BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA KEFIR BỔ SUNG TẢO SPIRULINA

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA KEFIR
BỔ SUNG TẢO SPIRULINA

Tác giả:
NGUYỄN THỊ THẢO

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành:
Bảo Quản, Chế Biến Nông Sản và Vi Sinh Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Vũ Thị Lâm An và Th.S. Dương Đức Hiếu

Tháng 8/2011
i


LỜI CÁM ƠN
Lời đầu tiên, con xin được gửi lòng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, những người đã
sinh thành, nuôi nấng, dạy dỗ con để con có được ngày hôm nay.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm Tp.Hồ
Chí Minh, Ban Chủ Nhiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho việc học tập của sinh viên. Xin chân thành cảm ơn đội ngũ giảng viên đã tận
tụy giảng dạy, truyền đạt kiến thức để sinh viên có thể hoàn tất chương trình học của
mình.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Thị Lâm An và ThS. Dương Đức
Hiếu đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập và hoàn thành
bài báo cáo này.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, các anh chị cùng các bạn ở Viện Sinh Học
Nhiệt Đới đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập.
Sau cùng, tôi xin gửi lời tri ân đến tất cả bạn bè, những người đã luôn bên tôi,
giúp đỡ tôi, cùng tôi sẻ chia những khó khăn, những niềm vui, nỗi buồn trong suốt

quãng đời sinh viên.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 08 năm 2011
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Thảo

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Bước đầu nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua kefir bổ sung tảo
Spirulina” đã được tiến hành tại Viện Sinh Học Nhiệt Đới Tp. Hồ Chí Minh, từ ngày
01/04/2010 đến 30/07/2011.
Mục đích nghiên cứu là tạo ra sản phẩm mới – sản phẩm sữa chua kefir bổ sung
tảo Spirulina đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng. Đề tài gồm 4 thí nghiệm chính: xác
định tỷ lệ giống sử dụng trong quá trình lên men (TN 1), xác định tỷ lệ tảo Spirulina
và đường bổ sung (TN 2), xác định tỷ lệ gelatin bổ sung (TN 3), xác định thời gian bảo
quản thích hợp cho sản phẩm (TN 4).
Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ hạt kefir 7% (w/v) cho hiệu quả lên men
tốt nhất với thời gian lên men khoảng 12 – 13 giờ để đạt độ axit 85 oT. Sử dụng bột tảo
với tỷ lệ 0,25% (w/v) và đường với tỷ lệ 10% (w/v) cho sản phẩm có chất lượng cảm
quan về màu sắc cũng như hương vị sản phẩm được đánh giá cao nhất. Ngoài ra, việc
bổ sung gelatin với tỷ lệ 0,5% giúp ổn định cấu trúc sản phẩm trong suốt thời gian bảo
quản (< 22 ngày). Qua khảo sát, chúng tôi còn nhận thấy sản phẩm bảo quản trong 9
ngày kể từ ngày sản xuất (ở 4 – 6 oC) vẫn giữ được chất lượng cảm quan tốt.

iii


MỤC LỤC

Trang
Trang tựa.............................................................................................................................. i
Lời cảm ơn ..........................................................................................................................ii
Tóm tắt .............................................................................................................................. iii
Mục lục ..............................................................................................................................iv
Danh sách các chữ viết tắt ................................................................................................vii
Danh sách các bảng ........................................................................................................ viii
Danh sách các hình ............................................................................................................ix
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1
1.2. Mục đích đề tài ............................................................................................................ 2
1.3. Nội dung đề tài ............................................................................................................ 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về sữa nguyên liệu ..................................................................................... 3
2.2. Tổng quan về kefir và sữa chua kefir .......................................................................... 3
2.2.1. Nguồn gốc hạt kefir .................................................................................................. 3
2.2.2. Đặc điểm cấu tạo và phương pháp bảo quản hạt kefir ............................................. 4
2.2.3. Thành phần vi sinh vật trong hạt kefir ..................................................................... 6
2.2.3.1. Hệ vi sinh vật trong hạt kefir ................................................................................. 6
2.3.3.2. Phân bố của vi sinh vật trong không gian hạt kefir ............................................... 7
2.2.3.3. Mối quan hệ giữa các vi sinh vật trong quá trình lên men .................................... 7
2.2.4. Thành phần hóa học trong sản phẩm kefir ............................................................... 8
2.2.4.1. Thành phần CO 2 .................................................................................................... 8
2.2.4.2. Thành phần chất béo .............................................................................................. 8
2.2.4.3. Thành phần ethanol ............................................................................................... 8
2.2.4.4. Thành phần axit amin ............................................................................................ 9
2.2.4.5. Thành phần dễ bay hơi .......................................................................................... 9
iv

