Nghiên cứu chế biến sữa ấu tiệt trùng

UBND TỈNH AN GIANG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN SỮA ẤU
TIỆT TRÙNG

Chủ nhiệm đề tài: ThS.TRẦN XUÂN HIỂN

Long Xuyên, tháng 3 năm 2014


UBND TỈNH AN GIANG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN SỮA ẤU
TIỆT TRÙNG

Cơ quan chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

ThS.TRẦN XUÂN HIỂN

Long Xuyên, tháng 3 năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài mặc dù gặp nhiều khó khăn nhưng
được sự giúp đỡ, động viên của Ban Giám hiệu, Quý đồng nghiệp Khoa Nơng
Nnghiệp -TNTN đã giúp tơi có động lực để vượt qua khó khăn trong q trình thí
nghiệm. Tơi xin trân trọng gởi lời cám ơn đến:
- Sở Khoa học và Công nghệ Tỉnh An Giang và Trường Đại học An Giang
đã cấp kinh phí cho tơi thực hiện đề tài nghiên cứu này.
- Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp-TNTN và Bộ phận Quản lý Khu thực
hành thí nghiệm Trường Đại học An Giang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
thực hiện đề tài.
- Các đồng nghiệp Bộ môn Cơng nghệ thực phẩm và các sinh viên khóa
DH10TP đã hết lịng hỗ trợ, đóng góp nhiều ý kiến q báu giúp đỡ tơi trong
suốt q trình hồn thành đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!

Long Xuyên, ngày 31 tháng 3 năm 2014
Tác giả thực hiện đề tài
ThS.Trần Xuân Hiển

i


TĨM LƯỢC
Với mục đích tạo ra sản phẩm nước uống từ củ ấu có chất lượng tốt, bảo
quản được thời gian dài ở điều kiện thường cũng như có được sản phẩm sữa ấu
đạt giá trị cảm quan tốt, nội dung nghiên cứu tập trung vào những vấn đề sau:
- Khảo sát ảnh hưởng của q trình chống hóa nâu đến chất lượng sản
phẩm thông qua việc khảo sát chế độ ngâm thịt ấu trong NaHSO3 ở các nồng độ

0,1; 0,15; 0,2 và 0,25% tương ứng các khoảng thời gian ngâm 20, 25, 30 và 35
phút. Kết quả cho thấy khi ngâm thịt ấu với NaHSO3 ở nồng độ 0,2% trong thời
gian 30 phút cho sản phẩm có giá trị về màu sắc, độ trắng tốt và được đánh giá
cao về mặt cảm quan.
- Khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ ấu:nước 1:2, 1:3, 1:4 và 1:5 với thời
gian nghiền là 2 phút, 4 phút, 6 phút và 8 phút. Kết quả cho thấy với tỉ lệ
ấu:nước là 1:4 nghiền trong thời gian 4 phút sẽ cho sản phẩm sữa ấu có màu
sắc, hình thái, mùi vị tốt nhất.
- Khảo sát tỉ lệ hỗn hợp enzyme α-amylase (Termalyl 120L) và
glucoamylase (theo tỷ lệ 1:4) và thời gian để thủy phân tinh bột ấu đạt hiệu quả
cao, tăng hiệu suất. Bố trí với các tỉ lệ enzyme 1%, 1,5%, 2% và 2,5% (theo thể
tích) trong các khoảng thời gian thủy phân là 45 phút, 60 phút, 75 phút và 90
phút. Kết quả cho thấy, tỉ lệ 2% hỗn hợp enzyme trong thời gian 75 phút ở pH=
6-6,5 và nhiệt độ 60 - 650C sẽ cho sản phẩm độ brix thích hợp, hàm lượng tinh
bột sau thủy phân thấp và hiệu suất thủy phân tinh bột cao.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dịch ấu: sữa tươi và độ brix đến chất
lượng sản phẩm được tiến hành thông qua việc thay đổi tỷ lệ phối trộn lần lượt
của dịch ấu thủy phân:sữa tươi là 6:4, 7:3, 8:2 và 9:1 với hàm lượng chất khơ
hịa tan thay đổi là 12, 13, 14 và 15 brix. Kết quả cho thấy tỉ lệ dịch ấu:sữa tươi
là 8:2 và 14 brix sẽ cho sản phẩm có đặc tính cảm quan thích hợp nhất.
- Khảo sát ảnh hưởng của chất ổn định đến chất lượng sản phẩm thông
qua việc sử dụng chất ổn định CMC, Guar gum, Xanthan gum với tỷ lệ thay đổi
từ 0,01; 0,015 và 0,02%. Kết quả nghiên cứu nhận thấy chất ổn định CMC với
nồng độ 0,02 % là thích hợp nhất để phối chế vào sản phẩm nhằm mục đích ổn
định trạng thái sản phẩm, tránh bị lắng trong thời gian bảo quản và sử dụng.
ii


- Khảo sát ảnh hưởng của q trình đồng hóa đến chất lượng sản phẩm.
Bố trí thí nghiệm ở áp suất từ 300bar đến 450bar trong các khoảng thời gian

5,10,15 và 20 phút. Kết quả cho thấy dịch sữa được đồng hóa ở áp suất 400bar
trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ 60-65oC sẽ cho sản phẩm có màu sắc trắng
sáng và trạng thái ổn định, không bị tách lớp trong q trình bảo ơn.
- Khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến chất lượng cảm quan và
khả năng bảo quản sản phẩm. Thí nghiệm được tiến hành ở các chế độ tiệt
trùng: 110, 115, 121 và 1250C với các khoảng thời gian tương ứng 5, 10, 15, 20
phút. Kết quả cho thấy ở chế độ tiệt trùng nhiệt độ 1210C trong 10 phút cho sản
phẩm có giá trị cảm quan và đảm bảo hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật tốt từ đó đảm
bảo được chất lượng và khả năng kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.

