Bước đầu nghiên cứu khả năng nhân sinh khối của hạt kefir (kefir grains) và ứng dụng hạt kefir trong chế biến kefir sữa dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC * * * * * * * TRẦN THỊ ÁNH NGUYỆT BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHÂN SINH KHỐI CỦA HẠT KEFIR (KEFIR GRAINS) VÀ ỨNG DỤNG HẠT KEFIR TRONG CHẾ BIẾN KEFIR SỮA DỪA LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC * * * * * BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHÂN SINH KHỐI CỦA HẠT KEFIR (KEFIR GRAINS) VÀ ỨNG DỤNG HẠT KEFIR TRONG CHẾ BIẾN KEFIR SỮA DỪA LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS. VƢƠNG THỊ VIỆT HOA TRẦN THỊ ÁNH NGUYỆT Niên khóa: 2002 – 2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY * * * * * THE PRIMARY RESEARCH ON PRODUCING BIOMASS OF KEFIR GRAINS AND APPLICATION KEFIR GRAINS TO FERMENTING COCONUT MILK PROCESS GRADUATION OF THESIS MAJOR: BIOTECHNOLOGY Professor: Student: MSc. VUONG THI VIET HOA TRAN THI ANH NGUYET TERM: 2002 - 2006 HCMC, 8/2006 iv LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: o Ban Giám Hiệu trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh o Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học o ThS. Vƣơng Thị Việt Hoa đã trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp o Ban Giám Đốc trung tâm Nghiên Cứu Rau Quả và Chế Biến Bảo Quản của trƣờng đã giúp em thực hiện tốt đề tài. o Cô Nguyễn Minh Hiền, và các bạn cùng thực hiện đề tài với em trong phòng thí nghiệm Vi Sinh Thực Phẩm, phòng thí nghiệm Hóa Sinh, Trung Tâm Phân Tích Rau Quả, phòng Công Nghệ Sinh Học Môi Trƣờng, đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài vừa qua. Em vô cùng biết ơn thầy cô của Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, cung cấp những thông tin bổ ích cho tôi trong 4 năm học vừa qua. Cảm ơn các thành viên lớp Công Nghệ Sinh Học 28 thân thƣơng đã cùng tôi chia sẽ những buồn vui, kinh nghiệm sống trong suốt quá trình học tập tại ghế nhà trƣờng này. Con cảm ơn gia đình yêu thƣơng của con đã tạo nhiều điều kiện để con có thể hoàn thành tốt con đƣờng học tập của mình, đã chuẩn bị cho con một hành trang rất quý báu để bƣớc vào đời. TP. Hồ Chí Minh, tháng 8/2006 Sinh viên Trần Thị Ánh Nguyệt v TÓM TẮT TRẦN THỊ ÁNH NGUYỆT T. Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Tháng 8/2006. “BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHÂN SINH KHỐI CỦA HẠT KEFIR (KEFIR GRAINS) TRÊN CÁC MÔI TRƢỜNG VÀ ỨNG DỤNG HẠT KEFIR TRONG CHẾ BIẾN KEFIR SỮA DỪA”. Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. VƢƠNG THỊ VIỆT HOA Yaourt là loại sản phẩm lên men khá phổ biến trên thế giới, đƣợc ƣa chuộng ở nhiều quốc gia bởi những đặc tính hữu ích của nó. Hiện nay, trên thị trƣờng hầu hết các sản phẩm yaourt đƣợc lên men từ sữa tƣơi và đƣợc thực hiện thông qua sự lên men của các chủng vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus. Do đó, nghiên cứu sử dụng hạt kefir trong quá trình lên men yaourt và sử dụng sữa dừa là một hƣớng mới nhằm tạo ra sản phẩm mới có chất lƣợng cao. Thí nghiệm này đƣợc thực hiện nhằm khảo sát các chỉ tiêu: o Khảo sát tỷ lệ hạt kefir sử dụng trong quá trình lên men o Khảo sát khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên các môi trƣờng o Khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau khoảng thời gian bảo quản o Thử nghiệm ứng dụng hạt kefir trong chế biến kefir sữa dừa Các kết quả thu đƣợc: Tỷ lệ hạt kefir sử dụng trong quá trình lên men là 10% Thử nghiệm khả năng nhân sinh khối của kefir trên các môi trƣờng (sữa tƣơi, nƣớc trái cây, vi sinh) xác định đƣợc sữa tƣơi là môi trƣờng tốt nhất Xác định đƣợc khoảng thời gian và phƣơng pháp bảo quản hạt kefir để kéo dài thời gian sử dụng hạt kefir:  Bảo quản ở nhiệt độ 40C là 2 tuần với tỷ lệ hạt kefir và bột sữa khô là 1: 1  Bảo quản ở nhiệt độ -150C là 3 tuần với tỷ lệ hạt kefir và bột sữa khô là 1: 1 Dựa trên các chỉ tiêu thí nghiệm chọn ra đƣợc các tỷ lệ phối chế phù hợp để chế biến sản phẩm kefir sữa dừa:  Tỷ lệ dừa: nƣớc là 1: 9  Tỷ lệ bột sữa khô là 8% vi  Thời gian lên men là 5h  Tỷ lệ đƣờng là 11%  Tỷ lệ chất phụ gia cellulose methyl carboxylase (CMC) là 0,3% Sản phẩm kefir sữa dừa là loại sản phẩm có chất lƣợng khá với số điểm cảm quan là 17,08 vii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ iv TÓM TẮT ............................................................................................................... v MỤC LỤC ............................................................................................................ vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. xi DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ............................................................. xii DANH SÁCH CÁC BẢNG ................................................................................ xiii PHẦN I: GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................. 1 1.2. Mục đích ..................................................................................................... 2 1.3. Yêu cầu ....................................................................................................... 2 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3 2.1. Giới thiệu chung về sữa ............................................................................. 3 2.1.1. Tình hình sản xuất sữa trong nƣớc ......................................................... 3 2.1.2. Thành phần hóa học và tính chất vật lý của sữa ..................................... 3 2.1.2.1. Tính chất vật lý của sữa ................................................................ 3 2.1.2.2. Thành phần hóa học của sữa ........................................................ 5 2.1.3. Hệ vi sinh vật trong sữa .......................................................................... 5 2.1.3.1. Các vi sinh vật bình thƣờng của sữa ............................................. 5 2.1.3.2. Hệ vi sinh vật không bình thƣờng của sữa ................................... 6 2.1.4. Các bệnh hiện diện trong sữa ................................................................. 7 2.1.4.1. Bệnh của động vật truyền qua sữa ............................................... 7 2.1.4.2. Bệnh của ngƣời truyền qua sữa ................................................... 7 2.1.5. Phƣơng pháp bảo quản sữa ..................................................................... 7 2.1.5.1. Phƣơng pháp vật lý ....................................................................... 7 2.1.5.2. Phƣơng pháp hóa học ................................................................... 7 2.1.5.3. Phƣơng pháp sinh học .................................................................. 7 2.1.6. Một số chế phẩm từ sữa .......................................................................... 8 2.2. Giới thiệu chung về sữa chua ................................................................... 8 2.2.1. Phân loại yaourt ...................................................................................... 8 viii 2.2.1.1. Yaourt truyền thống ....................................................................... 8 2.2.1.2. Yaourt dạng khuấy......................................................................... 8 2.2.1.3. Yaourt uống hay yaourt dạng lỏng ................................................ 8 2.2.1.4. Yaourt lạnh đông ........................................................................... 9 2.2.1.5. Yaourt cô đặc ................................................................................. 9 2.2.1.6. Yaourt béo ..................................................................................... 9 2.2.1.7. Yaourt “bán gầy” ........................................................................... 9 2.2.1.8. Yaourt gầy ..................................................................................... 9 2.2.2. Tác dụng của giống trong quá trình sản xuất sản phẩm lên men ........... 9 2.2.3. Sự thay đổi về cấu trúc và hóa học của yaourt trong quá trình lên men ................................................................................................. 10 2.2.4. Giá trị dinh dƣỡng của yaourt. .............................................................. 10 2.2.5. Lợi ích của việc sử dụng yaourt ........................................................... 12 2.3. Giới thiệu chung về kefir ........................................................................ 13 2.3.1. Khái niệm về kefir ................................................................................ 13 2.3.2. Hạt kefir ................................................................................................ 13 2.3.3. Nguồn gốc của kefir ............................................................................. 15 2.3.4. Sự tiêu thụ kefir .................................................................................... 15 2.3.5. Lợi ích của việc sử dụng kefir .............................................................. 15 2.3.6. Cách làm kefir ...................................................................................... 