2.2.5. Giá trị dinh dưỡng của sản phẩm kefir ..................................................................... 9
2.2.6. Dạng thương phẩm của hạt kefir trên thị trường ...................................................... 9
2.2.7. Phương pháp sản xuất sản phẩm kefir thương mại ................................................ 10
2.3. Tổng quan về tảo Spirulina ....................................................................................... 10
2.3.1. Lịch sử .................................................................................................................... 10
2.3.2. Đặc điểm sinh học của tảo Spirulina ...................................................................... 10
2.3.3. Thành phần hóa học của tảo Spirulina ................................................................... 11
2.3.4. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và ứng dụng của tảo Spirulina ................................... 12
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 13
3.2. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng .............................................................................. 13
3.2.1. Nguyên liệu ............................................................................................................ 13
3.2.2. Hóa chất .................................................................................................................. 14
3.3. Thiết bị và dụng cụ .................................................................................................... 14
3.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 14
3.4.1. Quy trình kỹ thuật dự kiến...................................................................................... 14
3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm ............................................................................... 16
3.4.2.1. Thí nghiệm 1........................................................................................................ 16
3.4.2.2. Thí nghiệm 2........................................................................................................ 16
3.4.2.3. Thí nghiệm 3........................................................................................................ 17
3.4.2.4. Thí nghiệm 4........................................................................................................ 17
3.5. Các phương pháp phân tích ....................................................................................... 17
3.6. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm .................................................................... 18
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ men giống đến thời gian lên men và chất lượng sản
phẩm ................................................................................................................................. 19
4.2. Xác định tỷ lệ tảo Spirulina và đường bổ sung ......................................................... 22
4.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng gelatin đến chất lượng cảm quan và thời gian
tách lớp sản phẩm ............................................................................................................. 24
4.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng sản phẩm .................... 26

4.5. Quy trình sản xuất sữa chua kefir bổ sung tảo Spirulina .......................................... 27
v


CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận...................................................................................................................... 30
5.2. Đề nghị ...................................................................................................................... 30
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 31
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 34

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
o

:

Thorner

o

Bx

:

Độ Brix

CFU

:

Clony Forming Unit, đơn vị hình thành khuẩn lạc

VK

:

Vi khuẩn

Ctv

:

Cộng tác viên

TCVN

:

Tiêu chuẩn Việt Nam

FAO

:

Food and Agriculture Organization

WHO

:

World Health Organization

UHT

:

Ultra High Temperature

w/w

:

Weight/weight, khối lượng/khối lượng

w/v

:

Weight/volume, khối lượng/thể tích

TN

:

Thí nghiệm

T

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò ................................................... 3
Bảng 2.2: Thành phần dinh dưỡng của kefir ..................................................................... 4
Bảng 2.3: Quần thể vi sinh vật trong hạt kefir ................................................................... 6
Bảng 2.4: Thành phần hóa học của Spirulina .................................................................. 11
Bảng 4.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ men đến thời gian lên men, độ Brix và mùi thơm sản
phẩm (tại độ axit dừng 85 oT)........................................................................................... 19
Bảng 4.2: Điểm trung bình cảm quan giữa các lần lặp lại về màu, mùi, vị sản phẩm .... 23
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của hàm lượng gelatin đến thời gian tách lớp sản phẩm.............. 24
Bảng 4.4: Điểm trung bình cảm quan về màu sắc, mùi, vị, cấu trúc sản phẩm ............... 25
Bảng 4.5: Kết quả cảm quan sản phẩm và độ axit theo thời gian.................................... 26
Bảng 4.6: Chất lượng vi sinh sản phẩm sữa chua kefir sau 9 ngày bảo quản ................. 27

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Hình ảnh kefir .................................................................................................... 5
Hình 3.1: Hạt kefir tươi (A) và Bột tảo Spirulina sấy phun (B)...................................... 13
Hình 3.2: Quy trình kỹ thuật dự kiến............................................................................... 15
Hình 4.1: Sự tương quan giữa độ axit và thời gian lên men theo tỷ lệ men giống.......... 20
Hình 4.2: Sự tương quan giữa độ Brix và thời gian lên men theo tỷ lệ men giống ........ 21
Hình 4.3: Màu sắc sản phẩm ứng với các tỷ lệ tảo 0%, 0,25%, 0, 5%, 0,75%, 1% ........ 24
Hình 4.4: Quy trình sản xuất sữa chua kefir bổ sung tảo Spirulina ................................ 28
Hình 4.5: Sản phẩm sữa chua kefir bổ sung tảo Spirulina .............................................. 29

ix

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, khi mức sống con người ngày càng cao, nhu cầu của con người cũng
ngày càng phong phú, vấn đề sức khỏe luôn được đặt lên hàng đầu. Tiêu chí thực
phẩm đặt ra là phải ngon, bổ, không độc hại, hỗ trợ tốt cho sức khỏe. Vì thế, các loại
thực phẩm lên men, đặc biệt là các dòng thực phẩm chức năng được nghiên cứu ngày
càng nhiều và ngày càng phổ biến trên thị trường.
Sữa chua kefir là một loại thức uống lên men được tạo ra nhờ hoạt động của vi
khuẩn và nấm men có trong hạt kefir. Nhờ hệ vi sinh vật và các chất do hoạt động
sống của chúng sinh ra, kefir được xem là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, có lợi
cho sức khỏe. Song sản phẩm này vẫn còn rất mới trên thị trường Việt Nam, nếu mặt
hàng sữa chua trên thị trường rất phong phú và đa dạng thì sữa chua kefir chỉ có duy
nhất một dòng sản phẩm là sữa chua kefir không đường.
Bột tảo Spirulina có hàm lượng dinh dưỡng cao và sự cân đối giữa các thành
phần là sự bổ sung đáng chú ý vào thực phẩm. Việc ứng dụng tảo Spirulina vào thực
phẩm đã được nghiên cứu khá nhiều ở các nước trên thế giới: Mỹ, Nhật, Pháp,…
Riêng tại Việt Nam, tảo Spirulina còn chưa phổ biến do công nghệ nhìn chung chưa
phát triển. Vì vậy cần có sự đầu tư nghiên cứu chế biến để đa dạng hóa sản phẩm và
tăng giá trị sử dụng cho tảo Spirulina.
Do đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Bước đầu nghiên cứu quy trình sản xuất sữa
chua kefir bổ sung tảo Spirulina” để góp phần nâng cao chất lượng, đa dạng hóa sản
phẩm cũng như đưa sản phẩm sữa chua kefir ngày càng trở nên phổ biến, quen thuộc
với người tiêu dùng hơn.