Từ khóa: Củ ấu, thủy phân tinh bột, enzyme amylase, đồng hóa, tiệt trùng

iii


MỤC LỤC
Trang

LỜI CẢM ƠN

i

TĨM LƯỢC

ii

MỤC LỤC

iv

DANH SÁCH BẢNG

v

DANH SÁCH HÌNH

vi

LỜI MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1. Khái quát về nguyên liệu ấu

3

1.2. Khái quát về sữa tươi

5

1.3. Khái quát về tinh bột

8

1.4. Enzyme thủy phân tinh bột

10

1.5. Cơ sở khoa học một số quá trình cơ bản trong chế biến

14

1.5.1. Quá trình nghiền

14

1.5.2. Quá trình thủy phân

14

1.5.3. Quá trình đồng hóa

15

1.5.4. Q trình tiệt trùng

17

1.6. Các cơng trình nghiên cứu có liên quan
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

19
21

2.1. Vật liệu

21

2.2. Hóa chất

21

2.3. Thiết bị

21

2.4. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

21

2.5. Qui trình nghiên cứu dự kiến

23

iv


2.5.1. Phân tích thành phần nguyên liệu

25

2.5.2. Thí nghiệm 1. Khảo sát ảnh hưởng của q trình chống hóa

25

nâu đến chất lượng sản phẩm

2.5.3. Thí nghiệm 2. Khảo sát ảnh hưởng của q trình nghiền đến

26

chất lượng sản phẩm
2.5.4. Thí nghiệm 3. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình thủy phân

28

đến chất lượng sản phẩm
2.5.5. Thí nghiệm 4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch

29

sữa ấu:sữa tươi và độ brix đến chất lượng
sản phẩm
2.5.6. Thí nghiệm 5. Khảo sát ảnh hưởng của chất ổn định đến

30

chất lượng sản phẩm
2.5.7. Thí nghiệm 6. Khảo sát ảnh hưởng của q trình đồng hóa

32

đến chất lượng sản phẩm
2.5.8. Thí nghiệm 7. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ tiệt trùng đến

33

chất lượng sản phẩm
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

35

3.1. Phân tích thành phần ngun liệu

35

3.2. Ảnh hưởng q trình chống hóa nâu đến chất lượng sản phẩm

36

3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaHSO3 đến chất lượng sản phẩm

36

3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến chất lượng sản phẩm

39

3.3. Ảnh hưởng quá trình nghiền đến chất lượng sản phẩm

43

3.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ ấu: nước đến chất lượng sản phẩm

43

3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian nghiền chất lượng sản phẩm

45

3.4. Ảnh hưởng quá trình thủy phân đến chất lượng sản phẩm

v

48


3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme thủy phân đến chất lượng SP

48

3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến chất lượng SP

51

3.5. Ảnh hưởng tỷ lệ dịch ấu:sữa tươi và độ brix đến chất lượng SP

53

3.5.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế dịch ấu và sữa tươi chất

53

lượng sản phẩm
3.5.2. Ảnh hưởng của độ brix đến chất lượng sản phẩm

55

3. 6. Ảnh hưởng chất ổn định đến chất lượng cảm quan của sản phẩm

57

3.7. Ảnh hưởng quá trình đồng hóa đến chất lượng sản phẩm

60

3.7.1. Ảnh hưởng áp suất đồng hóa đến chất lượng sản phẩm

60

3.7.2. Ảnh hưởng thời gian đồng hóa đến chất lượng sản phẩm

63

3.8. Ảnh hưởng chế độ tiệt trùng đến chất lượng sản phẩm

65

3.8.1. Ảnh hưởng chế độ tiệt trùng đến khả năng tiêu diệt VSV

65

3.8.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tiệt trùng đến chất lượng sản phẩm

66

3.8.3. Ảnh hưởng của thời gian tiệt trùng đến chất lượng SP

68

3.9. Thành phần hóa học của sản phẩm sữa ấu tiệt trùng
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

70
75

4.1. Kết luận

75

4.2. Kiến nghị

77

TÀI LIỆU THAM KHẢO

78

PHỤ CHƯƠNG A

pc 1

PHỤ CHƯƠNG B

pc 3

vi

DANH SÁCH BẢNG

Bảng

Trang

Bảng 1. Diện tích gieo trồng ấu tỉnh An Giang trong năm 2010 và 2011

4

Bảng 2. Giá trị dinh dưỡng của ấu

5

Bảng 3. Các phương pháp phân tích, đánh giá

22

Bảng 4. Thành phần hóa học của nguyên liệu thịt ấu và sữa bò tươi

35

Bảng 5. Ảnh hưởng của nồng độ NaHSO3 và thời gian ngâm ấu đến mức

41

độ vơ hoạt enzyme gây hóa nâu
Bảng 6. Kết quả phân tích tổng số vi sinh vật hiếu khí, cfu/ml

