sản xuất nước bí đao lên men bằng vi khuẩn lactobacillus acidophilus

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

SẢN XUẤT NƢỚC BÍ ĐAO LÊN MEN
BẰNG VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

ThS. HUỲNH XUÂN PHONG

HUỲNH DIỄM MI
MSSV: 3103964
LỚP: VSV K36

Cần Thơ, tháng 12/2013


PHẦN KÝ DUYỆT

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Th.S Huỳnh Xuân Phong

Huỳnh Diễm Mi

XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỀ LUẬN VĂN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2013

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký tên)


LỜI CẢM TẠ
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, động
viên, tận tình giúp đỡ từ phía Ban Giám đốc, Quý Thầy Cô Viện Nghiên cứu và Phát
triển Công nghệ Sinh học, cán bộ phòng thí nghiệm và gia đình, bạn bè.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Ngô Thị Phương Dung và thầy Huỳnh Xuân
Phong, cán bộ hướng dẫn, thầy đã tận tâm chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện từng thí nghiệm và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Cảm ơn thầy Phạm Hồng
Quang, anh Nguyễn Ngọc Thạnh, cán bộ phòng thí nghiệm, thường xuyên hướng dẫn,
hỗ trợ tôi hoàn thành luận văn.
Xin được g i ời cám ơn chân thành đ n tất cả các qu Thầy Cô đã tận tình truyền
dạy cho tôi i n thức h u ích để phục vụ đề tài.

Xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên c ng h a và các anh chị học viên cao
học của ph ng thí nghiệm CNSH Thực ph m đã nhiệt tình gi p đỡ tôi trong quá trình
thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng bi t ơn sâu sắc đ n gia đình và người thân đã động
viên, khích lệ và uôn ủng hộ tôi về mặt vật chất cũng như tinh thần trong suốt thời
gian qua để tôi v ng tin thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Kính chúc Quý Thầy Cô được nhiều sức khỏe, thành đạt trên nhiều ĩnh vực và
luôn có nh ng cống hi n quý báu cho sự nghiệp giáo dục và đào tạo.
Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày 05 tháng 12 năm 2013
Huỳnh Diễm Mi


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM LƢỢC
Bí đao à ng n r i

y ph

Nam. Nghiên cứu sản ph m probiotic
ph m

nm n

i n

nư
í đao

Đông Nam Á, rong đ
h g p phần đa ạng h a

rau quả. D ng vi khu n Lactobacillus acidophilus phân lập

men tiêu hóa của Lương Phư
K t quả thí nghiệm khảo

iệ
ản
bột

Trường (2012) được chọn đ ti n hành nghiên cứu.

điều kiện sản xuất dịch í đao lên men đã x

định được

tỷ lệ pha loãng dịch í đao 10% và đường phối ch là 12% thích hợp đ sản xuấ nư c
í đao lên men. X

định quy trình lên men thích hợp v i

điều kiện: lên men

30˚C rong 48 giờ và n ng độ giống chủng là 5 log t bào/mL sẽ đảm bảo về mùi và vị
sản ph m (không quá n ng của a i và độ ngọt v a phải) ũng như y

ầu về mật số

vi khu n cần thi t ( >6 log CFU/mL) cho sản ph m probiotic. Nhiệ độ t n trữ sản
ph m

4 - 6˚C rong 4

ần vẫn đảm bảo được mùi, vị và

y rì được mật số vi

khu n.
Từ khóa: acid lactic, Lactobacillus acidophilus, nước bí đao, probiotic.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

i

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ
TÓM LƢỢC ....................................................................................................................i

MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii
DANH SÁCH BẢNG ....................................................................................................iv
DANH SÁCH HÌNH ......................................................................................................v
TỪ VIẾT TẮT ..............................................................................................................vi
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU ...........................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................. 2
CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................................3
2.1. Probiotic ................................................................................................................3
2.1.1. Giới thiệu chung .............................................................................................3
2.1.2. Vai trò của probotic ........................................................................................4
2.2. Sơ ược về vi khu n Lactobacillus acidophilus ....................................................4
2.3. Lên men acid lactic ............................................................................................... 5
2.3.1. Cơ sở lý thuy t của quá trình lên men acid lactic ...........................................5
2.3.2. Các y u tố ảnh hưởng đ n quá trình lên men .................................................7
2.3.3. Ý nghĩa của lên men acid lactic ......................................................................8
2.4. Nguyên liệu ...........................................................................................................8
2.4.1. Giới thiệu chung về bí đao ..............................................................................8
2.4.2. Thành phần hóa học của bí đao ......................................................................9
2.4.3. Lợi ích của bí đao .........................................................................................10
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................11
3.1. Phương tiện nghiên cứu ......................................................................................11
3.1.1. Thời gian và địa điểm ...................................................................................11
3.1.2. Dụng cụ và thi t bị ........................................................................................11
3.1.3. Hóa chất ........................................................................................................11
3.1.4. Nguyên vật liệu ............................................................................................. 11
3.2. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................12
Chuyên ngành Vi sinh vật học

ii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

3.2.1. Quy trình ên men nước bí đao tổng quát .....................................................12
3.2.2. Bố trí thí nghiệm ...........................................................................................13
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 17
4.1. Tỷ lệ pha loãng dịch bí đao và phối ch đường saccharose trong quy trình sản
xuất dịch bí đao ên men......................................................................................17
4.2. Ảnh hưởng của nồng độ giống chủng và nhiệt độ lên men ................................ 21
4.3. Ảnh hưởng của thời gian lên men .......................................................................24
4.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tồn tr sản ph m ......................................27
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 29
5.1. K t luận ...............................................................................................................29
5.2. Đề nghị ................................................................................................................29
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................31
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: Một số hình ảnh thí nghiệm .............................................................PL-1
PHỤ LỤC 2: Thành phần các môi trường .............................................................PL-2
PHỤ LỤC 3: Các chỉ tiêu đánh giá ........................................................................PL-3
PHỤ LỤC 4: K t quả phân tích thống kê. .............................................................PL-4

