 năm 2021 Chữ ký giảng viên

Lý Thị Minh Hiền

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, bên cạnh sự cố gắng của bản thân, em còn nhận được nhiều sự giúp đỡ và động viên từ phía gia đình và nhà trường. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Cô Lý Thị Minh Hiền, giảng viên hướng dẫn, đã định hướng đề tài cũng như là truyền đạt cho em nhiều kiến thức giúp em hoàn thiện tốt bài báo cáo.

Các thầy cô trong tổ chuyên ngành Công nghệ thực phẩm cũng như là các thấy cô trong Khoa Công nghệ sinh học, trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức bổ ích và kinh nghiệm cuộc sống cho em trong suốt bốn năm ngồi trên ghế nhà trường.

Ban giám hiệu và ban quản lý phịng thí nghiệm đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài tại phịng thí nghiệm của trường.

Bên cạnh đó là cảm ơn các bạn làm việc tại phịng thí nghiệm Thực phẩm, phịng thí nghiệm Sinh hóa và phịng thí nghiệm Hóa – Mơi trường đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong lúc thực hiện đề tài.

Cuối cùng, con xin cảm ơn cha mẹ đã luôn bên cạnh tiếp cho con thêm nguồn động lực để con cố gắng hoàn thành bài báo cáo này.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ ... 1

PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ... 4

1.1 Giới thiệu về carotenoid... 4

1.1.1 Giới thiệu chung ... 4

1.1.2 Phân loại và cấu trúc ... 4

1.1.3 Tính chất hóa lý ... 5

1.1.4 Tính chất quang phổ... 6

1.1.5 Sự đồng phân hóa ... 6

1.1.6 Q trình oxy hóa... 6

1.1.7 Một số công dụng của carotenoid ... 6

1.2 Giới thiệu về lycopene ... 7

1.2.1 Giới thiệu chung ... 7

1.2.2 Cấu trúc ... 8

1.2.3 Tính chất ... 9

1.2.4 Cơng dụng của lycopene ... 9

1.2.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt tính của lycopene ... 10

1.3 Nhũ tương ... 11

1.3.1 Giới thiệu về nhũ tương... 11

1.3.2 Giới thiệu về nhũ tương nano ... 12

1.3.3 Giới thiệu về chất nhũ hóa ... 12

1.3.4 Các phương pháp tạo hệ nhũ tương nano ... 14

PHẦN II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 26

2.2.3 Thuyết minh quy trình ... 30

2.3 Hệ nhũ tương nano lycopene ... 31

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

2.3.1 Quy trình tạo hệ nhũ tương nano lycopene ... 312.4.2 Quy trình chế biến sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene ... 34

2.5 Các thí nghiệm ... 37

2.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất nhũ hóa đến hệ nhũ tương nano ... 372.5.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ lycopene và dầu đậu nành trong pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene. ... 38 2.5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 392.5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát điểm dừng của giá trị pH ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 412.5.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát hàm lượng giống vi sinh vật được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 422.5.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát hàm lượng chất khơ hịa tan ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 432.5.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát hàm lượng nano lycopene được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 45

3.1 Các thí nghiệm khảo sát tạo thành hệ nhũ tương nano lycopene ... 47

3.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất nhũ hóa đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 473.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ lycopene và dầu đậu nành trong pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 48 3.1.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 51

3.2 Các thí nghiệm khảo sát sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene ... 53

3.2.1 Xác định thành phần nguyên liệu sữa tươi ... 53 3.2.2 Thí nghiệm 4: Khảo sát điểm dừng của giá trị pH ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 543.2.3 Thí nghiệm5: Khảo sát hàm lượng giống vi sinh vật được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 553.2.4 Thí nghiệm 6: Khảo sát hàm lượng chất khơ hịa tan ảnh hưởng đến q trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 583.2.5 Thí nghiệm 7: Khảo sát hàm lượng nanolycopene được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 60

3.3 Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nano lycopene ... 62 3.4 Kết quả đánh giá chỉ tiêu hóa lý và chất lượng cảm quan tồn diện sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene ... 63 PHẦN IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ... 65

4.1 Kết luận ... 65

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

4.2. Kiến nghị ... 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 68

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

HLB Chỉ số cân bằng dầu nước – Hydrophilic lipophilic balance

PIT Nhiệt độ đảo pha – Phase inversion temperature

Dạng E Đồng phân hình học dạng trans Dạng Z Đồng phân hình học dạng cis

ROS Các dạng oxy hoạt động – Reactive oxygen species

HDL High density lipoprotein cholesterol

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử điển hình của xanthophyll ... 4

Hình 1.2 Cấu trúc phân tử điển hình của carotene ... 5

Hình 1.3 Cơng thức cấu tạo của lycopene ... 8

Hình 1.4 Cấu trúc khơng gian của lycopene ... 8

Hình 2.1 Cà chua được mua ở chợ Nơng sản Thủ Đức ... 28

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình trích ly hợp chất lycopene từ cà chua ... 29

Hình 2.3 Hợp chất lycopene ở dạng cao ... 30

Hình 2.4 Sơ đồ quy trình dự kiến tạo hệ nhũ tương nano lycopene bằng phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương (EIP) ... 31

Hình 2.5 Sơ đồ quy trình hoạt hóa men đơng khơ ... 33

Hình 2.6 Quy trình dự kiến chế biến sản phầm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene ... 34

Hình 3.1 Kết quả đo kích thước của hệ nhũ tương nano lycopene ban đầu ... 52

Hình 3.2 Kết quả đo kích thước hạt sau 2 tháng bảo quản ... 53

Hình 4.1 Hệ nhũ tương nano lycopene ... 65

Hình 4.2 Sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene ... 66

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần của protein trong sữa ... 17Bảng 1.2 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bị ... 20Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất nhũ hóa đến hệ nhũ tương nano ... 37Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ của lycopene và dầu đậu nành trong pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 39Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 40Bảng 2.4 Bố trí thí nghiệm khảo sát điểm dừng của giá trị pH ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 41Bảng 2.5 Bố trí thí nghiệm khảo sát hàm lượng giống vi sinh vật được bổ sung vào ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 43Bảng 2.6 Bố trí thí nghiệm khảo sát hàm lượng chất khơ ảnh hưởng đến q trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 44Bảng 2.7 Bố trí thí nghiệm khảo sát hàm lượng nanolycopene được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 45Bảng 3.1 Bảng kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất nhũ hóa đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 47Bảng 3.2 Bảng kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ lycopene và dầu đậu nành trong pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 49Bảng 3.3 Bảng kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene ... 51Bảng 3.4 Bảng khảo sát nguyên liệu sữa tươi ... 53Bảng 3.5 Bảng kết quả khảo sát điểm dừng của giá trị pH ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 54Bảng 3.6 Bảng kết quả đánh giá cảm quan ở các điểm dừng giá trị của pH khác nhau ... 55Bảng 3.7 Bảng kết quả khảo sát hàm lượng giống vi sinh vật được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 56Bảng 3.8 Bảng kết quả đánh giá cảm quan ở các hàm lượng giống bổ sung khác nhau ... 57Bảng 3.9 Bảng kết quả khảo sát hàm lượng chất khơ hịa tan ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 58

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Bảng 3.10 Bảng kết quả đánh giá cảm quan ở các hàm lượng chất khơ hịa tan khác nhau ... 59Bảng 3.11 Bảng kết quả khảo sát hàm lượng nanolycopene được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm ... 61Bảng 3.12 Bảng kết quả đánh giá cảm quan ở các hàm lượng nano lycopene bổ sung khác nhau... 62Bảng 3.13 Phân tích chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene ... 63Bảng 3.14 Bảng điểm phương pháp cho điểm toàn diện sản phẩm ... 64

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ nano được biết đến với kích thước nanomet đã đem lại nhiều tính năng vượt trội đang dần thay thế các vật liệu có kích thước micromet và milimet.