66

Bảng 7. Sự thay đổi mật độ vi sinh vật của sữa ấu theo thời gian bảo ôn

70

Bảng 8. Sự thay đổi một số chỉ tiêu hóa lý của sữa ấu thời gian bảo ôn

71

Bảng 9. Danh mục các chỉ tiêu cảm quan và hệ số quan trọng tương ứng

73

của sản phẩm sữa tươi tiệt trùng
Bảng 10. Đánh giá chất lượng sản phẩm theo TCVN 3215-79

73

Bảng 11. Thành phần hóa học của sản phẩm sữa ấu tiệt trùng

73

Bảng 12. Các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm sữa ấu tiệt trùng

74

Bảng 13. Ước tính giá thành sản phẩm sữa ấu tiệt trùng

74

Bảng 14. Bảng điểm mô tả đối với các chỉ tiêu cảm quan về màu sắc,

pc1

mùi vị, trạng thái và mức độ ưa thích sản phẩm

vii


DANH SÁCH HÌNH
Hình

Trang

Hình 1. Ngun liệu ấu

4

Hình 2. Sơ đồ thành phần hóa học của sữa

6

Hình 3. Cấu trúc của tinh bột

9

Hình 4. Cấu trúc amylose

9

Hình 5. Cấu trúc amylopectin

10

Hình 6. Các amylase tham gia vào quá trình thủy phân tinh bột

10

Hình 7. Tác dụng của enzyme amylase lên phân tử amylose

12

Hình 8. Tác dụng của enzyme amylase lên phân tử amylopectin

13

Hình 9. Cơ chế của q trình đồng hóa

17

Hình 10. Đồ thị biểu diễn quá trình tiệt trùng

19

Hình 11. Qui trình nghiên cứu dự kiến

23

Hình 12. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1

26

Hình 13. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

27

Hình 14. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3

28

Hình 15. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4

30

Hình 16. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5

31

Hình 17. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 6

32

Hình 18. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 7

33

Hình 19. Nguyên liệu củ ấu sử dụng trong nghiên cứu

35

viii


Hình 20. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L và H theo nồng độ NaHSO3

37

Hình 21. Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng SO2 theo nồng độ
NaHSO3

37

Hình 22. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của sản phẩm xử lý trong
NaHSO3

38

Hình 23. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm xử lý trong
NaHSO3

38

Hình 24. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L và H theo thời gian ngâm
trong NaHSO3

39

Hình 25. Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng SO2 theo thời gian ngâm

40

Hình 26. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của SP theo thời gian ngâm

40

Hình 27. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo thời gian ngâm

41

Hình 28. Các mẫu tối ưu khi xử lý trong NaHSO3

42

Hình 29. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ ấu:nước đến giá trị L và H

43

Hình 30. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ ấu:nước đến độ nhớt

44

Hình 31. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của sản phẩm theo tỉ lệ
ấu:nước

44

Hình 32. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo tỉ lệ ấu:nước

45

Hình 33. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian nghiền đến giá trị L
và H

45

Hình 34. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian nghiền đến độ nhớt

46

Hình 35. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của sản phẩm theo thời gian
nghiền

47

Hình 36. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo thời gian
nghiền

47

Hình 37. Các mẫu tối ưu của quá trình nghiền

47

Hình 38. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ brix và hàm lượng đường khử
theo tỷ lệ enzyme

48

ix


Hình 39. Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tinh bột còn lại sau thủy
phân và hiệu suất thủy phân theo tỷ lệ enzyme

49

Hình 40. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ nhớt và chỉ số DE theo tỷ lệ
enzyme

50

Hình 41. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ brix và hàm lượng đường khử
theo thời gian thủy phân

51

Hình 42. Đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng tinh bột sau thủy phân và
hiệu suất thủy phân theo thời gian thủy phân

51

Hình 43. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ nhớt và chỉ số DE theo thời gian
thủy phân

52

Hình 44. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ nhớt theo tỷ lệ dịch ấu:sữa

53

Hình 45. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L và H theo tỷ lệ dịch ấu: sữa

54

Hình 46. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của sản phẩm theo tỷ lệ dịch
ấu:sữa

54

Hình 47. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo tỷ lệ dịch
ấu:sữa

55

Hình 48. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ nhớt theo độ brix

55

Hình 49. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L và H theo độ brix

56

Hình 50. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của sản phẩm theo độ brix

56

Hình 51. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo độ brix

57

Hình 52. Các mẫu tối ưu của quá trình phối chế

57

Hình 53. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ nhớt theo theo chất ổn định

58

Hình 54. Giản đồ thể hiện trạng thái của sản phẩm theo chất ổn định

59

Hình 55. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo chất ổn định

59

Hình 56. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ nhớt theo áp suất

61

Hình 57. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L và H theo áp suất

61

x


Hình 58. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của sản phẩm theo áp suất

62

Hình 59. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo áp suất

62

Hình 60. Đồ thị thể hiện sự thay đổi độ nhớt theo thời gian đồng hóa

63

Hình 61. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L, H theo thời gian đồng hóa