Chuyên ngành Vi sinh vật học

iii

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1. Thành phần hóa học trung bình của trái bí đao ..................................................9
Bảng 2. K t quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ pha loãng dịch bí đao và phối ch đường
saccharose ........................................................................................................17
Bảng 3. Mô tả một số chỉ tiêu của sản ph m .................................................................20
Bảng 4. K t quả phân tích nước bí đao ên men theo mật số giống chủng và nhiệt độ
lên men .............................................................................................................20
Bảng 5. K t quả khảo sát ảnh hưởng mật số giống chủng và nhiệt độ lên men............22
Bảng 6. K t quả đánh giá cảm quan sản ph m .............................................................. 24
Bảng 7. K t quả khảo sát thời gian lên men ..................................................................25
Bảng 8. K t quả đánh giá cảm quan sản ph m về thời gian lên men ............................ 27
Bảng 9. K t quả khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn tr sản ph m .................................28
Bảng 10. Tỷ lệ thành phần của môi trường MRS agar ..............................................PL-2
Bảng 11. Nội dung mô tả theo thang điểm ưa thích (Hedonic) .................................PL-2

Chuyên ngành Vi sinh vật học

iv

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Vi khu n Lactobacillus acidophilus ...................................................................5
Hình 2. Các bộ phận của bí đao .......................................................................................8
Hình 3. Bí đao phấn (a) và Bí đao đá (b).........................................................................9
Hình 4. Quy trình ch bi n nước bí đao ên men ..........................................................12
Hình 5. Sự thay đổi hàm ượng acid lactic theo nồng độ đường và tỷ lệ pha loãng dịch
bí đao ................................................................................................................18
Hình 6. Sự thay đổi mật số vi khu n acid lactic theo nồng độ đường và tỷ lệ pha loãng
dịch bí đao ........................................................................................................19
Hình 7. Hàm ượng acid thay đổi theo nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ .................22
Hình 8. Mật số vi khu n thay đổi theo nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ .................23
Hình 9. Hàm ượng acid actic thay đổi theo thời gian lên men....................................25
Hình 10. Mật số vi khu n thay đổi theo thời gian lên men ...........................................26
Hình 11. Quy trình sản xuất nước bí đao ên men đề nghị ............................................30
Hình 12. Dịch bí đao trước lên men .........................................................................PL-1
Hình 14. Máy xay dịch bí đao ...................................................................................PL-1

Chuyên ngành Vi sinh vật học

v

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

TỪ VIẾT TẮT

CFU: Colony forming unit
ĐC: đối chứng
HL: hàm ượng
LAB: Lactic acid bacteria
MRS: De Man, Rogosa and Sharpe
Viện NC&PT: Viện Nghiên cứu và Phát triển

Chuyên ngành Vi sinh vật học

vi

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng được nâng cao,
nhưng c ng với sự phát triển thì con người cũng phải đối mặt với nhiều loại bệnh tật.
Từ âu, con người đã bi t vai trò quan trọng của thực ph m trong việc cung cấp chất
dinh dưỡng và nâng cao sức khỏe. Vì vậy, việc tạo ra các sản ph m thực ph m với ch
độ dinh dưỡng cao, có lợi cho sức khỏe cũng như gi p cơ thể chống lại bệnh tật đã trở
thành huynh hướng nghiên cứu của các chuyên gia dinh dưỡng và các nhà khoa học
nhằm tạo ra các sản ph m có giá trị cao về mặt dinh dưỡng, được gọi là sản ph m

“probiotic”.
“Probiotic là các vi sinh vật sống hi đưa vào cơ thể theo đường tiêu hoá với một
số ượng đủ sẽ đem ại sức khoẻ tốt cho vật chủ” (WHO, 2001). Nhiều loại vi khu n
được s dụng trong các sản ph m probiotic, trong đ Lactobacillus acidophilus thuộc
họ vi khu n acid lactic (LAB) được s dụng khá phổ bi n. Vi khu n acid lactic tạo ra
các sản ph m probiotic như s a chua, nem chua, rau cải muối chua,… Nh ng sản
ph m này không chỉ d ng để ăn uống mà c n d ng để ch a bệnh đường ruột, dạ dày,
ngăn chặn sự phát triển của mầm bệnh; tập hợp và hình thành hệ vi sinh vật bình
thường, cân bằng.
Từ rất lâu, rau quả đã gi một vị th rất quan trọng hông thể thay th được bởi
nh ng ưu th đặc trưng như cung cấp nhiều loại vitamin và chất khoáng thi t y u mà
cơ thể không tự tổng hợp được. Trong các loại rau quả thì bí đao khá phổ bi n và quen
thuộc đối với con người. Các bộ phận của bí đao được ch bi n bằng nhiều phương
thức như: nấu như một oại rau, trà bí đao, mứt bí đao, các loại nước giải khát và nhiều
dạng thực ph m ch bi n khác. Bí đao à một quả có chứa nhiều dinh dưỡng. Vì th , bí
đao rất được người tiêu d ng ưa chuộng và là một loại cây trồng có tiềm năng do tính
đa dụng và dễ canh tác nên diện tích trồng và sản lượng quả trên th giới cũng như ở
Việt Nam không ngừng tăng ên.
Bên cạnh đ , bí đao cũng được ch bi n thành sản ph m có giá trị về mặt sinh
học như nước bí đao lên men. Nhằm để tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ tiền và
giá trị dinh dưỡng cao cũng như àm đa dạng hóa các sản ph m ch bi n c đặc tính