1

1.2. Mục đích đề tài
Đề tài thực hiện nhằm tạo ra sảm phẩm mới – sữa chua kefir bổ sung tảo
Spirulina có giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan đáp ứng nhu cầu của người tiêu
dùng.
1.3. Nội dung đề tài
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ men giống đến thời gian lên men và chất lượng
sản phẩm.
- Xác định tỷ lệ đường và tỷ lệ tảo Spirulina bổ sung trong quá trình phối chế.
- Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng gelatin đến chất lượng cảm quan và sự
tách lớp sản phẩm.
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ axit và chất lượng cảm
quan sản phẩm.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về sữa nguyên liệu
Sữa là thực phẩm giàu dinh dưỡng có chứa gluxit, protein, lipit, một số khoáng
chất và vitamin. Từ sữa, người ta có thể sản xuất ra nhiều loại sản phẩm khác nhau. Vì
lý do đó, công nghiệp chế biến sữa luôn là một lĩnh vực quan trọng của ngành công
nghiệp thực phẩm.
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose và các chất
béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất
chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí. Hàm lượng các chất
trong sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống động vật, tình trạng sinh lý con vật,
điều kiện chăn nuôi (Nguyễn Ngọc Tuân và Lê Thanh Hiền, 2004). Sự thay đổi hàm
lượng các chất được trình bày ở Bảng 2.1.
Bảng 2.1: Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng)

Các thành phần chính

Khoảng biến thiên

Giá trị trung bình

Nước

85,5 – 89,5

87,5

Tổng các chất khô

10,5 – 14,5

13

Lactose

3,6 – 5,5

4,8

Protein

2,9 – 5,0

3,4

Chất béo

2,5 – 6,0

3,9

Khoáng

0,6 – 0,9

0,8
(Trương Thanh Long, 2008)

2.2. Tổng quan về kefir và sữa chua kefir
2.2.1. Nguồn gốc hạt kefir
Sản phẩm sữa lên men kefir đã có từ rất lâu, bắt nguồn từ núi Caucasian (thuộc
lên bang Xô Viết cũ). Đầu tiên người ta lên men sữa thành kefir trong các túi làm bằng
da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi. Từ đầu thế kỷ XX, kefir được sản xuất ở quy mô công
3


nghiệp. Không có sự rõ ràng về nguồn gốc giống khởi động của những loại kefir đã
nêu trên vì khi phân tích thành phần vi sinh vật của các mẫu kefir được lấy từ các địa
phương khác nhau sẽ cho quần thể vi sinh vật đặc trưng khác nhau (Prajapati, 2003).
Theo định nghĩa của tổ chức FAO/WHO (2001) dựa trên cơ sở các chủng vi
sinh vật có trong hạt (tức là giống khởi động được sử dụng trong sản xuất) và sản
phẩm cuối cùng: “Kefir là một loại sữa uống hơi nhớt, vị chua, có nồng độ rượu thấp
và thoảng nhẹ mùi nấm men. Giống khởi động thường được phân lập từ các hạt kefir:
vi khuẩn Lactobacillus kefir và các chủng Leuconostoc, Lactococcus và Acetobacter
cùng phát triển trong mối tương quan chặt chẽ. Hạt kefir chứa cả hai loại nấm men lên

men lactose (Kluyveromyces marxianus) và không lên men lactose (Saccharomyces
unisporus, Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces exiguus)”. Giá trị các thành
phần dinh dưỡng của kefir được trình bày ở Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Thành phần dinh dưỡng của kefir
Thành phần cấu tạo

Giá trị

Protein (% w/w)

≥ 2,8

Chất béo (% w/w)

< 10

% axit lactic

≥ 0,6

Tổng số vi sinh vật cấu tạo nên giống khởi động

≥ 107

Nấm men (CFU/g)

≥ 104
(FAO/WHO - 2001)

2.2.2. Đặc điểm cấu tạo và phương pháp bảo quản hạt kefir

Những hạt kefir giống như những bông hoa cải nhỏ, chúng có chiều dài trung
bình từ 1 – 3 cm, có dạng thùy, hình dáng không đều, màu trắng hoặc vàng trắng, bề
mặt hơi nhớt, kết cấu tương đối rắn chắc (hình 2.1). Phép phân tích sơ lược về cấu tạo
hạt kefir cho thấy những hạt này là tập hợp của nhiều loại vi khuẩn, nấm men với
thành phần hóa học gồm H 2 O (890 – 900 g/kg), lipit (2 g/kg), protein (30 g/kg), đường
(60 g/kg) và chất tro (7 g/kg) (Garrote và ctv, 1997).