18 2.3.6.1. Quá trình chuẩn bị giống ........................................................... 18 2.3.6.2. Tiến trình lên men kefir .............................................................. 19 2.3.7. Phƣơng pháp bảo quản kefir ................................................................. 22 2.3.7.1. Phƣơng pháp lạnh đông .............................................................. 22 2.3.7.2. Phƣơng pháp đông khô ............................................................... 22 2.3.8. Phƣơng pháp phục hồi hoạt động của kefir .......................................... 22 2.3.8.1. Phục hồi hoạt động của hạt kefir đƣợc đông lạnh ...................... 22 2.3.8.2. Phục hồi họat động của hạt kefir đƣợc đông khô ....................... 23 2.4. Kỹ thuật thử nếm ..................................................................................... 23 PHẦN III: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP .................................................. 25 3.1. Thời gian tiến hành thực tập .................................................................. 25 ix 3.2. Địa điểm thí nghiệm ................................................................................ 25 3.3. Vật liệu và hóa chất sử dụng .................................................................. 25 3.3.1. Nguyên liệu .......................................................................................... 25 3.3.2. Thiết bị và hóa chất sử dụng ................................................................ 25 3.4. Phƣơng pháp thực hiện ........................................................................... 26 3.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ hạt kefir ảnh hƣởng đến quá trình lên men ................................................................................................. 26 3.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên các môi truờng ............................................................................... 27 3.4.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau một khoảng thời gian bảo quản ............................................................................... 28 3.4.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát khả năng tạo sản phẩm lên men kefir sữa dừa ........................................................................................ 29 3.4.4.1. Khảo sát tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc……………………………...29 3.4.4.2. Khảo sát tỷ lệ phối chế sữa dừa và bột sữa khô…………………..30 3.4.4.3. Khảo sát tỷ lệ đƣờng bổ sung vào sản phẩm sau lên men……………………………………………………………31 3.4.4.4. Khảo sát tỷ lệ chất phụ gia vào sản phẩm………………………...32 PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 33 4.1. Kết quả thử nghiệm tỷ lệ hạt kefir ảnh hƣởng đến quá trình lên men ..................................................................................... 33 4.2. Kết quả khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên các môi trƣờng ......................................................................................... 34 4.3. Kết quả khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau một khoảng thời gian bảo quản lạnh .......................................................................... 37 4.4. Kết quả khảo sát khả năng lên men của kefir tạo sản phẩm kefir sữa dừa ............................................................................................ 39 4.4.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc ....................................... 40 4.4.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ phối chế sữa dừa và bột sữa khô ...................... 42 x 4.4.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ đƣờng bổ sung vào sản phẩm sau lên men ....... 43 4.4.4. Kết quả khảo sát tỷ lệ chất phụ gia bổ sung vào sản phẩm ................. 44 PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................... 46 5.1. Kết luận .................................................................................................... 46 5.2. Đề nghị ...................................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 47 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 50 xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CMC : Cellulose methyl carboxylase BHT : Butyl hydroxytollnene xii DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 2.1: Hạt kefir ............................................................................................... 13 Hình 2.2: Các loại vi khuẩn chủ yếu có trong hạt kefir ....................................... 