Carotenoid là một hợp chất màu có sẵn được tìm thấy trong các loại trái cây có màu cam, vàng (cà rốt, bí đỏ, khoai lang, cà chua, …) hoặc những loại rau có màu xanh đậm (bơng cải xanh, rau bi na, …). Nhiều nghiên cứu đã chứng minh vai trò và lợi ích của carotenoid đối với sức khỏe con người. Carotenoid giúp tăng cường hệ miễn dịch, ức chế khả năng đột biến gen và có khả năng chống oxy hóa mạnh… Hầu hết carotenoid đều có hoạt tính của vitamin A và được chia thành hai nhóm là cơng thức hóa học có oxy và cơng thức hóa học khơng có oxy. Trong số đó nổi trội nhất là lycopene, một hoạt chất tự nhiên mặc dù không có hoạt tính của vitamin A nhưng nó có khả năng chống oxy hóa cực mạnh. Nó được tìm thấy nhiều nhất trong các loại rau quả nhiều nước và có màu đỏ đặc biệt là cà chua.

Lycopene thuộc nhóm carotene với cơng thức thiếu vịng β – ionone nên nó khơng có hoạt tính của vitamin A nhưng hoạt tính chống oxy hóa của nó rất đáng được mong đợi. Qua các tài liệu nghiên cứu cho thấy, lycopene có nhiều tác dụng trong việc chữa và ngăn ngừa bệnh. Tác dụng đầu tiên của lycopene khi được nhắc đến là khả năng chống oxy hóa mạnh giúp đánh bật các gốc tự do ngăn ngừa được các bệnh mãn tính ở người như tim mạch, ung thư, … Bên cạnh đó là giảm lượng cholesterol trong máu cũng như giúp bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân bên ngoài.

Tuy nhiên, do bản chất của lycopene có đặc tính kị nước và cấu trúc khơng bão hịa nên dễ bị oxy hóa bởi các tác nhân bên ngoài như nhiệt độ, ánh sáng, … Sự lựa chọn tối ưu nhất để hạn chế các ảnh hưởng trên là áp dụng công nghệ nano để tạo ra các hạt nhũ nano chứa lycopene giúp khắc phục được điểm yếu về tính chất vật lý của nó cũng như là có thể áp dụng cơng dụng của nó vào

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

các ngành cơng nghiệp hiện nay. Ở kích thước nano, vật liệu sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống khơng có được nhờ vào việc thu nhỏ kích thước và tăng diện tích mặt ngồi. Bên cạnh đó là giúp lưu giữ các giá trị dinh dưỡng, hoạt tính sinh học, đặc tính chống oxy hóa cũng như tính ổn định và bền vững của lycopene. Nhờ vào kích thước hạt nhỏ nên khi sử dụng sản phẩm sẽ làm tăng khả năng hấp thu một cách tối đa các hợp chất này.

Ngoài ra, nhu cầu về sức khỏe cũng được quan tâm hàng đầu với các loại sản phẩm thực phẩm, thức uống, thực phẩm chức năng giúp bổ sung dinh dưỡng, tăng cường sức khỏe.... Sữa là loại thức uống phổ biến với đầy đủ các dưỡng chất cần thiết cho sự phát triển trí não, tăng cường sức khỏe cho mọi lứa tuổi như acid amin, vitamin, … Vì vậy, sữa được xem như là một nguồn thực phẩm thiết yếu cho trẻ nhỏ, trung niên và người cao tuổi. Sữa được ứng dụng nhiều nhất trong công nghệ lên men thực phẩm với các sản phẩm đa dạng như yakult, phô mai, yaourt, … Các sản phẩm lên men từ sữa chứa các dưỡng chất thiết yếu, các men vi sinh giúp ổn định hệ tiêu hóa, tăng cường miễn dịch, chống lão hóa.

Để góp phần đưa dịng sản phẩm sữa chua trở nên đa dạng và có nhiều lợi ích hơn trong việc bảo vệ sức khỏe cho mọi người. Trong đề tài này, tôi tiến hành nghiên cứu việc bổ sung hệ nano lycopene vào sữa chua giúp tăng khả năng ứng dụng của hệ nano và tăng cường sức khỏe cho con người.

Với điều kiện nghiên cứu tại phịng thí nghiệm và những công dụng to

lớn của lycopene đã giúp tôi nảy sinh ý tưởng thực hiện nghiên cứu đề tài “Khảo

sát quy trình tạo thành nanolycopene - Ứng dụng chế biến sản phẩm sữa chua truyền thống bổ sung nanolycopene” với mục tiêu chung là xây dựng quy trình

tạo thành hệ nhũ tương nano lycopene và ứng dụng vào chế biến sản phẩm sữa chua.

Từ mục tiêu chung, tôi tiến hành nghiên cứu với các nội dung nghiên cứu như sau:

• Khảo sát quy trình tạo thành hệ nhũ tương nano lycopene.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

• Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất nhũ hóa đến hệ nhũ tương nano lycopene.

• Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ lycopene và dầu đậu nành trong pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene.

• Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng pha dầu đến hệ nhũ tương nano lycopene.

• Khảo sát điểm dừng giá trị pH ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm.

• Khảo sát hàm lượng giống vi sinh vật được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm.

• Khảo sát hàm lượng chất khơ hịa tan ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm.

• Khảo sát hàm lượng nanolycopene được bổ sung ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về carotenoid

1.1.1 Giới thiệu chung

Carotenoid là một dạng sắc tố phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Carotenoid được sinh tổng hợp bằng quang hợp trong các loại thực vật như rau củ, nấm, hoa, trái cây và một số loài sinh vật khác như tảo, nấm, vi khuẩn. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa ung thư, duy trì sức khỏe với các tác nhân chống oxy hóa, bảo vệ tế bào và các mô khỏi sự phá hủy của các tác nhân oxy hóa [6].

Theo Ellison, Kaczor et al., 2016, bản thân động vật không thể tự sinh tổng hợp được carotenoid mà phải được bổ sung từ bên ngồi thơng qua chế độ ăn uống. Carotenoid trong cơ thể động vật được chuyển hóa theo nhiều hướng khác nhau. Đơi khi, carotenoid được tìm thấy trong tế bào động vật khi chúng thực hiện các chế độ ăn thực vật giàu carotenoid, ví dụ như zeazanthin và lutein trong mắt người, astaxanthin trong cá hồi.