Chuyên ngành Vi sinh vật học

1

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

tốt. Do đ , ch ng tôi th nghiệm đề tài “Nghiên cứu quá trình sản xuất nước bí đao ên
men từ Lactobacillus acidophilus”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu quy trình sản xuất nước bí đao ên men bằng vi khu n Lactobacillus
acidophilus.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

2

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Probiotic
2.1.1. Giới thiệu chung
Theo Tổ chức Y t th giới thì “Probiotic” được định nghĩa là các vi sinh vật
sống hi đưa vào cơ thể theo đường tiêu hoá với một số ượng đủ sẽ đem ại sức khoẻ
tốt cho vật chủ.
Một số đặc tính của probiotic: Là một vi khu n có nguồn gốc từ người và không
gây bệnh,vẫn sống và ổn định sau khi cấy. Đề háng dưới tác động của dịch dạ dày,
mật và dịch tụy, có khả năng bám vào t bào niêm mạc ruột, có khả năng sinh sản và
tạo nên các hiệu ứng lâm sàng hoặc chức năng c

ợi cho cơ thể người s dụng.

Ngày nay, trong các sản ph m probiotic có chứa chủ y u là vi khu n
Bifidobacterium (bifidum, infantis, longum,…) và Lactobacillus (gasseri, acidophilus,
a i,…). Hai loại vi khu n này từ âu đã được Nhật Bản và Châu Âu s dụng trong kỹ
nghệ sản xuất s a chua lên men. Từ các công trình nghiên cứu độc lập của các nhà
khoa học trên th giới, Gregor (1999) đã tổng hợp các tác động tích cực về mặt sức
khỏe của các sản ph m probiotic như: điều ti t hệ miễn dịch, hạ thấp mức cholesterol
trong máu, ngăn ngừa bệnh ung thư, cải thiện sự không dung nạp lactose, tiêu chảy,
táo b n, cũng như sự viêm nhiễm hệ thống bài ti t,…
Trên th giới đã phát triển trên 90 sản ph m probiotic (Shah, 1999) và theo
thống kê của Wen-Hsin Lin (2006) riêng ở Đài Loan đã phát triển được 47 sản ph m.
Hầu h t các sản ph m probiotic là các sản ph m lên men từ s a và yaourt. Tuy nhiên,
có hai hạn ch chính từ s a đối với người tiêu dùng là sự không dung nạp lactose và
hàm ượng cholesterol. Theo Mattila-Sandho m thì nước trái cây à môi trường tốt cho
sự phát triển các vi khu n và phát triển các sản ph m probiotic. Trái cây và rau cải là
nh ng thực ph m có lợi cho sức khỏe vì chúng chứa nhiều chất chống oxy hóa,
vitamin, chất xơ và hoáng. Hơn n a là chúng không chứa bất kỳ chất gây dị ứng cho
người tiêu dùng. Một số công trình nghiên cứu gần đây cho thấy việc sản xuất các sản
ph m probiotic từ các loại rau quả là một huynh hướng để tạo ra các sản ph m có giá
trị về mặt dinh dưỡng cao và có giá trị về mặt sinh học. Ngoài ra, probiotic c n được
sản xuất dưới một vài hình thức như:

Chuyên ngành Vi sinh vật học

3

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

- Probiotic cô ạnh: Khi hạ nhiệt độ xuống thật thấp, vi hu n sẽ trở nên hô như
bột và ở dạng bất hoạt, ch ng sẽ được hoạt h a trở ại hi uống vào.
- Viên nang: Dạng viên nó sẽ được hoạt hóa trở lại khi uống vào.
- Bột: Dạng bột để pha trong nước.
2.1.2. Vai trò của probotic
Nh ng ảnh hưởng có lợi của probiotic thể hiện ở nhiều khía cạnh khác nhau
nhưng nh ng hiểu bi t của con người về cơ ch tác động của probiotic còn rất hạn ch .
Trên cơ sở các k t quả nghiên cứu của nhiều tác giả, Patterson (2003) đã tổng k t các
ảnh hưởng có lợi của probiotic đối với đời sống thể hiện ở các khía cạnh sau:
- Thay đổi cấu trúc quần thể vi sinh vật đường ruột theo chiều hướng có lợi cho
vật chủ.
- Tăng cường khả năng miễn dịch.
- Giảm phản ứng viêm.
- Ngăn cản sự xâm nhập và ức ch sự phát triển của vi khu n gây bệnh.
- Tăng sản xuất các acid béo bay hơi.
- Tăng cường quá trình sinh tổng hợp các vitamin nhóm B.
- Tăng hấp thu chất khoáng.
- Làm giảm cholesterol huy t thanh.
- Giảm hàm ượng amoniac và urê trong chất thải.
2.2. Sơ lƣợc về vi khuẩn Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus acidophilus thuộc họ vi khu n acid lactic. Chúng có dạng trực
khu n dài và chịu nhiệt. T bào hình que, đầu tròn, c đường kính 0,6 - 0,9 μm, chiều
dài 1,5 - 6,0 μm , đứng riêng lẻ, x p thành đôi hay thành chuỗi ngắn, hông di động,
không sinh bào t . Vi hi u khí, nhiệt độ thích hợp là 37oC, không phát triển ở 20 22oC và 43 - 48oC.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