4


A

B
(Farnworth, 2003)

Hình 2.1: Hình ảnh kefir (A: Kích thước kefir, B: Kefir dưới kính hiển vi điện tử)
Người ta có thể bảo quản sống hạt kefir bằng cách ngâm chúng trong sữa và lọc
rửa mỗi ngày. Trong thời gian này hạt tăng trọng lượng lên khoảng 25% so với ban
đầu. Đồng thời, chúng được tái tạo nhằm duy trì sự sống vì một số hạt kefir sẽ chết,
một số khác già đi nên có ít hoặc không có khả năng tái tạo. Bằng cách này có thể duy
trì được hạt kefir trong 3 tháng ở nhiệt độ phòng hoặc ở 4 oC, khi đó có sự khác nhau
về chủng vi sinh vật sau thời gian bảo quản (Garrote và ctv, 1997).
Ở một vài trường hợp, hạt kefir được rửa trong nước 1 lần/tuần. Việc lọc rửa
quá nhiều có thể làm giảm một số đặc tính của quần thể vi sinh vật trong hạt cũng như
khả năng ổn định về mùi vị ở những mẻ tiếp theo sẽ không được đảm bảo. Theo
Koroleva (1983), chỉ nên thay sữa khi lượng sữa ban đầu xuất hiện mùi nồng và chua,
sữa gần như đông tụ và dịch whey rỉ ra một ít (trích dẫn bởi Farnworth, 2005). Hạt
kefir lọc xong được rửa bằng nước cất hoặc nước được hấp khử trùng ở 121 oC/15
phút. Gần đây hơn, bảo quản hạt ở nhiệt độ thấp đã mở ra một phương pháp mới nhằm
duy trì khả năng sống sót cho các vi sinh vật trong thời gian dài hơn. Theo Garrote và

ctv (1997), nhiệt độ bảo quản -20 oC là hiệu quả cho việc tồn trữ hạt kefir vì duy trì
được sự sống của hệ vi sinh vật trong hạt (có cùng hệ vi sinh vật, đặc tính về tính chất
lưu biến, độ axit và nồng độ CO 2 tương tự như kefir được làm từ hạt kefir không qua
tồn trữ) và chỉ có một sự giảm nhẹ về khối lượng hạt sau khi nuôi cấy ở môi trường
tiếp theo.

5


2.2.3. Thành phần vi sinh vật trong hạt kefir
2.2.3.1. Hệ vi sinh vật trong hạt kefir
Hệ vi sinh vật trong hạt kefir được tóm tắt trong Bảng 2.3.
Bảng 2.3: Quần thể vi sinh vật trong hạt kefir
Nấm men

Vi khuẩn

Vi sinh tạp nhiễm

Saccharomyces spp.

Vi khuẩn lactic:

Geotrichum spp.

Kluyveromyces spp.

Lactobacillus spp.

Pediococcus spp.

Candida spp.

Lactococcus spp.

Micrococcus spp.

Mycotolura spp.

S. thermophillus

Bacillus spp.

Torulopsis spp.

Leuconostoc spp.

Escherichia spp.

Cryptococcus spp.

Vi khuẩn acetic:

Enterococcus spp.

Pichia spp.

Acetobacter aceti rasens

Torulaspora spp.

(Tamine và Marshall (1997), trích dẫn bởi Dương Ngọc Cảnh (2010))
Hệ vi sinh vật trong hạt kefir gồm: Lactococcus là vi sinh vật ưa ấm có khả
năng lên men đồng hình và dị hình; Lactobacillus lên men đồng hình; vi khuẩn lên
men sinh axit acetic; nấm men có và không có khả năng sử dụng đường lactose; cùng
một số vi khuẩn tạp nhiễm khác (Hui và ctv, 2004).
Những vi khuẩn chính trong nhóm lên men lactic của kefir gồm Lactococcus
spp., Lactobacillus spp., Streptococcus thermophillus và Leuconostoc spp.. Một số
nghiên cứu đã cho thấy sự xuất hiện của Lb. delbrueckii subsp. Bulgaricus, Lb. casei
subsp. Pseudoplantarum, Lb. kefir trong hạt kefir. Như vậy kefir có cả hai đại diện đặc
trưng của sữa chua và một số probiotic đang được quan tâm trên thị trường sữa hiện
nay. Về nấm men, Kluyveromyces spp. (có khả năng lên men đường lactose) đã được
ghi nhận là có mặt thường xuyên trong hạt kefir, và chịu trách nhiệm chính về thành
phần nấm men trong thành phẩm. Sự có mặt của Acetobacter aceti và Acetobacter
rasen được xem là vi khuẩn tạp nhiễm. Nấm mốc Geotrichun candidum có thể được
xem là một phần của kefir hoặc là vi sinh vật tạp nhiễm, tuy vậy nó không làm ảnh
hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Sự xuất hiện của những vi sinh vật tạp nhiễm như
coliforms, Microcuccus và nấm mốc có thể nhanh chóng làm hư hỏng sản phẩm được
sản xuất xuất ra từ những hạt kefir như thế (Hui và ctv, 2004).
6


Tamine (2006) cho rằng hạt kefir bao gồm 80% Lactobacillus (trong đó loài vi
khuẩn lên men đồng hình chiếm 90%, còn lại là lên men dị hình (Lactobacillus kefir
và Lb. parakefir)), 12% nấm men và 8% Lactococcus.
2.3.3.2. Phân bố của vi sinh vật trong không gian hạt kefir
Tamine (2006) cho rằng, Lactococcus spp. bám một cách lỏng lẻo trên bề mặt
hạt kefir; trong khi đó, Lactobacillus và nấm men hiện diện tại những lớp sâu bên
trong hạt.
Ở Phần Lan, theo tiêu chuẩn của đất nước này và theo khuyến cáo của các nhà
cung cấp giống vi sinh vật khởi động, không nên rửa hạt kefir nếu như chúng được