1.1.2 Phân loại và cấu trúc

• Phân loại

Có hơn 600 loại carotenoid và được chia làm hai nhóm: Xanthophyll (có chứa oxy): lutein, zeaxanthin,... và Carotene (không chứa oxy): α-carotene, β-carotene, lycopene.

(Nguồn: )

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử điển hình của xanthophyll

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Trong mơi trường kiềm, carotenoid bền vững hơn so với môi trường acid và các chất oxy hóa. Do cấu trúc có chứa các nối đôi liên hợp nên dễ bị oxy hóa, hydro hóa dẫn đến mất màu, tạo màu khác hoặc đồng phân hóa.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

1.1.4 Tính chất quang phổ

Hầu hết carotenoid có ba bước sóng hấp thụ cực đại từ 400 – 550 nm (ánh sáng màu tím đến màu xanh lá cây) và sự hấp phụ ánh sáng phụ thuộc vào số liên kết đơi liên hợp. Vị trí hấp thu bước sóng cực đại cịn bị ảnh hưởng bởi độ dài, vị trí liên kết đơi ở cuối chuỗi hoặc trong vịng và việc loại bỏ sự liên hợp của một liên kết đơi trong vịng hoặc loại bỏ nó thơng qua q trình oxy hóa.

1.1.5 Sự đồng phân hóa

Hầu hết carotenoid trong tự nhiên có dạng đồng phân trans và dễ bị đồng phân hóa để thành dạng cis dưới tác dụng của nhiệt, ánh sáng hoặc bức xạ. Dạng cis linh động, hấp thu ánh sáng ở bước sóng ngắn hơn dạng trans. Sự đồng phân hóa dưới tác dụng của nhiệt là một trong những yếu tố gây nên hiện tượng oxy hóa làm mất màu carotenoid trong quá trình chế biến thực phẩm.

1.1.6 Quá trình oxy hóa

Trong mơi trường có oxygen, các liên kết đơi liên hợp trong cấu trúc carotenoid bị oxy hóa dần tạo thành các sản phẩm như hydroperoxide, carbonyl và các chất bay hơi có mùi khó chịu khác. Q trình này không chỉ phụ thuộc vào nồng độ oxy mà còn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm và một số kim loại có trong mơi trường.

Sự bổ sung các chất chống oxy hóa vào thực phẩm các chất có chứa carotenoid giúp q trình oxy hóa diễn ra chậm và cải thiện độ bền của carotenoid. Bên cạnh đó, sự oxy hóa carotenoid cũng được giảm đi khi kết hợp nó với các chất màu tan trong dầu hoặc encapsul hóa với sorbitol hoặc cyclodextrin.

1.1.7 Một số cơng dụng của carotenoid

Tác dụng đầu tiên không thể thiếu khi nhắc đến carotenoid là chống lão hóa. Các carotenoid được biết đến với khả năng chống oxy hóa cao. Hoạt chất chống oxy hóa của chúng có thể phịng ngừa được ung thư. Trong cơ thể tồn tại peroxide và superoxide, chúng có thể phản ứng tạo các gốc hydroxyl và oxy đơn bội rất độc hại. Superoxide, peroxide, gốc hydroxyl, oxy đơn bội gọi là các gốc tự do có oxy hoạt

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

động khi được hình thành sẽ tác động đến lipid, protein và làm tổn thương DNA, gây ra các q trình lão hóa của cơ thể, làm xuất hiện các hiện tượng như ung thư, lão hóa, bệnh tim mạch.… Các chất này có thể được vơ hiệu hóa bởi các vitamin như A, C, E, β - carotene. Ngoài ra các carotenoid khác như lycopene, cathaxanthin… chứa hợp chất phenolic cũng có tác dụng chống oxy hóa do các gốc tự do gây ra rất tốt [16].

Bên cạnh cơng dụng chống oxy hóa mạnh mẽ của nó, zeaxanthin cùng với lutein cũng xuất hiện trong võng mạc ở người được xem như là chất màu của điểm vàng với vai trò bảo vệ khỏi các tác hại của quang độc gây ra bởi bức xạ từ ánh sáng xanh và vùng cận tử ngoại [16].

Chúng còn giúp giảm viêm cho cơ thể. Mặc dù vẫn đang được nghiên cứu nhưng các đặc tính chống viêm của carotenoid sẽ giúp cải thiện sức khỏe tim mạch và ngăn chặn các thành động mạch bị tắc nghẽn. Một số carotenoid có thể phân hủy thành vitamin A giúp bảo vệ da khỏi bị tổn thương do tiếp xúc với ánh nắng mặt trời [16].

1.2 Giới thiệu về lycopene

1.2.1 Giới thiệu chung

Lycopene, tên có nguồn gốc từ phân loại loài của cà chua, Lycopersicon

escylentum và được đặt tên bởi Schunck, là một sắc tố carotene và carotenoid màu đỏ

tươi, có mặt trong các loại rau quả nhiều nước như cà chua, dưa hấu, bưởi, đu đủ,... Trong đó, các màu đỏ đậm của cà chua chín và các sản phẩm liên quan chủ yếu là do lycopene (chiếm hơn 85 % tổng số carotenoid có trong quả - lycopene được xem là carotenoid quan trọng trong cà chua) [6]. Các tế bào sắc tố giàu lycopene tồn tại ở dạng hạt cầu nhỏ chiếm ưu thế ở vỏ cà chua, có đến khoảng 12 mg lycopene trên 100 g cà chua tươi [13]. Một số thực phẩm không có màu đỏ cũng có thể chứa lycopene ví dụ như các loại đỗ, đậu,…

Mặc dù lycopene về mặt hóa học là một carotene nhưng vì cấu trúc thiếu vịng β – ionone nên nó khơng có hoạt tính của vitamin A và có cấu hình ổn định nhất về mặt nhiệt động lực học nhờ vào cấu hình đồng phân trans.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Lycopene hoạt động như một chất chống oxy hóa mạnh giúp bảo vệ tế bào khỏi các gốc tự do và giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính. Từ đó mà lycopene đóng vai trị như một phytochemical để tạo màu trong thực phẩm, bổ sung dạng viên nang hay dạng nhũ tương nano vào các sản phẩm thực phẩm chức năng. Tuy nhiên, do có đặc tính khơng tan trong nước, dễ bị oxy hóa trong q trình vận chuyển, bảo quản và tiêu hóa bởi nhiều yếu tố, dẫn đến khả năng tiếp cận sinh học bị hạn chế [8].