64

Hình 62. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan SP theo thời gian đồng hóa

64

Hình 63. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích SP theo thời gian đồng hóa

64

Hình 64. Các mẫu tối ưu của q trình đồng hóa

65

Hình 65. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L và H theo nhiệt độ tiệt trùng

67

Hình 66. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan của sản phẩm theo nhiệt độ
tiệt trùng

67

Hình 67. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích SP theo nhiệt độ tiệt trùng

67

Hình 68. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị L, H theo thời gian tiệt trùng

68

Hình 69. Giản đồ thể hiện giá trị cảm quan sản phẩm theo thời gian

69

Hình 70. Giản đồ thể hiện mức độ ưa thích sản phẩm theo thời gian

69

Hình 71. Các mẫu tối ưu của quá trình tiệt trùng

70

Hình 72. Sản phẩm sữa ấu tiệt trùng

72

Hình 73. Sản phẩm sữa ấu sau 3 tháng bảo quản

72

Hình 74. Sản phẩm sữa ấu sau 6 tháng bảo quản

72

Hình 75. Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa ấu tiệt trùng

76

xi


LỜI MỞ ĐẦU
Đã từ lâu nay, sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa được rất nhiều người
trên thế giới biết đến với sự đa dạng về các dòng sản phẩm, đặc biệt là giá trị
dinh dưỡng, hương vị thơm ngon và màu sắc bắt mắt của nó. Sữa mang đến cho
con người nguồn năng lượng dồi dào và dinh dưỡng cao, cung cấp các khoáng
chất thiết yếu cho con người mang lại sự tươi trẻ và đầy sức sống. Ngày nay, với
sự phát triển không ngừng của xã hội thì việc đa dạng thêm các sản phẩm sữa là
vấn đề cần thiết để bắt kịp nhịp phát triển và đáp ứng nhu cầu của xã hội. Trên thị
trường hiện nay, các sản phẩm sữa tiệt trùng đã và đang được bổ sung các hương
liệu như cacao, cam, dâu, bắp…với nhu cầu địi hỏi sản phẩm mới lạ có giá trị
dinh dưỡng tốt và thưởng thức ngày càng cao của con người thì việc bổ sung các
nguyên liệu tự nhiên vào thực phẩm rất được ưa chuộng.
Củ ấu (Trapa bicornis L-Hydrocaryaceae) là nguồn nguyên liệu rất có
nhiều triển vọng trong tương lai. Theo Từ Giấy và ctv (1994) trong 100g thịt ấu
tươi chứa: 69,2g nước, 3,6g protein tổng số, 0,5g lipid, 24g glucid tổng số, 1g

cellulose, 1,7g chất khoáng (9mg Ca, 49mg P, 0,7mg Fe), 0,01mcg -carotene,
0,05mg vitamin B1, 1,9mg vitamin B2, …..những thành phần này có tác dụng rất
tốt cho sức khỏe cơ thể con người, đặc biệt có tác dụng bổ sung dưỡng chất như
vitamin, khống rất cần thiết cho sự phát triển của trẻ, đồng thời củ ấu cịn có
nhiều chất xơ có lợi cho hệ tiêu hóa, có tác dụng chống biếng ăn ở trẻ. Ngồi ra
trong củ ấu cịn chứa chất AH13 - đây là chất chiết ung thư gan được dùng hỗ trợ
điều trị chống ung thư.
Ấu rất dễ trồng, cho năng suất cao, diện tích trồng ấu ở các tỉnh đồng bằng
sơng Cửu Long, đặc biệt là ở các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Cần Thơ không
ngừng gia tăng trong thời gian gần đây. Trong cuộc sống hằng ngày phần lớn củ
ấu chủ yếu được dùng để luộc, nấu canh, xào, làm mứt, nấu cháo, …. Hiện nay
trên thị trường các sản phẩm thương mại chế biến từ củ ấu rất ít và chưa có sản
phẩm thực phẩm nào có giá trị kinh tế cao được chế biến từ củ ấu. Chính vì vậy
với nguồn nguyên liệu củ ấu tương đối rẽ tiền và khá phổ biến, việc tạo ra một
sản phẩm mới “sữa ấu” chưa có trên thị trường với hương vị thơm ngon, bổ sung
các chất cần thiết cho cơ thể con người, nhất là cho trẻ em và đối tượng có thu
1


nhập thấp, đồng thời giảm được giá thành so với sữa tươi và tạo ra sự phong phú
về chủng loại cho sản phẩm sữa uống. Ngồi ra đề tài cịn góp phần nâng cao giá
trị sử dụng và kinh tế của củ ấu, thúc đẩy việc trồng ấu của người nông dân
 Mục tiêu nghiên cứu
Tiêu thụ đồ uống không ga đã trở thành vấn đề ngày càng quan trọng. Nhu
cầu đối với các loại đồ uống chủ yếu dựa vào giá trị dinh dưỡng, hương vị và
màu sắc. Việc sử dụng ấu để chế biến nước giải khát sẽ là một lựa chọn khả thi
cho thị trường nước giải khát. Mục tiêu của đề tài này là chế biến một loại thức
uống từ củ ấu. Đề tài tập trung nghiên cứu chế biến sản phẩm sữa ấu tiệt trùng
trên cơ sở tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng (xử lý hóa nâu, nghiền, thủy phân,
phối chế, đồng hóa, tiệt trùng) đến chất lượng sản phẩm trong quá trình chế biến,