4

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 1. Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus
(Ngu n: ngày 1/08/2013)

Trên môi trường nước chi t cà chua hay nước chi t nấm men khu n lạc có dạng
tròn, nhỏ ở gi a dày và đục hơn ở mép ngoài. Trong môi trường thạch sâu khu n lạc
nhỏ có hình dạng không ổn định. Trên môi trường thạch nghiêng thì khu n lạc khô,
phát triển kém và giới hạn theo v t cấy.
Lên men acid actic đồng hình, tích tụ 2,2% acid actic trong môi trường, không
phát triển trong môi trường hydratcarbon, môi trường khoai tây, phát triển tốt trên môi
trường dịch thể cao nấm men.
Lactobacillus acidophilus có khả năng ên men các loại đường: glucose, fructose,
galactose, mannose, maltose, lactose và không lên men xylose, arabinose, ramnose,
glycerol, mannitol, sorbitol, inositol. Cho các phản ứng: methyl red (+), indol (-), VP
(-), citrate (-), catalase (-), khả năng đông v n s a (+).
Lactobacillus acidophilus là một dạng probiotic được s

dụng thường xuyên

nhất. Là vi khu n có lợi cư tr trong ruột, âm đạo, trong phân người và động vật.

Chúng có khả năng sinh bacteriocin, là chất ức ch các vi khu n gây bệnh đường ruột.
2.3. Lên men acid lactic
2.3.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid lactic
Lên men acid lactic là quá trình chuyển h a đường thành acid lactic nhờ vi sinh
vật, điển hình là vi khu n acid lactic. Lên men acid lactic là một trong nh ng loại hình
lên men phát triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men acid lactic chính là lên
men đồng hình và lên men dị hình.
- Lên men acid actic đồng hình: à quá trình chuyển h a đường thành acid actic
nhờ vi sinh vật. Lượng acid actic tạo thành chi m hơn 90%. Chỉ một ượng nhỏ
pyruvate bị h carbon để tạo thành axit acetic, ethanol, CO2 và acetone.
Chuyên ngành Vi sinh vật học

5

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

+ Một số giống ên men acid actic đồng hình: Lactobacillus acidophilus,
Lactobacterium casei, Streptococcus cremoris, Bacterium cucumeris fermentati,...
+ Phương trình tổng quát của quá trình ên men acid actic đồng hình:
C6H12O6
(glucose)

2CH3-CHOH-COOH + năng ượng
(acid lactic)

- Lên men acid actic dị hình cho sản ph m ngoài acid actic c n c các sản
ph m phụ hác. Số ượng các sản ph m phụ này hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi
sinh vật, môi trường dinh dưỡng và điều iện ngoại cảnh. Nhìn chung, acid lactic
thường chi m 40% ượng đường đa phân hủy, acid succinic gần 20%, ethanol hoảng
10% và các hí vào hoảng 20%. Đôi hi ượng hí ít hơn và thay vào đ

à ượng

acid formic.
+ Một số giống lên men acid lactic dị hình: Leuconostoc mesenteroides,
Lactobacillus pentoacetum,

Lactobacillus

brevis,

Bacterium

coli arrogenes,

Betabacterium breve,…
+ Phương trình tổng quát của quá trình ên men acid actic dị hình:
C6H12O6
(glucose)

2CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2- CH2-COOH
(acid succinic)
(acid lactic)
+ CH3-COOH + CH3-CH2OH + CO2 + H2
(acid acetic)

(rượu ethylic)

Lên men acid lactic thì cần có sự ên men đồng thời của vi khu n acid actic đồng
hình và dị hình. Vì quá trình lên men dị hình ngoài việc tạo thành acid lactic còn tạo
các sản ph m phụ như acid và rượu sinh ra ester c m i thơm àm cho sản ph m có
hương vị đặc trưng.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