1.2.2 Cấu trúc

(Nguồn: lycocard.com)

Hình 1.3 Cơng thức cấu tạo của lycopene

(Nguồn: vi.wikipedia.org)

Hình 1.4 Cấu trúc không gian của lycopene

Lycopene là một hydrocarbon khơng bão hịa cao, là một tetraterpene được tổ hợp từ 8 khối isoprene chỉ bao gồm carbon và hydro. Chuỗi có 13 liên kết đơi carbon bao gồm 11 liên kết đôi liên hợp và 2 liên kết đôi không liên hợp, làm cho chiều dài

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

chuỗi carbon dài hơn các loại carotenoid khác. Lycopene được thu từ thực vật tồn tại dạng đồng phân trans, dạng đồng phân ổn định nhất về mặt nhiệt động học. [13]

1.2.3 Tính chất

✔ Tên gọi khác: ψ, ψ – Carotene ✔ CAS Number: 502-65-8 ✔ Công thức phân tử: C40H56

✔ Khối lượng phân tử: 536,873 g/mol ✔ Nhiệt độ nóng chảy: 172 – 175 0C

Lycopene là một sắc tố carotenoid ưa béo, hòa tan trong dầu và một số dung mơi hữu cơ, khơng hịa tan được trong nước. Trong mơi trường nước, nó có xu hướng kết tủa hay kết tinh ở dạng tinh thể. Lycopene chủ yếu phân bố trong các mô béo và các nội quan như tuyến thượng thận, gan, tuyến tiền liệt và tinh hồn.

Hầu hết lycopene có cấu hình đồng phân trans ổn định nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng, oxy khơng khí và các phản ứng hóa học khác, lycopene sẽ trải qua quá trình đồng phân hóa tạo thành dạng cấu hình cis kém ổn định.

1.2.4 Công dụng của lycopene [13]

Lycopene được tách chiết từ cà chua là một chất màu tự nhiên, không độc, được cho phép sử dụng tại nhiều quốc gia như Hoa Kỳ, Australia, New zealand và EU làm màu thực phẩm (E160d) với nhiều công dụng khác nhau.

Công dụng đầu tiên của lycopene không thể không nhắc đến là khả năng chống oxy hóa cực mạnh. Stress oxy hóa do các dạng oxy hoạt động (ROS) được tạo ra bởi hoạt động trong cơ thể cũng như một số thói quen sống hằng ngày và sự phát triển của một số bệnh mãn tính ở người như ung thư, tim mạch,... Nhờ vào khả năng tương tác với ROS, bẫy các gốc tự do (ROO*) của lycopene mà nó giúp giảm thiểu nhiều tác hại của chất oxy hóa gây ra [18].

Lượng lycopene trong máu tăng cao giúp làm giảm mức độ tổn thương gây ra bởi gốc tự do, nồng độ cholesterol xấu (LDL) và cholesterol toàn phần, tăng hàm

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

lượng cholesterol tốt (HLD). Từ đó giúp kéo dài tuổi thọ, giảm nguy cơ tử vong do đột quỵ và các bệnh mãn tính khác như tiểu đường, tim mạch,...

Sự tấn công của tia UV trên da sẽ gây ra các tình trạng tổn thương trên da nghiêm trọng. Lycopene khi được sử dụng bằng cách gián tiếp hay trực tiếp đều sẽ giúp bảo vệ da khỏi tác nhân tia cực tím. Ngồi ra, lycopene cịn giúp ngăn ngừa các tình trạng như mất trí nhớ, đục thủy tinh thể, nguy cơ thối hóa điểm vàng, làm giảm đau và giúp xương thêm chắc khỏe [18].

Ngồi ra, lycopene cịn có thể tương tác với vitamin C, vitamin E và β – carotene trên gốc 2, 2 – diphenyl – 1 picryhydrazyl (DPPH). Lycopene kết hợp với các chất chống oxy hóa khác như vitamin E và β – carotene có tác dụng ức chế diene hydroperoxides được tạo ra từ linoleic acid methyl ester gây ra ra sự oxy hóa. Bên cạnh đó, lycopene cịn được đề xuất để bảo vệ tocopheroxyl (α – TO*) và giúp sửa chữa các gốc vitamin E [13].

1.2.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt tính của lycopene [13]

• Nhiệt độ

Ngun nhân chính dẫn đến lycopene bị phân hủy là do quá trình oxy hóa và sự đồng phân hóa. Khi xử lý nhiệt, các mơ quả bị phá hủy và từ đó lycopene được giải phóng. Bên cạnh đó, người ta cũng nhận thấy rằng hàm lượng cũng như sự phân bố đồng phân cis – trans của lycopene cũng bị thay đổi và kéo theo đó là thay đổi các đặc tính sinh học của nó.

Nhiệt độ chế biến khi đạt trong khoảng từ 90 – 150 0C kết hợp với thời gian xử lý tăng cũng dẫn đến việc giảm hàm lượng lycopene một cách đáng kể (khoảng 35% tổng lycopene) hay phá vỡ các phân tử thành các phần nhỏ.

• Ánh sáng

Sự gia tăng đồng phân cis – xảy ra khi lycopene bắt đầu tiếp xúc với ánh sáng. Khi thời gian chiếu sáng càng tăng thì tổng hàm lượng lycopene bị mất đi càng nhiều.

• Oxygen

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Cole và Kapur (1975) đã chỉ ra rằng hơn 30% lycopene bị phân hủy khi xử lý nhiệt ở 100 0C trong 3 giờ với sự có mặt của oxy. Trong quá trình bảo quản, hàm lượng lycopene giảm khi có mặt của oxy. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng cũng như là tồn bộ tính chất và hàm lượng lycopene trong sản phẩm nên lựa chọn cẩn thận các điều kiện bảo quản như bảo quản ở nhiệt độ thấp, bảo quản trong mơi trường khí trơ, tránh ánh sáng tiếp xúc với kho....

• Đồng phân hóa

Hoạt tính sinh học của lycopene phụ thuộc vào mức độ đồng phân hóa cũng như về độ ổn định. Sự thay đổi màu sắc được xem như là một chỉ số để đánh giá mức độ đồng hóa của mẫu, sự ổn định của trans – lycopene cao hơn các đồng phân cis. Q trình đồng phân hóa chuyển tất cả các đồng phân trans thành đồng phân cis do năng lượng được bổ sung dẫn đến trạng thái bị mất ổn định. Về hoạt tính sinh học, hiệu lực của các đồng phân chuyển hóa cis – lycopene là khác nhau từ dạng trans vì sự khác biệt cấu trúc và hoạt tính chống oxy hóa của các đồng phân chuyển hóa mạnh hơn đồng phân cis.

1.3 Nhũ tương

1.3.1 Giới thiệu về nhũ tương

Nhũ tương là một hệ phân tán của hai chất lỏng trộn lẫn nhưng khơng hịa tan vào nhau. Trong một hệ nhũ tương, hai chất lỏng chia thành hai pha: pha phân tán và pha liên tục. Nếu chất lỏng nào dễ hòa tan với chất nhũ hóa sẽ có xu hướng trở thành pha liên tục. Dựa vào bản chất của pha phân tán, hệ nhũ tương thường có hai dạng gồm hệ dầu trong nước (D/N) và hệ nước trong dầu (N/D).