thay sữa mỗi ngày cho quá trình lên men liên tục. Vì việc rửa hạt kefir sẽ làm giảm
sinh khối hạt, giảm số lượng Lactococcus và nấm men. Mặt khác, trong quá trình lên
men, một số nấm men như Kluyveromyces marxianus spp. và Candida kefir cũng di
chuyển từ hạt kefir vào trong môi trường sữa lên men. Quá trình rửa sau lên men một
cách dư thừa và hiện tượng tự di chuyển của các vi sinh vật từ trong hạt vào môi
trường lên men đã góp phần làm suy giảm chất lượng và hoạt lực lên men của hạt kefir
(Tamine, 2006).
2.2.3.3. Mối quan hệ giữa các vi sinh vật trong quá trình lên men
Thực tế cho thấy khó có thể sản xuất ra sữa chua kefir có chất lượng tốt từ
những vi sinh vật riêng lẻ từ hệ vi sinh vật trong hạt. Những vi sinh vật phân lập thuần
khiết từ hạt kefir nếu đem nuôi riêng lẻ từng loại một trong sữa thì không phải tất cả
chúng đều phát triển, hoặc có phát triển nhưng với tốc độ chậm lại. Điều này cho thấy
có một mối quan hệ mật thiết hỗ trợ nhau cùng phát triển giữa các vi sinh vật trong hạt
kefir, hay nói cách khác là quá trình sinh tổng hợp tự nhiên diễn ra trong hạt kefir đã
tạo một môi trường thuận lợi cho hầu hết các vi sinh vật của hệ được phát triển (Hui và
ctv, 2004). Về mối quan hệ này, Tamine (2006) cho rằng Lactococcus có khuynh
hướng phát triển trong sữa nhanh hơn nấm men. Chúng thủy phân lactose tạo môi
trường thuận lợi cho những nấm men không có khả năng sử dụng đường lactose phát
triển và sinh vị chua đặc trưng cho sữa. Ngược lại, nấm men tổng hợp vitamin nhóm B
và thủy phân protein là những cơ chất cho vi khuẩn lactic phát triển. Bên cạnh đó, nấm
men sinh ra CO 2 tạo nên đặc trưng riêng cho sữa chua kefir. Hơn nữa, sự góp mặt của
7


vitamin B 12 sinh từ vi khuẩn acetic, điều này cũng được xem như là yếu tố kích thích
sự phát triển của những vi sinh vật khác trong hạt kefir.
Tỷ lệ các vi sinh vật trong quá trình lên men cũng khác so với thành phần của
chúng trong hạt kefir ban đầu. Nếu như ban đầu, phần trăm của Lactobacillus, nấm
men và Lactococcus lần lượt là 65 – 80%, 10 – 15% và 5 – 25% thì sau quá trình lên
men, thành phần Lactococcus tăng đến 80%, nấm men vẫn giữ nguyên là 10 – 15%,

tuy nhiên Lactobacillus lại giảm xuống chỉ còn 5 – 10%. Sự lên men ở nhiệt độ cao đã
kích thích sự phát triển của Lactobacillus, trong khi đó hàm lượng Lactococcus và
nấm men lại giảm xuống (Tamine, 2006).
2.2.4. Thành phần hóa học trong sản phẩm kefir
2.2.4.1. Thành phần CO 2
Nấm men và một vài vi sinh vật lên men dị hình sinh axit lactic là nguyên nhân
chính tạo khí CO 2 trong kefir. Hàm lượng CO 2 tăng suốt trong quá trình lên men,
trong khi đó giá trị pH lại giảm. Khí CO 2 sinh ra tạo nên bọt khí li ti trên bề mặt sản
phẩm, làm cho người dùng có cảm giác sủi bọt nơi đầu lưỡi. Tuy nhiên, lượng CO 2
chứa trong kefir được xem là thấp hơn so với các dạng thức uống lên men khác, lượng
CO 2 sinh ra trong các sản phẩm được sản xuất từ hạt kefir thương mại là khoảng 0,85
– 1,05 g/l và 1,7 g/l cho kefir được sản xuất từ các giống thuần (Gobbetti và ctv
(1990), trích dẫn bởi Nguyễn Thái Thanh Nguyên (2009)).
Trong suốt quá trình lên men, đặc biệt là sau khi đóng gói, CO 2 vẫn tiếp tục
phát triển mạnh do sự hoạt động và phát triển của các vi sinh vật có trong kefir. Vì thế,
bao bì sử dụng cho việc đóng gói phải đủ bền hoặc co giãn để có thể chứa đựng lượng
hơi sinh ra (Kwak và ctv, 1996).
2.2.4.2. Thành phần chất béo
Thành phần chất béo trong kefir có thể thay đổi phụ thuộc vào loại sữa dùng để
lên men. Các axit tự do được tìm thấy trong các sản phẩm sữa lên men được xem là
yếu tố chỉ thị sự phân cắt các phân tử chất béo, điều này cũng góp phần tăng khả năng
tiêu hóa trong hệ thống đường ruột khi so với sữa chưa được lên men.
2.2.4.3. Thành phần ethanol
Cơ chế hình thành ethanol trong kefir khá phức tạp, cả nấm men và vi khuẩn
lên men dị hình đều tham gia vào quá trình này. Lượng ethanol được sản sinh phụ
8


thuộc vào phương pháp tiến hành (lên men trong điều kiện hiếu khí hay kỵ khí),
nguyên liệu sử dụng trong quá trình lên men, lượng nấm men từ hạt kefir và thời gian