6

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

2.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men
a. Cấu tử của môi trƣờng
- Nguồn glucid: Trừ vi khu n tự dưỡng, nguồn năng ượng cần cho các vi sinh
vật khác là do phân hủy các hợp chất cao năng. Nguồn năng ượng này dùng cho hoạt
động của sự sống như duy trì hệ thống khi nhiệt độ môi trường thay đổi, tổng hợp các
chất xây dựng t bào, sinh công để chống lại áp suất khí quyển,...
- Vô cơ: Có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển h a năng ượng của hệ
thống sinh học.
- Nitơ: Là thành phần quan trọng của protein, acid nucleic và phần lớn các hợp
chất phức tạp của sự sống.
- Các nguyên tố vi ượng: Thường gặp là Mn, Mo, Zn, Cu,... Chúng có vai trò
quan trọng trong quá trình trao đổi chất, thường tham gia vào các coenzyme oxy hóa

kh , chúng có hiệu quả với nồng độ thấp. Chúng là thành phần các coenzyme của
enzyme trao đổi chất. Các vitamin như B1, B2, PP, B6 và Biotin.
b. Các yếu tố môi trƣờng
- Nhiệt độ: Nhiệt độ là một trong nh ng nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng
đ n quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, tốc độ hình thành và giải phóng sản ph m
cuối cùng.
- pH: Các vi sinh vật có tốc độ tăng trưởng cực đại trong khoảng pH giới hạn.
Các vi sinh vật có pH tối hảo khác nhau. Cùng một tác nhân vi sinh vật, môi trường
nhưng pH hác nhau sẽ cho sản ph m lên men khác nhau.
- Nồng độ dịch lên men: Nồng độ chất tan quá cao dẫn đ n àm tăng áp suất
th m thấu và làm mất cân bằng sinh lý của vi sinh vật, k t quả làm ức ch hoạt động
của vi sinh vật.
- Hàm ượng giống: Sự thay đổi hàm ượng giống cũng ảnh hưởng đ n quá trình
ên men. Hàm ượng giống s dụng nhiều dẫn đ n tốc độ lên men nhanh, rút ngắn thời
gian sản xuất. Tuy nhiên n u s dụng quá nhiều sẽ ảnh hưởng đ n chất ượng sản
ph m.
- Độ acid trong sản ph m: Khi hàm ượng acid trong sản ph m cao (1 - 2%) sẽ
ức ch hoạt động của các vi khu n acid actic và quá trình ên men cũng bị kìm hãm.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

7

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

Nồng độ acid lactic phụ thuộc vào ượng đường ban đầu. Quá trình lên men acid lactic
ngừng lại hi hàm ượng acid actic đạt 1,5 - 2,4%.
2.3.3. Ý nghĩa của lên men acid lactic
Acid actic được tạo ra trong công nghiệp có nhiều ứng dụng trong các ĩnh vực
hác nhau như:
- S dụng trong công nghệ thực ph m, n được s dụng như à một chất gia vị
đối với các loại đồ uống nhẹ, dịch quả, mứt cũng như trong ngành đ ng hộp hoa quả
và cá.
- D ng để acid h a rượu vang hoa quả nghèo acid, acid hóa dịch đường hóa
trong công nghiệp sản xuất rượu mạnh và sản xuất bột chua trong ngành bánh mì.
- Dùng trong công nghệ thuộc da, công nghiệp dệt và công nghiệp đồ nhựa. Nhu
cầu về acid lactic trên phạm vi toàn th giới đạt 30.000 tấn/năm.
Vi khu n acid lactic có một

nghĩa rất lớn trong sản xuất s a, phô mai, muối

chua rau quả, ủ chua thức ăn chăn nuôi, trong nghề àm bánh mì, nước quả lên men.
2.4. Nguyên liệu
2.4.1. Giới thiệu chung về bí đao
Bí đao hay bí xanh (tên hoa học à Benincasa hispada) là oài thực vật thuộc họ
Bầu bí dạng dây eo, trái ăn được, thường d ng nấu ên như một oại rau. Bản địa của
bí đao à v ng Đông Nam Á nhưng nay phổ bi n trồng hắp từ Nam Á sang Đông Á.

Hình 2. Các bộ phận của bí đao
(Ngu n: ngày 22/07/2013)

Cây bí đao cần sức n ng mới mọc nhưng trái của n thì chịu được nhiệt độ thấp,
c thể để qua m a đông mà hông hư mặc d dây bí đao chỉ mọc năm một, đ n đông

Chuyên ngành Vi sinh vật học

8

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

thì tàn. Lá bí đao x e, hình bầu c

Trường Đại học Cần Thơ

ông giáp, bề ngang 10 - 20 cm. Hoa bí đao sắc

vàng, mọc đơn.
Hình dạng quả tùy thuộc vào dạng chủng giống. Bí đao c hai oại à bí đao phấn
và bí đao đá:
- Bí đao phấn: vỏ quả có phấn sáp trắng, quả to nhưng nhiều ruột.
- Bí đao đá: vỏ quả dày cứng và nhẵn thín, quả nhỏ dài nhưng ít ruột.
Ở nước ta, Bí đao cũng được trồng khắp nơi để lấy quả.

a

b

Hình 3. Bí đao phấn (a) và Bí đao đá (b)
(Ngu n: ngày 22/07/2013)

2.4.2. Thành phần hóa học của bí đao
Trong thành phần của bí đao, chủ y u à nước, hàm ượng dinh dưỡng tương đối

thấp và hông chứa ipid. Ngoài ra, bí đao c n chứa nhiều vitamin và chất hoáng với
hàm ượng đáng ể.
Bảng 1. Thành phần hóa học trung bình của trái bí đao