tạo ra sản phẩm sữa ấu có giá trị cảm quan tốt và giá trị dinh dưỡng cao.
 Nội dung nghiên cứu
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sữa ấu tiệt trùng.
Cụ thể:
 Khảo sát ảnh hưởng q trình chống hóa nâu đến chất lượng sản phẩm.
 Khảo sát ảnh hưởng quá trình nghiền đến chất lượng sản phẩm.
 Khảo sát ảnh hưởng quá trình thủy phân đến chất lượng sản phẩm.
 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ phối chế dịch sữa ấu:sữa tươi và độ brix đến
chất lượng sản phẩm.
 Khảo sát khả năng áp dụng các chất ổn định đến chất lượng cảm quan
của sản phẩm.
 Khảo sát ảnh hưởng quá trình đồng hóa đến chất lượng sản phẩm.
 Khảo sát ảnh hưởng quá trình tiệt trùng tối ưu đến chất lượng sản phẩm.

2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Khái quát về nguyên liệu ấu
Hằng năm, khi mùa nước nổi (tháng 6-11 âm lịch) đến là đồng ruộng ở
khu vực Đồng ằng Sông Cửu Long (Đ SCL) nói chung, An Giang nói riêng lại
ngập chìm trong nước. Thời gian này c ng là lúc nông nhàn của người dân nên
họ thường nuôi trồng các loại cây trồng hoặc thuỷ sản khác để tăng thu nhập.
Trong các loại rau và các cây thủy sinh được trồng trong mùa l thì cây ấu được
nhiều người nơng dân lựa chọn nhất. Cây ấu có tên khoa học là Trapa bispinosa
Roxb. [T. natans L. var. bispinosa Makino], là loài cây thủy sinh thường sống ở
những nơi ngập nước. Chúng có thể sống được quanh năm, sinh trưởng tốt và
cho năng suất cao. Mùa nước nổi và những vùng tr ng hay ngập nước ở Đ SCL
rất thuận lợi để trồng ấu (Đỗ ích Huy và ctv, 2004).

Theo Võ Văn Chi (2004), ấu gồm 15 loài phân bố ở Trung và Đông Nam
Á, Châu Á, Châu Phi. Hiện ở nước ta có 3 lồi ấu là Trapa bicornis osbeck var.
cochinchinensis (cây củ ấu), Trapa insica sieb. et zuce (ấu dại) và Trapa natans
L. var. pumila Nakano (ấu nước). Trong đó đối với lồi Trapa bicornis osbeck
var. cochinchinensis người ta phân biệt ra hai giống trồng là giống ấu trụi và
giống ấu gai. Giống ấu gai (ấu sừng trâu) quả có hai sừng nhọn như gai, năng
suất thấp. Giống ấu trụi quả có hai sừng tù, năng suất cao, giống ấu này thường
được trồng nhiều hơn. Người ta thường dựa vào hình dạng của quả để thu hoạch,
ấu đã thuần thục thì chưa q già, màu nâu, lá khơng cịn nằm ngang mặt nước
mà nằm chếch lên trên mặt nước, lúc này thu hoạch dễ vì quả chưa bị rụng xuống
bùn, luộc ăn ngon. Đối với giống ấu gai quả già có màu sắc chuyển từ nâu sang
đen sẫm vỏ cứng như sừng, nhân có nhiều bột nên thường được thu hoạch sớm.
Hiện giống củ ấu Đài Loan trồng phổ biến ở Đồng Tháp, Vĩnh Long. Đặc
tính của loại giống ấu này là vỏ mỏng, ruột lớn, ngọt bùi hơn các giống ấu khác,
cho năng suất cao. Từ khi trồng ấu đến khi thu hoạch là khoảng 3 tháng; thu
hoạch làm nhiều đợt, mỗi đợt cách nhau 10-15 ngày, năng suất bình qn 1,5-2
tấn/cơng. Thực tế mấy năm qua, cây ấu đã giúp cho nhiều gia đình nơng dân cải
thiện cuộc sống của mình trong suốt mùa nước nổi. Diện tích trồng ấu vào mùa
3


nước ở các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Cần Thơ,… không ngừng gia tăng trong
thời gian gần đây.

H nh 1: Nguyên liệu ấu
(Nguồn: Phương Lam, 2010; Huỳnh Trần Thảo My, 2011và Nguyễn Văn Hậu, 2008)

Theo số liệu thống kê của Sở Nơng Nghiệp và PTNT An Giang (2012),
diện tích trồng ấu của tỉnh trong năm 2011 là 210 hecta, tăng khoảng 34 hecta so
với năm 2010; tập trung nhiều nhất ở các huyện Chợ Mới, Phú Tân, Tân Châu và

Long Xuyên. Số liệu cụ thể về diện tích gieo trồng ấu của các huyện ở An Giang
năm 2010 và 2011 qua các mùa vụ được thể hiện ở bảng 1
Bảng 1: Diện tích gieo trồng ấu tỉnh An Giang trong năm 2010 và
2011 (Đơn vị tính: hecta)
Năm 2010