tiến hành lên men. Tuy nhiên lượng ethanol có thể bị kìm hãm khi làm giảm nhiệt độ
trong quá trình lên men (Simova và ctv, 2002).
2.2.4.4. Thành phần axit amin
Kefir có hệ thống axit amin gần giống như trong sữa. Lượng axit amin có sẵn
trong sữa nguyên liệu giảm dần trong thời gian đầu của quá trình lên men do khả năng
tiêu thụ của các vi khuẩn. Sau đó, sự lên men diễn ra chậm hơn khi kefir bước vào giai
đoạn ủ chín. Hoạt động phân giải protein của enzyme proteinase và peptidase là
nguyên nhân làm tăng lượng peptide và các axit amin tự do trong sản phẩm cuối
(Simova và ctv, 2006).
2.2.4.5. Thành phần dễ bay hơi
Kết quả phân tích mùi vị kefir cho thấy có sự hiện diện của nhiều mùi thơm
trong suốt quá trình lên men (Beshkova và ctv, 2003). Kefir được sản xuất từ giống
không thuần tạo nên hương vị hấp dẫn khi nó được bổ sung thêm đường. Các hợp chất
dễ bay hơi như acetaldehyde và diacetyl là hai thành phần giữ vai trò quan trọng, góp
phần tạo hương và vị. Trong khi đó, propionaldehyde, 2-butanone, n-propanol, isoamyl alcol, axit acetic và ethanol lại là những hợp chất gây nên mùi khó chịu.
2.2.5. Giá trị dinh dưỡng của sản phẩm kefir
Hệ thống các protein, chất béo và thành phần các chất vô cơ hiện diện trong
kefir không có gì khác so với các thành phần chính các chất này trong sữa nguyên liệu.
Hơn nữa, sự phân giải protein của vi khuẩn lactic và nấm men trong hạt kefir đã
chuyển protein sữa thành các đoạn peptide ngắn và các amino axit, do đó đã tăng
cường khả năng tiêu hóa của sữa.Vì vậy, bản thân kefir đã hàm chứa một giá trị dinh
dưỡng rất cao bổ ích cho sức khỏe.
2.2.6. Dạng thương phẩm của hạt kefir trên thị trường
Trên thị trường hiện có hai dạng thương phẩm phổ biến của kefir là hạt kefir và
kefir đông khô. Đa số các nhà sản xuất công nghiệp thường sử dụng dạng kefir đông
khô, còn dạng hạt được dùng với mục đích tạo ra dòng sản phẩm truyền thống đặc
biệt. Theo Dương Ngọc Cảnh (2010), kefir đông khô có một số đặc điểm như:
9

- Có thể chủ động thêm một số probiotic (Bifidobacterium spp. và Lb.
acidophilus) vào bột kefir cũng như có thể chọn ra những giống nấm men không sinh
ethanol và CO 2 nhiều.
- Chất lượng ổn định hơn dạng hạt, tránh được hiện tượng men giống bị thoái
hóa trong quá trình nuôi.
- Khi lên men chúng không tái tạo thành các dạng hạt nên không cần lọc các hạt
kefir ra khỏi sản phẩm. Từ đó, giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất và tránh nguy cơ
tạp nhiễm vi sinh trong sản phẩm.
2.2.7. Phương pháp sản xuất sản phẩm kefir thương mại
Sản xuất kefir theo quy mô công nghiệp đã trở nên phổ biến ở Châu Âu trong
thời gian qua. Sữa nguyên liệu được rót đầy chai và bắt đầu lên men bằng việc bổ sung
vào sữa một lượng giống khoảng 2 – 10%. Quá trình lên men sẽ kéo dài 24 giờ hoặc
ngắn hơn nhằm đạt được giá trị pH đã định sẵn hoặc kéo dài đến khi sản phẩm có cấu
trúc và mùi vị mong muốn. Nhiệt độ của quá trình này dao động trong khoảng 20 – 25
C. Sau đó giai đoạn ủ chín được tiến hành từ 12 – 14 giờ với nhiệt độ quy định từ 14

o

– 16 oC. Công đoạn làm lạnh sản phẩm cuối được thực hiện trong bể chứa lớn đã được
khử trùng theo quy định trước đó. Thành phần vi sinh vật, hóa học, và đặc tính cảm
quan của kefir phụ thuộc vào loại sữa nguyên liệu, nguồn gốc các hạt kefir, thời gian
lên men, giai đoạn ủ chín và làm lạnh (Nguyễn Thái Thanh Nguyên, 2009).
2.3. Tổng quan về tảo Spirulina
2.3.1. Lịch sử
Spirulina là tên gọi do nhà tảo học người Đức – Deurben đặt vào năm 1827 dựa
trên hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc với khoảng 5 – 7 vòng đều nhau
không phân nhánh (Nguyễn Đức lượng, 2006). Năm 1973, Tổ chức FAO và WHO đã
chính thức công nhận Spirulina là nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, đặc biệt chống
suy dinh dưỡng và chống lão hóa. Năm 1977, Viện sinh vật học là nơi tiên phong
trong việc nuôi trồng Spirulina ở Việt Nam theo mô hình ngoài trời, không mái che, có

sục khí CO 2 tại xí nghiệp nước suối Vĩnh Hảo (Bình Thuận).
2.3.2. Đặc điểm sinh học của tảo Spirulina
Tảo Spirulina có dạng xoắn lò xo, đường kính xoắn khoảng 35 – 50 µm, bước
xoắn 50 µm, chiều dài thay đổi có thể đạt 0,25 mm. Tảo Spirulina là trung gian giữa vi
10