Trong hệ nhũ tương, kích thước các giọt khơng đồng nhất với nhau cũng như là không ổn định về mặt nhiệt động lực học. Để có thể duy trì được độ ổn định của hệ cần phải thêm chất hoạt động bề mặt (chất nhũ hóa) để tránh hiện tượng hợp giọt. Bên cạnh đó, kích thước các hạt phân tán cũng phụ thuộc vào phương pháp tạo nhũ và nồng độ chất nhũ hóa.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

1.3.2 Giới thiệu về nhũ tương nano

Nhũ tương nano là một hệ đồng nhất và ổn định về mặt nhiệt động học, hệ bao gồm pha nước, pha dầu được nhũ hóa với nhau, các giọt nhũ trong hệ D/N và N/D có đường kính trung bình khoảng 20 – 200 nm [2].

Khi vào cơ thể người, nhũ tương nano sẽ phân tán thành các giọt nhỏ bằng q trình tự nano hóa bởi nhu động dạ dày – ruột trong môi trường bên trong dạ dày. Những hạt nano giúp ổn định được hoạt tính sinh học của các hợp chất và giúp cho chúng đến được những vị trí mục tiêu [12].

Hiện nay, hệ nhũ tương nano trong thực phẩm được dùng để phân tán các loại hợp chất màu tự nhiên hay các chất có hoạt tính sinh học như carotene, lycopene, curcumin,... hay các loại chất tạo hương vị kém tan trong nước như tinh dầu,... Nó có vai trị làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan cũng như là giúp bảo quản sản phẩm và nhiều công dụng khác được áp dụng trong các ngành công nghiệp hiện nay như thực phẩm, y dược,...

1.3.3 Giới thiệu về chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa là tác nhân làm giảm sức căng bề mặt giữa pha dầu và pha nước với nồng độ thấp, từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương nano [12]. Một hệ nhũ tương bao gồm hai phần chất lỏng không tan vào nhau nhưng phân tán đều trong nhau. Sở dĩ các chất lỏng hoặc là có thể hịa tan tốt trong nước (chất lỏng ưa nước) hoặc là hòa tan tốt trong dầu (chất lỏng kỵ nước) là do các phân tử nước chỉ tạo thành lực liên kết hydro trong khi các phân tử chất béo chỉ có thể tạo thành các lực Van – Der – Waals. Chất nhũ hóa có vai trị như xà phịng vì bản chất cấu trúc phân tử của nó có hai phần là một đầu phân cực (ưa nước) và một đầu khơng phân cực (ưa béo). Phần phân cực có thể tạo liên kết hydro và liên kết với các chất lỏng ưa nước trong khi phần không phân cực của nó lại tạo liên kết Van – Der – Waals với chất lỏng ưa béo. Điều này giải thích được tác dụng tẩy rửa của xà phòng: xà phòng làm giảm sức căng bề mặt của nước và tạo điều kiện rửa các chất chỉ tan trong dầu mỡ bằng cách cho thêm nước vào [1].

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Các chất nhũ hóa được sử dụng hiện nay đa số là ester của acid béo và rượu. Nó được xem như là một chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm với nồng độ thấp. Chất nhũ hóa có các dạng như khơng ion, lưỡng tính (zwitterionic), cation hay anio. Một lượng lớn chất nhũ hóa có thể gây ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa hay da khi uống hoặc dùng trực tiếp trên da. Do đó, lựa chọn chất nhũ hóa rất quan trọng và khuyến khích dùng chất nhũ hóa với nồng độ tối thiểu để hạn chế các tình trạng kể trên. Chất nhũ hóa khơng ion thường ít độc cho cơ thể hơn dạng có tính ion và hệ nhũ tương D/N dùng để uống hay dùng ngồi da khi sử dụng chất nhũ hóa khơng ion thường ổn định cho cơ thể hơn. Chất nhũ hóa khơng ion thường được sử dụng vì hạn chế được sự ảnh hưởng bởi pH, sự thay đổi lực ion và an toàn cho người sử dụng (GRAS) [12].

Chất nhũ hóa được chọn có phù hợp với hệ nhũ tương hay không là nhờ vào việc đánh giá sự cân bằng ưa nước ưa béo (giá trị Hydrophilic – Lipophilic Ballance - HLB), nếu HLB trong khoảng 3 – 8 thì chất nhũ hóa phù hợp với hệ N/D và HLB trong khoảng 8 – 18 thì phù hợp với hệ D/N. Bên cạnh đó, sự hịa tan dầu và chất nhũ hóa cũng là yếu tố quan trọng. Chất nhũ hóa khơng nhất thiết phải hịa tan tốt với các hợp chất sinh học và dầu nhưng sự hịa tan giữa chất nhũ hóa và dầu bước đầu có thể xác định được khả năng hình thành hệ nhũ tương nano.

Tween 80 hay Polysorbate 80 là một chất nhũ hóa thuộc nhóm khơng ion được sử dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm. Có cơng thức phân tử là C64H124O26, khối lượng phân tử là 1310. Tween 80 có nguồn gốc từ sorbitol tự nhiên kết hợp acid oleic thực vật với một đầu ưa nước là Polyoxythylen và đầu ưa dầu là acid oleic [17].

Nó là một chất lỏng có màu vàng óng, dạng sệt, tan được trong nước và rượu nhưng không tan trong dầu giúp cho q trình tạo hệ nhũ tương có thể thu được hỗn hợp đồng nhất. Tween 80 phù hợp để tổng hợp nano lycopene vì tính an tồn về thực phẩm, cũng như cho hiệu suất cao về bảo vệ hạt nano, giúp hòa tan tốt trong nước, làm cho hạt nano dễ thẩm thấu cũng như là ổn định bề mặt.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

1.3.4 Các phương pháp tạo hệ nhũ tương nano

Nhũ tương nano là một hệ không bền về mặt nhiệt động học, muốn tạo thành một hệ cân bằng và mang tính ổn định phải cần đến năng lượng. Tùy vào kích thước hạt mong muốn mà năng lượng cần cung cấp có thể cao hoặc thấp. Có hai phương pháp hiện nay được áp dụng phổ biến là phương pháp năng lượng cao và phương pháp năng lượng thấp.

• Phương pháp năng lượng cao (high energy method)

Ở phương pháp này, nhũ tương nano được tạo ra bởi các thiết bị cơ học như máy đồng hóa áp suất cao, máy phát siêu âm. Sự hình thành nhũ tương trong phương pháp này rất dễ dàng để tạo ra hạt có kích thước mong muốn. Tuy nhiên, mức năng lượng tạo ra trong quá trình thực hiện lại quá cao dẫn đến tốn kém chi phí, đơi khi ảnh hưởng đến chất có hoạt tính sinh học nếu chúng nhạy cảm với nhiệt độ. [2]

• Phương pháp năng lượng thấp (low energy method)

Dựa trên việc sử dụng năng lượng được giải phóng từ các thành phần trong hệ thống để bắt đầu giai đoạn chuyển pha. Phương pháp này có thể được phân thành: phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương (EIP), phương pháp nhiệt độ đảo pha (PIT),....

Phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương (EIP) là phương pháp dựa trên sự chuyển pha xảy ra khi pha nước được thêm vào hỗn hợp dầu và chất nhũ hóa thân nước. Khi cho từ từ pha nước vào pha dầu, nhũ tương N/D sẽ chuyển thành nhũ tương D/N với một tỉ lệ nước xác định. Ban đầu khi pha nước được thêm vào pha dầu sẽ tạo thành hệ N/D, sau đó tăng dần lượng nước sẽ hình thành hệ D/N/D – đây là giai đoạn biến đổi trung gian của quá trình đảo pha. Quá trình đảo pha diễn ra tỉ lệ thuận với lượng nước được thêm vào, các giọt dầu trong pha nước của nhũ tương D/N/D được giải phóng và hình thành hệ D/N [2].

Ở nghiên cứu tiếp theo trên phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương (EIP) là của Felix Ostertag và cộng sự, họ đã sử dụng phương pháp này để sản xuất các giọt dầu có kích thước nhỏ và bên cạnh đó là nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

xuất như loại dầu, hương liệu dầu, chất hoạt động bề mặt: Tween 80, Tween 20, Tween 85 và nồng độ của các chất hoạt động bề mặt. Các thí nghiệm được thực hiện trong cốc 125 ml ở mơi trường 25 0C. Các thí nghiệm được bố trí sao cho hệ nũ tương cuối cùng có tổng khối lượng là 50 g trong đó dầu là 5 g (tức là 10%) các thí nghiệm cho thấy rằng dung dịch nước được chuẩn độ vào cốc đủ làm cho nước trong dầu chuyển pha thành dầu trong nước ở tất cả các mẫu. Ban đầu, pha hữu cơ được chuẩn bị bởi chất hoạt động bề mặt và dầu vào cốc, sau đó được trộn bằng máy khuấy từ (750 vòng/phút) trong 30 phút. Sau đó nước được thêm vào pha hữu cơ bằng cách sử dụng buret với tốc độ dòng chảy là 4 ml/phút trong lúc đó máy khuấy vẫn tiếp tục khuấy (750 vòng/phút) trong 60 phút.

1.4 Sữa chua

1.4.1 Giới thiệu về sữa bò

Sữa là một chất lỏng sinh lý tiết ra từ tuyến vú của động vật, là nguồn thức ăn giàu chất dinh dưỡng nuôi sống động vật non. Có rất nhiều loại sữa của các loài động vật khác nhau được sử dụng với nhiều mục đích cho nhu cầu của cuộc sống con người. Hiện nay, nguồn nguyên liệu chính để sản xuất các sản phẩm trong cơng nghiệp bao gồm sữa bị, sữa dê và sữa cừu. Ở nước ta, sữa bò được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghệ thực phẩm để tạo ra nhiều sản phẩm mang lại giá trị dinh dưỡng cao.

1.4.1.1 Thành phần hóa học

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính như nước, chất béo, protein, lactose và hàm lượng nhỏ các hợp chất như vitamin, khoáng, … Bên cạnh đó, do thành phần của sữa có đầy đủ các chất nên sữa được đánh giá là có giá trị dinh dưỡng cao.

• Nước

Nước là thành phần chủ yếu được xem là dung mơi giúp hịa tan các chất vô cơ và hữu cơ trong sữa, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa xảy ra. Nó chiếm khoảng 87 %/ lít sữa và hoạt độ nước của sữa cũng rất cao, khoảng 0,993. Nước trong

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

sữa có thể bị thốt ra ngồi khi xử lý nhiệt, vì thế các sản phẩm như sữa đặc hoặc sữa bột được tạo ra nhờ phương pháp làm bốc hơi nước giúp cho việc vận chuyển cũng như bảo quản được dễ dàng hơn.

• Protein [5,3,4,15]

Protein được xem là nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng của sữa. Hàm lượng protein trong sữa bò thường nằm trong khoảng 3,3 – 3,5 %. Protein của sữa có đến 19 loại acid amin bao gồm cả các acid amin thiết yếu như valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, phenylalanine, tryptophane và lysine. Protein trong sữa được phân loại thành hai nhóm chính:

- Protein ở dạng keo khơng bền (casein)

- Protein ở dạng hịa tan hay gọi là nước sữa (whey protein)

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Bảng 1.1 Thành phần của protein trong sữa

Thành phần protein Hàm lượng trong sữa, g/kg % so với tổng protein, w/w Casein

- Casein αs1

- Casein αs2

- Casein β - Casein ĸ Tổng casein

10,0 2,6 10,1 3,3 16,0

30,6 8,0 30,8 10,1 79,5 Whey protein

- α-lactalbumin - β-lactoglobulin - Albumin

- Immunoglobulins - Thành phần khác Tổng whey protein

1,2 3,2 0,4 0,7 0,8 6,3

3,7 9,8 1,2 2,1 2,4 19,3

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Casein có tính chất keo, độ ổn định của keo của casein được quyết định bởi casein ĸ. Ngồi ra, casein cịn có cấu trúc linh hoạt, khơng biến tính trong q trình chế biến sữa.

✔ Whey protein

Whey protein còn được gọi là protein hòa tan bao gồm chủ yếu là Lactalbumin, β-Lactoglobulin, serum-albumin và immunglobulin. Bên cạnh đó, nó cịn chứa một lượng nhỏ lactoferrin, protease-peptone và nhiều loại enzym khác. Whey protein được xem là một nguồn acid amin tuyệt vời trong việc kích thích tổng hợp cơ bắp và tăng cường giảm mỡ cũng như thúc đẩy chức năng miễn dịch và dọn dẹp các gốc tự do. Tuy nhiên, do có cấu trúc ở dạng hình cầu khiến cho whey protein dễ bị biến tính khi đun nóng.

α-• Carbohydrate

Sữa là một nguồn thực phẩm duy nhất trong tự nhiên chứa lactose. Lactose trong sữa là một dạng đường khử disaccharide từ hai monosaccharide là glucose và galactose. Lactose trong sữa bò chiếm khoảng 4,9 % dưới dạng hòa tan, nó ít ngọt và khó bị thủy phân hơn các loại đường khác.

• Chất béo [5]

Chất béo là một trong những thành phần quan trọng trong sữa, chúng tồn tại dưới dạng hình cầu với các kích thước khác nhau. Các hạt chất béo có kích thước lớn sẽ nổi lên bề mặt sữa tạo thành một lớp váng mỏng (váng sữa) khi để yên sữa trong một khoảng thời gian.

Trong thành phần chất béo của sữa có khoảng 20 loại acid béo khác nhau, trong đó 2/3 là acid béo no và cịn lại là chất béo khơng no. Acid béo trong sữa đa số là dạng acid béo dễ hịa tan trong nước. Ngồi ra, chất béo trong sữa dễ bị phân hủy dẫn đến thay đổi thành phần và tính chất như q trình thủy phân, q trình oxy hóa, … làm giảm chất lượng cũng như gây hư hỏng sữa.