Năm 2011

Huyện, Thị,
Đơng
Xn

Hè
Thu

Thu
Đơng

Tổng

Đơng
Xn

-

-

-

-

-

Tân Châu

25,0

-

-

25,0

Phú Tân

-

-

70,0

Châu Thành

-

-

3,5
28,5

Thành phố
Long Xuyên

Chợ Mới
Tổng

H

Thu
Đông

Tổng

-

5,6

5,6

20,0

-

-

20,0

70,0

-

-

77,8

77,8

-

-

-

1,0

-

1,0

2,0

76,0

81,5

-

-

106,0

106,0

2,0

146,0

176,5

20,0

1,0

189,4

210,4

Hè
Thu

(Nguồn: Sở Nông nghiệp và PTNT An Giang, 2012)
Tuy nhiên, những giá trị do việc gieo trồng ấu mang lại thật sự chưa tương
xứng với tiềm năng của nó do hiện nay trên thị trường hầu như chưa có sản phẩm

4


giá trị kinh tế cao được chế biến từ ấu. Củ ấu chủ yếu được dùng luộc để ăn hoặc
chế biến thành bột trộn với mật hay đường làm bánh. Ngồi ra, ấu cịn được dùng
để chế biến các món đặc sản khác như ba ba hầm củ ấu, giò heo hầm củ ấu, thịt

heo quay nấu củ ấu với hành, gừng. Một số loại chè c ng dùng củ ấu nấu với hạt
sen, đường phèn,.... Chính vì vậy, việc nghiên cứu chế biến các sản phẩm thực
phẩm có giá trị kinh tế cao từ củ ấu là rất cần thiết.
Bảng 2: Giá trị dinh dƣỡng của ấu (trong 100gr ăn được)
Thành phần dinh
dƣỡng

Khoai
lang

Khoai
lang nghệ

Khoai
môn

Khoai
sọ

Khoai
tây

Gạo tẻ

Ấu

Năng lượng (Kcal)

122

115

111

117

94

344

118

Protein (g)

0,8

1,2

1,5

1,8

2,0

7,9

3,6

Lipid (g)

0,2

0,3

0,2

0,1

-

1,0

0,5

Glucid (g)

28,5

27,1

25,2

26,5

21,0

76,2

24,0

Cellulose (g)

1,3

0,8

1,2

1,2

1,0

0,4

1,0

Calci (mg)

34

36

44

64

10

30

9,0

Phospho (mg)

49

56

44

75

50

104

49,0

Sắt (mg)

1,0

0,9

0,8

1,5

1,2

1,3

0,7

Vitamin B1(mg)

0,05

0,12

0,09

0,06

0,1

0,1

0,05

Vitamin B2 (mg)

0,05

0,05

0,03

0,03

0,05

0,03

1,9

(Nguồn: Từ Giấy và ctv, 1994)
1.2. Khái quát về sữa tƣơi
Sữa là nguồn cung cấp các yếu tố thiết yếu cho sinh trưởng và phát triển
của con người. Trong sữa chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể
người, protein của sữa cung cấp các acid amin không thay thế, chất khoáng chứa
hàm lượng Ca, P, K, Na, Mg, Fe cao và các nguyên tố vi lượng khác. Các nhà
khoa học cịn chỉ ra rằng trong sữa có đến hơn 100 loại thành phần khác nhau (Lê
Văn Việt Mẫn, 2004)

5


H nh 2: Sơ đồ thành phần hóa học của sữa (Nguồn: Tiêu Đức Việt và ctv, 2008)

 Nước là thành phần chính của sữa, chiếm khoảng 85 ÷ 89% khối lượng.
Sự dao động này do nhiều yếu tố như chế độ nuôi dưỡng, sức khỏe của động vật
cho sữa, môi trường và loại thức ăn. Người ta phân biệt hai dạng hiện diện của
nước trong sữa là plasma và serum. Trong sữa, nước giữ vai trò quan trọng: là
dung mơi hịa tan các chất hữu cơ và vơ cơ; là mơi trường cho các phản ứng sinh
hóa, trong đó có phản ứng lên men.
 Protein sữa là một loại protein hồn chỉnh, nó chứa các acid amin cần
thiết với một tỷ lệ cân đối và thích hợp. Có 3 loại protein chính là casein,
globulin và lactoalbumin. Lượng casein chiếm tỷ lệ cao nhất. Phức chất casein
chiếm khoảng 2,3 ÷ 2,9%, casein khơng bị biến đổi có ý nghĩa trong các quá

trình nhiệt bình thường (thanh trùng), khi kéo dài thời gian hoặc khi thực hiện ở
nhiệt độ cao sẽ làm thay đổi tính chất của phức hệ casein và phá hủy amino acid,
những thay đổi này có thể nhận thấy được biểu hiện qua sự thay đổi màu và mùi,
thành phần casein khác nhau giữa các loài động vật cho sữa khác nhau, vì vậy
qui trình sản xuất phải thay đổi tuỳ theo từng loại sữa. Protien nước sữa (Whey),
bao gồm các protein tiêu biểu như: albumin, globulin, globulin kháng thể,
globulin miễn dịch, ... phần lớn protien nước sữa phản ứng với casein khi sữa
được xử lý nhiệt đến nhiệt độ dưới 63oC, nhiệt độ càng cao và thời gian càng lâu,
càng có nhiều protein nước sữa kết hợp với casein. Những hợp chất nitrogen phi
6