khuẩn và tảo nhân thực. Người ta cho rằng tảo Spirulina giống với vi khuẩn hơn, do đó
tảo Spirulina còn có tên gọi là vi khuẩn lam. Tảo có khả năng vận chuyển theo hình
thức trượt xung quanh trục của chúng. Vận tốc vận chuyển của chúng có thể đạt 5
µm/giây (Nguyễn Đức Lượng, 2006).
2.3.3. Thành phần hóa học của tảo Spirulina
Spirulina có giá trị dinh dưỡng cao vì chứa hàm lượng protein rất cao, chứa đầy
đủ các vitamin và các chất có hoạt tính sinh học khác. Theo Herehson (1977), giá trị
protein trung bình của Spirulina là 65%, cao hơn so với nhiều loại thực phẩm (cá và
thịt là 15 – 20%, nước tương là 35%, sữa cô đặc là 35%, trứng là 12% và ngũ cốc là 8
– 14%) (trích dẫn bởi Hồ Thị Lệ, 2009). Thành phần hóa học của tảo Spirulina được
trình bày qua Bảng 2.4.
Bảng 2.4: Thành phần hóa học của Spirulina
STT

Thành phần

Số lượng (% chất khô)

1

Protein tổng số

60 - 70

2

Gluxit

13 - 16

3

Lipit

7-8

4

Axit nucleic

4,29

5

Diệp lục

0,76

6

Carotene

0,23

7

Tro

4-5
(Nguyễn Đức Lượng, 2006)

Theo Estada và ctv (2001) (trích dẫn bởi Hồ Thị Lệ, 2009):
- Spirulina là nguồn giàu vitamin B 12 nhất. Ngoài ra, nó còn chứa các vitamin
khác như A, B 1 , B 2 , B 6 , E và H. Tiền vitamin A (β-caroten) (chiếm 0,1% chất khô)
cao hơn 20 lần so với trong cà rốt.
- Spirulina giàu sắt và canxi, hỗ trợ tốt cho máu, xương và răng. Lượng sắt
trong Spirulina cao hơn 12 lần so với trong các loại thực phẩm khác. Ngoài ra,
Spirulina giàu magnesium, potassium.

11


- Spirulina còn chứa 18 trong số 20 loại axit amin được biết. Một số axit amin
có hàm lượng cao trong Spirulina như axit glutamic (14,6%), axit aspartic (9,8%),
leucine (8,7%), aniline (7,6%)…
- Spirulina có màu xanh lục do chứa nhiều sắc tố với hàm lượng cao như
chlorophyll, phycocyanin, β-carotene, xanthophylls.
2.3.4. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và ứng dụng của tảo Spirulina
Spirulina được coi là nguồn thức ăn của con người trong nhiều thế kỷ. Sinh
khối tảo được sử dụng chủ yếu như nguồn cung cấp protein cho người và gia súc. Ở
Nhật Bản, người ta sản xuất sinh khối tảo có nhãn hiệu Linablue A, ở Mỹ có
Phicobiliprotein (Nguyễn Đức Lượng, 2006).
Bột khô Spirulina được dùng như một thức ăn cao cấp giàu protein, axit amin

và nhiều vi lượng bổ dưỡng khác. Nếu xét về chất lượng protein, chỉ cần lượng 30 – 40
g Spirulina/ngày/người là đủ nhu cầu axit amin. Spirulina dạng tươi tốt hơn dạng khô
do còn đầy đủ các dưỡng chất, các enzyme đang hoạt động giúp ích cho cơ thể như
protease, lipase…. Theo Gloria và ctv (2004), khi bổ sung thêm sinh khối tảo
Spirulina dạng khô với hàm lượng 6 mg/ml vào sữa sẽ kích thích Lactococcus lactis
lên 27%, do đó bổ sung Spirulina để thúc đẩy quá trình lên men lactic.

12


Chương 3
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đề tài được thực hiện từ tháng 01/04/2011 đến 30/07/2011 tại phòng thí nghiệm
Công Nghệ Biến Đổi Sinh Học, Viện Sinh Học Nhiệt Đới.
3.2. Nguyên liệu và hóa chất sử dụng
3.2.1. Nguyên liệu
- Nguyên liệu được sử dụng để thực hiện quá trình lên men là sữa tiệt trùng
(UHT) không đường Vinamilk, loại bịch giấy có thể tích 220 ml.
- Giống kefir được cung cấp từ Phòng Thí Nghiệm Vi Sinh (thuộc Khoa Công
Nghệ Thực Phẩm, Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh), nhân giống
bằng cách ngâm giống trong sữa ở nhiệt độ phòng và thay mỗi ngày sau 12 – 24 giờ.
Nước dùng để rửa kefir đã được hấp khử trùng (121 oC/15 phút) để tránh tình trạng tạp
nhiễm vi sinh vật cũng như hóa chất độc hại làm giảm khả năng sống hay thoái hóa.
Hạt kefir được bảo quản trong sữa mới (nhiệt độ là 4 oC) có thời gian sử dụng trong 3
– 4 ngày. Bằng cách này, có thể giữ giống cho những mẻ lên men kế tiếp.
- Các chất phụ gia: đường tinh luyện của Công Ty Cổ Phần Đường Biên Hòa
(saccharose ≥ 99,8%), gelatin dạng bột mua tại Công ty TNHH Huaxuan Gelatin, bột
tảo Spirulina sấy phun (Viện nuôi trồng thủy sản Nha Trang).