Chuyên ngành Vi sinh vật học

Thành phần hóa học

Trong 100g thịt trái

Năng ượng

12 Kcal

Nước

95,5 g

Protein

0,6 g

Carbonhydrates

2,4 g

Chất xơ

1,0 g

Canxi

26 mg

Phospho

23 mg

Sắt

0,3 mg

Natri

13 mg

Kali

150 mg

Beta-caroten

5,0 mcg

Vitamin B1

0,01 mcg

Vitamin C

16,0 mcg

9

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

(Ngu n: Tôn Nữ Minh Nguyệt và L

ăn iệt Mẫn, 2008)

2.4.3. Lợi ích của bí đao
- Giá trị kinh tế: Bí đao là cây trồng hông đ i hỏi yêu cầu chăm s c cao, đầu
tư thấp nhưng đưa ại hiệu quả kinh t cao, bình quân cho năng suất từ 3 - 4 tấn
quả/sào Trung bộ. Thời gian sinh trưởng và khai thác từ tháng 4 đ n tháng 8 hàng
năm.
- Giá trị dinh dƣỡng: Bí đao à một quả c hàm ượng nước rất cao 92 - 97%,
chất đường bột khá cao 5 - 7%, vitamin C khá 5 - 22mg, protein thấp 1%. Ngoài ra còn
chứa các nguyên tố hoáng như: Ca, P, Fe, K, Na,…
- Giá trị sử dụng: Bí đao thuộc loại rau ăn trái, d ng àm thực ph m tươi à
chính. Bí đao à oại rau xanh thường dùng trong các b a ăn của nhân dân ta, cũng như
dưa chuột. Có thể d ng bí đao ăn uộc hoặc nấu canh tôm, canh cua, làm nộm, xào thịt
gà, thịt lợn. Ch ng đều c tác dụng cải thiện sức hỏe ngày hè cho mọi ứa tuổi. Các
bộ phận của cây bí đao đều được d ng àm m n ăn và thuốc: quả (gồm cuống, vỏ, thịt,
hột), thân, á, hoa,… Một phần nhỏ sản ượng d ng để ch bi n: trà bí đao, mứt bí
đao,…

- Giá trị dƣợc phẩm: Bí đao ngoài d ng àm thực ph m, c n được dùng làm
thuốc. Vỏ quả dùng ch a đái dắt do bàng quang nhiệt hoặc đái đục ra chất nhầy. Hạt
Bí đao cũng d ng rang ăn và d ng ch a ho, giải độc và trị rắn cắn. Lá Bí đao giã nát
trộn với giấm rịt đắp ch a các đầu ng n tay sưng đau. Nh ng nghiên cứu mới nhất cho
thấy, bí đao c tác dụng giảm béo. Thành phần của bí đao c tới 95% à nước, đây à
loại thực ph m nghèo năng ượng (100 g bí đao chỉ cho 15 Kcal). Vì vậy ăn nhiều, ăn
thường xuyên bí đao cũng hông sợ tăng cân. Bí đao c tác dụng ức ch quá trình
chuyển hóa chất đường bột thành mỡ (chất béo). Vì nh ng lý do trên, nh ng người béo
phì, thừa cân, người bị xơ v a động mạch, cao huy t áp, bệnh mạch vành, viêm thận,...
thường xuyên ăn bí đao rất tốt.
(Ng

n 22/07/2013)

Chuyên ngành Vi sinh vật học

10

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phƣơng tiện nghiên cứu
3.1.1. Thời gian và địa điểm
- Thời gian thực hiện: từ 8/2013 đ n 12/2013.
- Địa điểm: Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực ph m, Viện Nghiên cứu

và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.
3.1.2. Dụng cụ và thiết bị
- Máy vortex (HEIPOLPH, Đức).
- pH k (Sartorius, PB-20, Đức).
- Brix k (Refractometer, FG 103/113, Euromex-Hà Lan).
- Tủ cấy (Totelstar Bio-II-A, Tây Ban Nha).
- Nồi thanh trùng (Breukelen, Hà Lan).
- Tủ ủ (Herich, Đức).
- Máy ép (Panasonic, Nhật).
- Máy xay (Panasonic, Nhật).
- Lò vi sóng (SANYO, Nhật).
- Máy chu n độ điện th (SCHOTT, Đức).
- Water bath & Sha er (GESELLSCHAFT, Đức)
- Kính hiển vi quang học (Olympus Optical, Nhật).
- Các dụng cụ thông dụng như: ống nghiệm, pipet, bình tam giác,…
3.1.3. Hóa chất
- NaOH 0,1 N, NaHSO3.
- MRS Agar và MRS ỏng (Merc ).
3.1.4. Nguyên vật liệu
- Bí đao: Loại bí xanh c vỏ cứng, già, c vị ngọt thanh.
- Đường: Đường saccharose (Biên Hòa).
- Nguồn giống chủng: Vi khu n Lactobacillus acidophilus từ bột men tiêu hóa

Probio (Lương Phước Trường, 2012).