• Vitamin [5]

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Sữa có chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể. Vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm là vitamin tan trong nước (nhóm vitamin B, C, …) và vitamin tan trong dầu (vitamin A, D, E). Tùy thuộc vào điều kiện chăn nuôi, thức ăn, giống loài cũng như tuổi của các loại gia súc mà hàm lượng vitamin trong sữa có thể khác nhau.

• Enzyme [5]

Enzyme là các protein có khả năng xúc tác các phản ứng hóa học và chúng cũng làm ảnh hưởng đến giai đoạn và tốc độ của phản ứng. Trong sữa có mặt nhiều loại enzyme khác nhau, chúng làm ảnh hưởng đến chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa và các sản phẩm từ sữa trong quá trình bảo quản. Tuy nhiên một số enzyme như lactoperoxydase, lysozyme có vai trò kháng khuẩn và giúp ổn định sữa tươi trong q trình bảo quản.

• Hormone [5]

Hormone được tiết ra bởi các tuyến nội tiết ra có vai trị trong q trình sinh trưởng của động vật. Trong sữa bị có thể tìm thấy các loại hormone khác nhau và chúng được chia làm ba nhóm chính là proteohorrmone, hormone peptide và hormone steoride.

• Khống chất [5]

Hàm lượng khoáng trong sữa trong khoảng 8 – 10 g/l. Các muối trong sữa ở dạng hòa tan hoặc dung dịch keo. Hàm lượng khoáng chiếm cao nhất trong sữa là calci, phosphore và magie vì chúng một phần tham gia vào cấu trúc micelle và phần còn lại là tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa. Bên cạnh đó cịn có một số khống chất khác trong sữa như kali, natri, clore, kẽm, sắt, … và một số nguyên tố độc hại như chì, asen, … tồn tại ở dạng vết trong sữa.

• Các thành phần khác [5]

Trong sữa có chứa các chất khí như CO2, O2, N2 chiếm khoảng 5 đến 6 % thể tích sữa. Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở ba dạng: dạng hòa tan, dạng liên kết

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

hóa học với các chất khác và dạng phân tán. Dạng chất khí hịa tan và phân tán gây ra các khó khăn trong q trình chế biến sữa.

Đơi khi người ta cịn phát hiện ra các thành phần khác gây ngộ độc cho người sử dụng tồn tại ở dạng vết có mặt trong sữa như chất kháng sinh, chất tẩy rửa, kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ, nitrate, các độc tố vi sinh vật, …. Chúng nhiễm vào sữa từ nguồn thức ăn, thiết bị hay dụng cụ chứa sữa, môi trường chăn nuôi hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp.

1.4.1.2 Tính chất vật lý của sữa [5]

Sữa là một dạng chất lỏng đục có độ nhớt thấp. Độ đục của sữa được quyết định bởi các β-carotene trong chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu trắng hoặc vàng nhạt, sữa gầy (sữa đã tách béo) thường trong hơn và có màu xanh nhạt. Sữa bị có mùi thơm đặc trưng và vị ngọt nhẹ.

Bảng 1.2 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò

Đại lượng Đơn vị đo Giá trị

• Điểm đơng đặc

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Điểm đông đặc của sữa thể hiện hàm lượng chất tan có trong sữa, chủ yếu là lactose và muối, thường dao động từ -0,54 ÷ -0,59 0C. Chỉ tiêu này thường được sử dụng để đánh giá chất lượng sữa tươi có bị pha lỗng với nước hay không. Tuy nhiên, khi sữa được xử lý ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa sẽ tăng do ảnh hưởng của sự kết tủa các muối phosphat trong sữa.

• Độ chua

Độ chua của sữa được thực hiện bằng phương pháp chuẩn độ giúp xác định được hàm lượng acid lactic có trong sữa. Nó thường được biểu diễn bằng độ chua Thorner (0T), sữa bị có độ chua dao động từ 14 – 21 0T, trung bình khoảng 17 0T.

• pH

Sữa bị tươi có pH dao động từ 6,6 – 6,8. Sữa non – sữa đầu tiên trong chu kỳ tiết sữa của động vật – thường có pH thấp hơn khoảng 6,0. Khi sữa nhiễm vi sinh vật, chúng sẽ thực hiện q trình chuyển hóa các thành phần trong sữa thành acid nên giá trị pH của sữa càng giảm.

1.4.2 Giới thiệu về sữa chua 1.4.2.1 Công nghệ lên men

Trong ngành công nghệ vi sinh vật, lên men được xem là một q trình ni cấy vi sinh vật để chuyển hóa mơi trường thành sản phẩm hoặc để thu nhận các sản phẩm trao đổi chất do vi sinh vật tổng hợp nên. [4]

1.4.2.2 Sữa chua

Sữa chua là sản phẩm được chế biến từ sữa bởi q trình lên men do nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic và nấm men thực hiện [4]. Hầu như tất cả các loại sữa đều có thể sử dụng để làm sữa chua nhưng hiện nay sữa bị được dùng phổ biến nhất.

• Các biến đổi trong quá trình lên men sữa chua [5]

✔ Trao đổi chất carbohydrate

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Lên men sữa chua là một quá trình sinh hóa phức tạp với sự có mặt của nhóm vi khuẩn lactic. Lên men sữa chua là quá trình lên men đồng hình, quá trình này chuyển hóa đường lactose thành acid lactic và kèm theo đó là các sản phẩm phụ, sản phẩm trung gian và giải phóng năng lượng.

Phương trình tổng quát quá trình lên men lactic đồng hình: C6H12O6 + 2ADP + 2Pi  2C3H6O3 + 2ATP

Quá trình lên men lactic được diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn. Đầu tiên, đường lactose trong sữa sẽ được vận chuyển vào bên trong tế bào vi khuẩn lactic nhờ cơ chế vận chuyển của màng tế bào chất. Khi vào trong tế bào vi khuẩn lactic, lactose sẽ bị thủy phân bởi enzym D-galactosidase tạo thành hai monosaccharide là galactose và glucose rồi đi vào các chu trình chuyển hóa khác. Chu trình đường phân của các

vi khuẩn lactic đồng hình như Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus,

Streptococcus thermophilus, … là con đường chuyển hóa glucose thành acid lactic.

Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình lên men lactic đồng hình sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho các hoạt động trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật. Trong quá trình lên men lactic đồng hình, ngồi sản phẩm chính là acid lactic mà trong dịch lên men cịn chứa các hợp chất hóa học mới khác. Chúng là các sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men. Mặc dù hàm lượng của chúng rất thấp nhưng chúng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các mùi đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic.

✔ Biến đổi protein

Việc biến đổi protein được quan tâm nhiều nhất trong quá trình lên men sữa chua là đơng tụ casein. Đơng tụ casein là q trình chuyển casein từ trạng thái keo sang khối đông với cấu trúc gel, sự đông tụ được gây ra bởi tác nhân acid lactic (độ pH và điểm đẳng điện của casein).