protein là một trong những đặc tính chủ yếu của protein, vết của nitrogen phi
protein c ng được tìm thấy trong sữa, là sản phẩm phụ của sự trao đổi chất
protein như các acid amin tự do, uric, polypeptid, ... chiếm khoảng 60mg%, trong
đó acid amin tự do có ý nghĩa hơn trong chế biến thực phẩm bởi vì nó cung cấp
nitơ quan trọng cho vi khuẩn lactic trong sữa hoặc các vi khuẩn khác có lợi cho
sản xuất bơ. Trong sữa bò còn chứa hầu hết các acid amin cần thiết với tỷ lệ cân
đối, kể cả các acid amin không thay thế (như acginin, histidin, lizin,.... ) chiếm
43,48mg%, các acid amin này thích hợp cho q trình đồng hóa của cơ thể.
 Lipid chiếm khoảng 2,5 – 6% thành phần sữa, hiện diện trong sữa dưới
dạng những giọt chất béo rất nhỏ, các giọt này phân tán trong plasma. ng
kớnh ht cht bộo t 0,1 ữ 15àm. Lipid sữa được cấu tạo từ các thành phần: chất
béo tinh chất (glyceride, triglyceride), acid béo tự do, phospholipid, steroide và
vitamin.
 Glucid của sữa chủ yếu là đường lactose hay còn gọi là đường sữa,
trung bình một lít sữa chứa khoảng 45 ÷ 50 gram lactose. Lactose là một
disaccharide gồm hai đường đơn là glucose và galactose.
 Khống có khoảng 40 loại khống, sự có mặt các chất khống đóng vai
trị quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng của sữa và hiện diện dưới

dạng dễ đồng hóa như: Fe, Zn, Co, Cu, Mn, I, Pb . Ngoài trong sữa cịn có các
chất khống đa lượng nằm ở dạng muối phosphate, muối clorua hoặc với các
muối khác như K, Na, Ca, S, Mg, Cl, P.
 Vitamin: sữa chứa hầu hết các vitamin tự nhiên cần thiết cho cơ thể
người, các vitamin này thuộc hai nhóm: nhóm tan trong chất béo gồm vitamin A,
D, K, E và nhóm tan trong nước gồm vitamin

1,

B2, B3. Trong quá trình thanh

trùng, chế biến nhiều vitamin bị mất hoặc biến chất trong khi một số khác lại
tổng hợp .
 Enzyme: sữa chứa hầu hết các enzyme có trong tự nhiên. Các enzyme
này vào sữa theo tuyến sữa và từ các vi sinh vật trong không khí hay dụng cụ
chứa sữa như lipase, protease. Enzyme lipase có khả năng phân giải chất béo sữa
thành glycerol và acid béo làm chất béo dễ bị ôi và gây mùi khó chịu trong sữa,
enzyme lipase dễ bị phân hủy ở nhiệt độ 60oC trong thời gian 30 phút. Enzyme
7


protease tham gia vào quá trình thủy phân protein tạo thành các sản phẩm như
peptone, acid amin,.... Một số peptone được hình thành có thể gây vị đắng trong
sữa. Protease được hình thành tự nhiên trong sữa và chúng khơng bị phân hủy
hoàn toàn khi thanh trùng ở nhiệt độ 76 ÷ 78oC. Khi điều kiện vệ sinh khơng tốt,
một số enzyme tạo ra từ các nguồn vi sinh vật xâm nhập vào gây tác hại đến sữa.
Chúng có thể làm giảm nghiêm trọng chất lượng của sữa ban đầu. Sự có mặt một
số enzyme trong sữa được dùng làm chỉ tiêu trong kiểm tra chất lượng sữa.
 Chất kháng sinh có trong sữa nói chung khơng có lợi vì nó làm ảnh
hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Một số vi khuẩn lactic có khả năng tổng

hợp các chất kháng sinh cho nên các sản phẩm sữa chua đều có tác dụng chữa
bệnh rất tốt.
 Sắc tố: sữa có màu ngà vàng (do nhóm carotene). Cường độ màu sắc
của sữa phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau: hàm lượng chất béo trong sữa,
thức ăn ni vật, lồi động vật cho sữa. Chất bẩn nhiễm trong sữa cao c ng ảnh
hưởng đến màu sắc của sữa.
 Chất khí chủ yếu trong sữa là CO2, O2, N2 và được hịa tan trong sữa,
thường chiếm tỷ lệ trung bình khoảng 70ml/lít sữa.
1.3. Khái qt về tinh bột
Theo Hồng Kim Anh (2006) tinh bột có mặt chủ yếu ở trong hạt, củ, thân
và lá cây, đặc biệt có nhiều ở các loại củ như khoai tây, khoai lang, bắp,…. và đây
được coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Tinh bột là nguồn
cung cấp năng lượng chính cho dinh dưỡng của con người. Tinh bột giữ vai trị
quan trọng trong cơng nghiệp thực phẩm do những tính chất hóa lý của chúng.
Tinh bột thường dùng làm chất tạo độ nhớt, sánh cho các thực phẩm dạng lỏng
hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nh tương, như các yếu tố kết dính và làm
đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm… Ngoài ra tinh bột cịn
nhiều ứng dụng trong dược phẩm, cơng nghiệp dệt, hóa dầu... . Tinh bột là
polysaccharide cao phân tử, gồm các đơn vị glucose được nối nhau bởi các liên
kết α-glycoside, có cơng thức phân tử là (C6H10O5)n.