Chuyên ngành Vi sinh vật học

11

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.2.1. Quy trình lên men nƣớc bí đao tổng quát
Dựa trên k t quả nghiên cứu của đề tài Khảo sát điều kiện sản xuất nước đu đủ
lên men bằng vi khu n acid lactic (Nguyễn Trọng Hi u, 2012) và đề tài Lên men nước
cà rốt bằng vi khu n acid lactic (Nguyễn Thị Ái Xuân, 2013), đề nghị quy trình lên
men nước bí đao như sau:
Nguyên liệu bí đao

Ép

Nước  Phối ch  Đường saccharose

Thanh trùng bằng NaHSO3 140mg/L trong 20 phút

Giống vi khu n  Chủng giống

Ủ

Tồn tr
Hình 4. Quy trình chế biến nƣớc bí đao lên men
Giải thích quy trình:
- Bí đao sau khi lựa chọn sẽ được r a sạch, tách vỏ và ép lấy dịch bí đao.
- Dịch bí đao sẽ được phối ch với các tỉ lệ nước và hàm ượng đường bổ sung
khác nhau.

- Sau khi thanh trùng bằng NaHSO3 140 mg/L trong 20 phút sẽ phân phối vào
các tuýp và ti n hành chủng giống
- Sau đ , các mẫu được ủ ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

12

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

- Cuối cùng, thành ph m sẽ được tồn tr ở các mức nhiệt độ và trong nh ng
khoảng thời gian cố định.
3.2.2. Bố trí thí nghiệm
a) Khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch bí đao và tỷ lệ phối chế đƣờng
saccharose
 Mục đích: Xác định tỷ lệ pha loãng dịch bí đao và tỷ lệ đường saccharose
phối ch thích hợp.
 Phƣơng pháp thực hiện: Thí nghiệm ti n hành ngẫu nhiên với 2 nhân tố, ở 4
mức độ và 3 lần lặp lại. Tổng số nghiệm thức: 4 x 4 x 3 = 48 (đơn vị thí nghiệm).
- Nhân tố X: Tỷ lệ pha loãng
X1 = 0%

X2 = 10%

X3 = 20%

X4 = 30%

- Nhân tố Y (%): Tỷ lệ đường saccharose phối ch
Y1 = 6%

Y2 = 9%

Y3 = 12%

Y4 = 15%

 Chuẩn bị
- Giống: vi khu n Lactobacillus acidophilus được nuôi trong MRS broth ở
37°C/24 giờ.
- Mẫu bí đao ép nguyên chất, 480 mL.
- Mẫu bí đao ép + 10% nước: 432 mL dich quả + 48 mL nước cất.
- Mẫu bí đao ép + 20% nước: 384 mL dịch quả + 96 mL nước cất.
- Mẫu bí đao ép + 30% nước: 336 mL dịch quả + 144 mL nước cất.
- Đường: cân 2,4 ; 3,6 ; 4,8 ; 6 g tương ứng với các tỷ lệ đường là 6, 9, 12, 15%
cho mỗi tuýp.
 Cách thực hiện:
- Chọn nh ng trái bí đao tươi và tr n dài đồng nhất.
- Các dạng dịch ép sau khi phối ch với đường sẽ được đo pH và độ Brix ban
đầu. Sau đ phân phối vào 48 tuýp với mỗi tuýp là 40 mL. Ti n hành theo sơ đồ bố trí
thí nghiệm ở Hình 7.
- Ti n hành thanh trùng bằng NaHSO3 140 mg/L trong 20 phút. Chủng vào mỗi
tuýp 1% giống vi khu n (0,4 mL/tuýp). Ti p theo ủ ở 37°C trong 48 giờ.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

13

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

 Các chỉ tiêu đánh giá:
- pH: Đo bằng pH k (Sartorius, PB-20, Đức) các chỉ tiêu trước và sau lên men.
- Độ Brix: Đo bằng Brix k (Refractometer, FG 103/113, Euromex-Hà Lan) các
chỉ tiêu trước và sau lên men.
- Acid tổng số (qui ra acid actic): Xác định hàm ượng acid sau lên men bằng
dung dịch NaOH 0,1N.
- Mật số vi khu n (đ m sống trên MRS agar): Đ m sống sau 24 giờ lên men.
- Đánh giá cảm quan.
- X lý thống kê: X lý thống kê bằng chương trình Minitab 16.2.1 để chọn ra
dạng dịch bí đao và tỷ lệ đường khác biệt c

nghĩa so với các dạng khác.

b) Khảo sát mật độ giống chủng và nhiệt độ lên men
 Mục đích: Xác định nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ thích hợp quy trình
sản xuất nước bí đao lên men bằng vi khu n acid lactic.
 Phƣơng pháp thực hiện: Thí nghiệm được bố trí với 2 nhân tố ở 3 mức độ và
3 lần lặp lại. Tổng số nghiệm thức: 3 x 3 x 3 = 27 (đơn vị thí nghiệm).
- Nhân tố mật số giống chủng (log t bào/mL):
X1 = 3

X2 = 5

X3 = 7

- Nhân tố nhiệt độ ủ (°C):
Y1 = 30

Y2 = 37

Y3 = 28 - 32 (nhiệt độ môi trường xung quanh)

 Chuẩn bị:
- Giống: vi khu n Lactobacillus acidophilus được nuôi trong môi trường MRS
broth.
- Mẫu: phối ch theo tỷ lệ được chọn ở thí nghiệm 3.2.2a, bố trí 40 mL/tuýp.
- Nước muối sinh

0,85% được kh trùng ở nhiệt độ 121°C, 15 phút.