A
B
Hình 3.1: Hạt kefir tươi (A) và Bột tảo Spirulina sấy phun (B)
13


3.2.2. Hóa chất
- Hóa chất dùng để chuẩn độ axit: NaOH 0,1N và phenolphthalein 1%.
- Nước cất.
3.3. Thiết bị và dụng cụ
- Bếp đun.
- Dụng cụ chuẩn độ axit.
- Cân điện tử (Oakaton, Mỹ).
- Khúc xạ kế (ATAGO, 0 – 32oBx, Nhật Bản).
- Tủ lạnh (loại có nhiệt độ 0 – 5oC và 10 – 16 oC của Toshiba, Nhật Bản).
- Nhiệt kế (thang đo 0 – 100 oC).
- Một số dụng cụ thông thường ở phòng thí nghiệm.
3.4. Phương pháp nghiên cứu
3.4.1. Quy trình kỹ thuật dự kiến
 Giống kefir được cân rồi cấy vào sữa, cho lên men kín ở nhiệt độ phòng (độ
axit dừng của quá trình lên men là 85 oT vì độ axit dừng trong lên men công
nghiệp là 85 oT - 90 oT). Tiến hành lọc hạt kefir ra khỏi sản phẩm, sau đó đem
ủ chín (14 – 16 oC/12 giờ).
 Xử lý bột tảo, đường và gelatin: Bột tảo và đường được cân và cho vào sữa (đã
được gia nhiệt đến 50 – 60 oC) theo tỷ lệ 1 g bột tảo : 20 ml sữa, khuấy đều cho
tan hết. Gelatin được cân và đem đun với nước cất cho đến khi tan hết.
 Quá trình phối chế dịch tảo, đường được thực hiện ngay sau quá trình ủ chín
sản phẩm. Tiếp tục bổ sung gelatin rồi đồng hóa sản phẩm (do thiết bị đồng hóa
hỏng nên chúng tôi đồng hóa bằng cách khuấy bằng tay cho đến khi thấy sản
phẩm đồng nhất).

 Sản phẩm được đem bảo quản lạnh (4 – 6 oC) và tiến hành khảo sát các chỉ tiêu
thí nghiệm cuối cùng.
 Sơ đồ quy trình kỹ thuật dự kiến được trình bày ở hình 3.2

14


Hình 3.2: Quy trình kỹ thuật dự kiến

15


3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
3.4.2.1. Thí nghiệm 1: Xác định tỷ lệ giống sử dụng trong quá trình lên men
-

Mục đích: nhằm chọn tỷ lệ men thích hợp để quá trình lên men đạt hiệu quả
cao, thời gian lên men rút ngắn, sản phẩm có mùi thơm ưa thích.

-

Phương pháp thực hiện: thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên
2 yếu tố: tỷ lệ giống (3%, 5%, 7%, 9% (w/v)) và thời gian lên men (5, 10, 15,
20 giờ), với ba lần lặp lại. Nguyên liệu cho mỗi lần lặp lại là 1,6 l sữa UHT của
Vinamilk, có 16 nghiệm thức nên sẽ có 16 mẫu, ứng với thể tích mỗi mẫu là
100 ml.

-

Chỉ tiêu theo dõi:

 Đo độ acid (oT) sau 5 giờ, 10 giờ, 15 giờ, 20 giờ lên men.
 Tổ chức đánh giá cảm quan về mùi thơm sản phẩm ứng với từng tỷ lệ men (phụ
lục 3, phần 3.1 và phụ lục 4, phần 4.1). Dựa vào kết quả khảo sát độ axit và kết
quả đánh giá cảm quan tìm ra tỷ lệ giống thích hợp để bố trí thí nghiệm tiếp
theo.
3.4.2.2. Thí nghiệm 2: Xác định tỷ lệ tảo Spirulina và đường bổ sung
-

Mục đích: nhằm tìm ra tỷ lệ tảo và đường thích hợp để bổ sung vào sản phẩm.

-

Phương pháp thực hiện: Thí nghiệm 2 gồm 2 giai đoạn:

 Thí nghiệm thăm dò: bột tảo Spirulina còn khá lạ lẫm với người tiêu dùng nên
khi bổ sung vào sản phẩm sẽ làm giảm đi giá trị cảm quan của sản phẩm về mùi
hương đặc trưng và màu sắc của sản phẩm. Vì thế chúng tôi đã tiến hành thí
nghiệm sơ bộ đánh giá cảm quan về màu sắc, mùi hương sản phẩm khi bổ sung
các tỷ lệ bột tảo Spirulina khác nhau: 0,25%, 0,5%, 0,75%, 1%, 1,25%, 1,5%,
1,75, 2%, 2,25%, 2,5%, 2,75%, 3% để tìm ra hàm lượng tảo phù hợp. Kết quả
chọn được các tỷ lệ tảo từ 0,25%, 0,5%, 0,75%, 1% cho thí nghiệm chính (phụ
lục 3, phần 3.2.1 và phụ lục 4, phần 4.2.1.).
 Thí nghiệm chính: bố trí thí nghiệm theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên 2 yếu tố:
tảo Spirulina (0,25%; 0,5%;0,75%, 1% (w/v)) và đường (6%, 8%, 10% (w/v)),
với ba lần lặp lại. Nguyên liệu cho mỗi lần lặp lại là 1,2 l sữa, có 12 nghiệm
thức nên sẽ có 12 mẫu, mỗi mẫu thể tích 100 ml.
16