8


H nh 3: Cấu trúc của tinh bột
Tinh bột là hỗn hợp của hai loại glucan là amylose và amylopectin. Trong
tinh bột, tỉ lệ amylase: amylopectin xấp xỉ ¼. Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp
hoặc ngô nếp) gần như 100% là amylopectin. Trong tinh bột đậu xanh, dong riềng
hàm lượng amylose chiếm trên dưới 50%
 Amylose (Am) là một polymer mạch thẳng, không phân nhánh, được

cấu tạo từ D-glucopyranose nhờ liên kết -1,4 glycoside. Q trình thủy phân
amylose có thể được tiến hành bằng các enzyme -amylase, -amylase và
glucoamylase. Tuy nhiên do trong amylose c ng chứa khoảng 0,1% các liên kết
phân nhánh 

glycoside nên -amylase thường không thể thủy phân được

amylose một cách hoàn toàn.

H nh 4: Cấu trúc amylose
 Amylopectin (Ap) là một glucan phân nhánh; trong phân tử
amylopectin ngoài liên kết 

glycoside, tỷ lệ liên kết phân nhánh  1,6

glycoside chiếm khoảng 4%. Trung bình, mỗi nhánh của amylopectin chứa khoảng
15-30 gốc glucose. Tương tự amylose, amylopectin c ng có cấu trúc xoắn kép với
các chuỗi helix song song. Quá trình thủy phân amylopectin c ng tương tự như thủy
phân amylose. -amylase không thủy phân được các liên kết nhánh  1,6
glycoside, phần mạch nhánh còn sót lại này được gọi là các dextrin giới hạn.
9


H nh 5: Cấu trúc amylopectin
1.4. Enzyme thủy phân tinh bột
Theo Hồng Kim Anh và ctv (2005) thì một tính chất quan trọng của
tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucose bằng acid hoặc
bằng enzyme. Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ
hóa, cịn enzyme chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa. Acid và enzyme giống
nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết  1,4

glycoside. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra
đường.

H nh 6: Các amylase tham gia vào quá tr nh thủy phân tinh bột
Amylase là một trong số những enzyme được sử dụng rộng rãi nhất trong
cơng nghiệp; trong đó 2 enzyme được sử dụng nhiều nhất là glucoamylase (GA)
chiếm 26% và -amylase bền nhiệt chiếm 24%. Amylase thuộc nhóm hydrolase;
10


đây là enzyme có vai trị quan trọng trong cơng nghiệp thực phẩm. Enzyme
amylase có thể tìm thấy ở nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như từ thực vật,
động vật và vi sinh vật. Ngày nay enzyme amylase dần dần thay thế acid xúc tác
trong các quá trình thủy phân tinh bột ở qui mơ cơng nghiệp. Ngồi ra, sử dụng
amylase cịn có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng acid trong quá trình thủy
phân tinh bột như năng lượng xúc tác thấp, chi phí tinh sạch giảm và hạn chế độc
hại cho công nhân và môi trường.

-amylase (endo-1,4--D-glucan glucohydrolase, EC 3.2.1.1) là enzyme
xúc tác thủy phân liên kết -1,4-D-glucoside của phân tử amylose một cách ngẫu
nhiên. Đây là những endo-enzyme phân cắt bên trong mạch tinh bột. Các amylase được phân loại theo hoạt động và tính chất của từng loại enzyme. Nếu
enzyme -amylase khi thủy phân tinh bột tạo sản phẩm là các đường tự do được
xếp vào nhóm “đường hóa”; cịn nếu -amylase khi thủy phân tinh bột không tạo
ra các đường đơn được xếp vào nhóm “dịch hóa”. Điều kiện hoạt động của αamylase từ các nguồn khác nhau thì khác nhau. Chẳng hạn pH tối thích của malt
đại mạch là 5,3-5,8, của vi khuẩn Bacillus licheniformis hoạt động tốt trong vùng
5,0-9,0 và của nấm mốc là 4,5-4,9. Enzyme thương mại Termamyl-LS (hãng
Novo) hoạt động ở nhiệt độ 90-95oC, pH = 5,8-6,2 và hàm lượng enzyme được
khuyến cáo sử dụng là 0,11ml/kg cơ chất.

-Amylase (Glucoamylase) (-1,4-glucan glucohydrolase, EC 3.2.1.3) là

một enzyme đường hóa, có khả năng thủy phân các liên kết -1,4 và -1,6
glucoside từ đầu không khử của mạch tinh bột tạo để tạo ra sản phẩm cuối cùng
là dịch siro glucose với nồng độ rất cao. Hoạt động pH tối ưu của enzyme này
nằm trong khoảng 3,5-5,5 và nhiệt độ là 40-600C. Enzyme thương mại AMG-E
(hãng Novo) hoạt động ở nhiệt độ 60oC, pH = 4,4 và hàm lượng enzyme được
khuyến cáo sử dụng là 0,35ml/kg cơ chất.

11


H nh 7: Tác dụng của enzyme amylase lên phân tử amylose
(Nguồn />
12