 Cách thực hiện
- Chọn nghiệm thức thích hợp nhất ở thí nghiệm 3.2.2a, cố định hai nghiệm thức
này để ti p tục thực hiện thí nghiệm 3.2.2b theo sơ đồ bố trí thí nghiệm ở Hình 7.
- Thực hiện tương tự thí nghiệm trên nhưng mật số giống chủng được pha loãng
với nước muối sinh lý thành 5, 7, 9 log CFU/mL. Sau đ chủng 1% giống vào các tuýp

Chuyên ngành Vi sinh vật học

14

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

(mật số giống chủng ban đầu sẽ tương ứng 3, 5, 7 log CFU/mL). Phân chia từng nhóm
và ti n hành đem ủ ở nhiệt độ khác nhau trong 48 giờ.
- Cuối cùng phân tích các chỉ tiêu sau lên men.
 Các chỉ tiêu đánh giá:
- pH: Đo bằng pH k (Sartorius, PB-20, Đức) các chỉ tiêu trước và sau lên men.
- Độ Brix: Đo bằng Brix k (Refractometer, FG 103/113, Euromex-Hà Lan) các
chỉ tiêu trước và sau lên men.
- Acid tổng số (qui ra acid actic): Xác định hàm ượng acid sau lên men bằng
dung dịch NaOH 0,1N.
- Mật số vi khu n (đ m sống trên MRS agar): Đ m sống sau lên men.
- Đánh giá cảm quan.
- X lý thống kê: S dụng chương trình Minitab 16.2.1.
c) Khảo sát thời gian lên men
 Mục đích: Khảo sát thời gian lên men khác nhau nhằm xác định thời gian lên
men phù hợp cho quá trình ch bi n.
 Phƣơng pháp thực hiện:Thí nghiệm được bố trí với 1 nhân tố ở 3 mức độ và 3
lần lặp lại. Tổng số nghiệm thức 1 x 3 x 3 = 9 (đơn vị thí nghiệm).
- Nhân tố thời gian lên men (giờ):
Z1 = 24

Z2 = 36

Z3 = 48

 Chuẩn bị:
- Giống: vi khu n Lactobacillus acidophilus được nuôi trong môi trường MRS
broth.
- Mẫu: phối ch theo tỷ lệ được chọn ở thí nghiệm 1, nồng độ giống chủng và
nhiệt độ được chọn ở thí nghiệm 3.2.2b, bố trí 40 mL/tuýp.
- Nước muối sinh

0,85% được kh trùng ở nhiệt độ 121°C, 15 phút.

 Cách thực hiện:
- Với k t quả phân tích các chỉ tiêu ở cả hai thí nghiệm 3.2.2a và 3.2.2b, sẽ chọn
được nghiệm thức thích hợp. Sau đ , cố định cả hai nghiệm thức này, ti p tục thực
hiện thí nghiệm 3.2.2c.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

15

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn Tốt nghiệp Đại học khóa 36 - 2013

Trường Đại học Cần Thơ

- Thực hiện tương tự 2 thí nghiệm trên nhưng mật số giống chủng được pha
loãng với nước muối sinh lý thành mật số được chọn từ thí nghiệm 3.2.2b. Sau đ
chủng 1% giống vào các tuýp. Ti n hành đem đi ủ ở: 24, 36 và 48 giờ.
 Các chỉ tiêu đánh giá:

-

pH: Đo bằng pH k (Sartorius, PB-20, Đức) các chỉ tiêu trước và sau lên

-

Độ Brix: Đo bằng Brix k (Refractometer, FG 103/113, Euromex-Hà Lan)

men.
các chỉ tiêu trước và sau lên men.
-

Acid tổng số (qui ra acid lactic): Xác định hàm ượng acid sau lên men bằng

dung dịch NaOH 0,1N.
-

Mật số vi khu n (đ m sống trên MRS agar): Đ m sống sau lên men.

-

Đánh giá cảm quan.

- X lý thống kê: S dụng chương trình Minitab 16.2.1.
d. Khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm
 Mục đích: Xác định nhiệt độ và thời gian thích hợp để tồn tr sản ph m.
 Phƣơng pháp thực hiện: Thí nghiệm gồm 2 nhân tố và 3 lần lặp lại.
- Nhân tố 1: Nhiệt độ tồn tr có 3 mức độ: tủ lạnh (4 - 6°C); phòng mát (20 25°C ) và nhiệt độ môi trường xung quanh (28 - 32°C).
- Nhân tố 2: Thời gian tồn tr : 1, 2, 3 và 4 tuần.
=> Tổng số đơn vị thí nghiệm: 3 x 4 x 3 = 36.

- Chỉ tiêu: đo theo thời gian tồn tr sản ph m.
 Các chỉ tiêu đánh giá:
-

pH: Đo bằng pH k sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4.

-

Độ Brix: Đo bằng Brix k sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4.

-

Acid tổng số (qui ra acid lactic): quy ra từ k t quả đo pH

-

Mật số vi khu n (đ m sống trên MRS agar): sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4.

-

Đánh giá cảm quan: sau lên men tuần thứ 1, 2, 3 và 4.

-

X lý thống kê: s dụng chương trình Minitab 16.2.1.

Chuyên ngành Vi sinh vật học

16

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học