Casein trong sữa tồn tại ở dạng micelle, chúng có điểm đẳng điện pI là 4,6. Trong q trình lên men, vi khuẩn lactic có mặt trong sữa sẽ chuyển hóa đường lactose

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

thành acid lactic, acid lactic được sinh ra sẽ làm giảm pH. Khi pH giảm đến giá trị pI của casein, sẽ làm tăng lực hút tĩnh điện giữa các phân tử với nhau. Khi đó, tương tác giữa các gốc kỵ nước của những phân tử protein sẽ chiếm ưu thế, casein sẽ chuyển sang trạng thái không tan và sau đó là xuất hiện các khối đơng tụ trong sữa.

Ngoài ra, các chất béo dạng triglyceride mạch ngắn cũng bị thủy phân. Các thành phần khác trong sữa cũng bị thay đổi như hàm lượng niacin được tăng lên đáng kể, các vitamin nhóm B khác bị phân hủy khá nhiều.

• Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [4]

✔ Giống vi sinh vật

Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, tổ hợp vi sinh vật thường được sử dụng phổ biến do mối tương tác sinh học sẽ ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Những kiểu tương tác như cộng sinh, cộng sinh tương hỗ, hợp lực, hội sinh và trung tính thường mang lại các tác động có lợi cho q trình sinh trưởng và trao đổi chất của tổ hợp giống.

Ngoài ra, hàm lượng giống vi sinh vật được bổ sung vào cũng sẽ ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm.

Giống được bổ sung quá ít: thời gian lên men bị kéo dài, các vi sinh vật tạp nhiễm trong giai đoạn đầu lên men có cơ hội phát triển ảnh hưởng đến chất lượng và gây hư hỏng sản phẩm.

Giống được bổ sung quá nhiều: các sản phẩm phụ có thể được tạo ra quá nhiều gây ảnh hưởng đến cảm quan sản phẩm. Bên cạnh đó, sau khi q trình lên men kết thúc lượng giống vẫn còn thừa dẫn đến việc chi phí tăng cao trong q trình sản xuất. Vì thế, việc bổ sung hàm lượng giống vi sinh vật cần được lựa chọn để phù hợp với sản phẩm mong muốn.

✔ Môi trường lên men

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Khi tham gia quá trình lên men, vi sinh vật sẽ tạo ra các sản phẩm trao đổi chất như acid hữu cơ, acid amin, … Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của mơi trường lỏng ảnh hưởng đến quá trình lên men của vi sinh vật là hàm lượng chất khô và độ pH.

✔ Hàm lượng chất khô

Hàm lượng chất khô ảnh hưởng rất lớn đến màng tế bào của vi sinh vật cũng như chất lượng của sản phẩm sau lên men. Các chất hịa tan trong mơi trường sẽ tạo nên một áp lực thẩm thấu, hàm lượng chất hòa tan càng cao thì áp lực thẩm thấu càng lớn. Do cấu trúc đặc trưng, màng tế bào vi sinh vật giúp cơ thể chúng cân bằng áp lực thẩm thấu của môi trường với áp lực thẩm thấu của các chất hòa tan trong cơ thể.

Khi hàm lượng chất hòa tan trong môi trường quá cao, màng tế bào vi sinh vật khơng thể duy trì sự cân bằng áp lực thẩm thấu. Tế bào chất có thể bị co lại, tế bào bị biến dạng dẫn đến vi sinh vật bị ức chế gây ảnh hưởng đến quá trình lên men. Nếu hàm lượng chất hịa tan trong mơi trường quá thấp dẫn đến hàm lượng sản phẩm trao đổi chất thu được cũng sẽ thấp gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Do đó, để q trình lên men diễn ra nhanh và chất lượng sản phẩm được tốt, giá trị hàm lượng chất khô trong môi trường lên men cần được xác định tối ưu nhất tùy thuộc vào sản phẩm mong muốn.

✔ Độ pH

Giá trị pH ảnh hưởng đến hoạt tính trao đổi chất của vi sinh vật và trong quá trình lên men thì pH cũng sẽ thay đổi. Trong cơng nghiệp sản xuất sữa lên men, giá trị pH môi trường thường khơng được canh chỉnh trong q trình lên men. Sự thay đổi pH là một yếu tố trong việc tạo mùi vị mới cho sản phẩm lên men. Tuy nhiên, nếu giá trị pH thay đổi quá lớn, hoạt tính trao đổi chất của vi sinh vật sẽ giảm đi đáng kể, tốc độ lên men chậm dần gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau lên men thậm chí là hư hỏng sản phẩm do các loại vi sinh vật chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt.

✔ Nhiệt độ

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Để tạo ra được một sản phẩm lên men có chất lượng tốt về mặt cảm quan thì nhiệt độ cũng được xem là một yếu tố quan trọng. Tùy vào tổ hợp giống và sản phẩm mong muốn thì giá trị nhiệt độ lên men sẽ được xác định để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời tiết kiệm được chi phí sản xuất.

Khi nhiệt độ thấp, quá trình lên men sẽ kéo dài hơn gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như dễ gây hư hỏng sản phẩm do sự có mặt của các vi sinh vật tạp nhiễm. Ngược lại, khi nhiệt độ lên men quá cao, hoạt tính trao đổi chất của vi sinh vật cũng bị giảm và các hợp chất tạo hương cũng dễ bị thất thoát hơn.

✔ Thời gian lên men

Tùy thuộc vào sản phẩm mong muốn mà thời gian lên men được xác định cụ thể. Thời gian lên men một sản phẩm thực phẩm có thể kéo dài vài giờ, vài ngày hay thậm chí là vài năm tùy vào chất lượng về mặt cảm quan của sản phẩm và giống vi sinh vật được bổ sung vào sản phẩm. Vi khuẩn lactic sinh trưởng nhanh trong 4 giờ đầu lên men và số tế bào trong canh trường cũng tăng. Sau 4 giờ lên men, lượng sinh khối gần như không thay đổi nhưng lượng acid lactic sinh ra vẫn tăng liên tục. Trong trường hợp này, nhà sản xuất sẽ dựa vào độ chua hoặc độ pH và các chỉ tiêu cảm quan để chọn thời điểm thích hợp để kết thúc quá trình lên men.

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

PHẦN II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu thí nghiệm

2.1.1 Thời gian địa điểm

Thời gian thực hiện: Từ ngày 05/10/2020 đến 05/06/2021.

Thí nghiệm được tiến hành tại phịng thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm khoa Công nghệ sinh học, trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh – cơ sở 3 Bình Dương.

Men đơng khơ Probiotic Yogourmet bao gồm 5 chủng lợi khuẩn L. Casei, B.

Longum, L. Bulgaricus, S. Thermophilus, L. Acidophilus mua tại thành phố Hồ Chí

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

• Máy đo độ quang phổ hấp thụ

Hexane được mua từ nhà cung cấp công ty cổ phần cơng nghệ TBR, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh. Dung dịch trong suốt khơng màu, khơng tan trong nước. Hóa chất chuẩn độ acid: dung dịch NaOH 0,1N và chỉ thị màu phenolphtalein.

</div>