14 Hình 2.3: Các loại nấm men chủ yếu có trong hạt kefir ...................................... 15 Hình 2.4: Hạt kefir đƣợc cấy vào môi trƣờng sữa tƣơi ....................................... 19 Hình 2.5: Quá trình lên men của hạt kefir .......................................................... 19 Hình 2.6: Quá trình lọc hạt kefir chuẩn bị cho mẻ tiếp theo ............................... 20 Hình 2.7: Quá trình nhân giống vi sinh vật trong sản xuất kefir ......................... 21 Hình 2.8: Quy trình lên men truyền thống .......................................................... 22 Hình 2.9: Quy trình lên men công nghiệp ........................................................... 23 Hình 2.10: Hạt kefir đƣợc bảo quản bằng phƣơng pháp lạnh đông .................... 24 Hình 2.11: Hạt kefir đƣợc bảo quản bằng phƣơng pháp đông khô ..................... 25 Hình 4.1: Đồ thị thể hiện 0T của sản phẩm ở nhiệt độ 300C ............................... 36 Hình 4.2: Đồ thị thể hiện 0T của sản phẩm ở nhiệt độ 40C ................................. 37 Hình 4.3: Đồ thị thể hiện 0T của các môi trƣờng sau 5h lên men ở 300C ........... 38 Hình 4.4: Đồ thị thể hiện sinh khối (g) của hạt kefir trong các môi trƣờng sau 24h lên men ở nhiệt độ 300C và 40C .............................................. 39 Hình 4.5: Đồ thị thể hiện hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở 40C theo thời gian bảo quản .................... 39 Hình 4.6: Đồ thị thể hiện hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở -150C theo thời gian bảo quản .................. 42 Hình 4.7: Đồ thị thể hiện độ chua (độ Therner) của kefir sữa dừa dƣới ảnh hƣởng tỷ lệ phối chế khác nhau giữa dừa và nƣớc theo thời gian ....... 44 xiii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Thành phần điển hình của yaourt trái cây ............................................ 9 Bảng 2.2: Thành phần giá trị dinh dƣỡng của yaourt trái cây…………………..11 Bảng 2.3: Các vi sinh vật có trong hạt kefir ........................................................ 14 Bảng 2.4: Thành phần hóa học và giá trị dinh dƣỡng của kefir .......................... 18 Bảng 4.1: Độ chua (độ Therner) của sản phẩm tạo thành sau lên men ở nhiệt độ 300C .................................................................................... 36 Bảng 4.2: Độ chua (độ Therner) của sản phẩm tạo thành sau lên men ở nhiệt độ 40C ...................................................................................... 37 Bảng 4.3: Độ chua (độ Therner) của các môi trƣờng sau 5h lên men ở nhiệt độ 300C ....................................................................................... 38 Bảng 4.4: Sinh khối (g) của hạt kefir trong các môi trƣờng sau 24h lên men ở nhiệt dộ 300C và 40C .......................................................... 39 Bảng 4.5: Khảo sát hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở 40C theo thời gian bảo quản ............................ 40 Bảng 4.6: Khảo sát hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở -15 0C theo thời gian bảo quản ........................ 41 Bảng 4.7: Độ chua (0T) của kefir sữa dừa dƣới ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc theo thời gian ............................................................ 43 Bảng 4.8: Kết quả khảo sát chất lƣợng kefir sữa dừa dƣới ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế dừa và nƣớc ................................................................. 45 Bảng 4.9: Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ NFDM (%) đến cấu trúc, mùi, vị của sản phẩm ........................................................................... 46 Bảng 4.10: Kết quả khảo sát tỷ lệ đƣờng bổ sung vào sản phẩm sau lên men .... 47 Bảng 4.11: Kết quả điểm cảm quan ảnh hƣởng của chất phụ gia đến chất lƣợng của kefir sữa dừa ..................................................................... 48 1 PHẦN I: GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Sữa chua bắt nguồn từ Bun-ga-ri với tên gọi là yaourt. Sữa chua tuỳ theo nguyên liệu và phƣơng pháp chế biến khác nhau và tùy từng địa phƣơng sẽ có các tên gọi khác nhau: sữa chua, yaourt, sữa chua đặc acidophilin, kefir (do hỗn hợp vi khuẩn lactic và sữa lên men). Trạng thái, mùi vị của sữa chua yaourt có khác nhau ở vùng này so với vùng khác. Đặc biệt là độ đặc và độ loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nƣớc. Tuy vậy, để tạo đƣợc một sản phẩm yaourt đảm bảo về mặt chất lƣợng dinh dƣỡng, cảm quan, vi sinh cũng là vấn đề khó khăn đối với các nhà sản xuất. Trong đó, chúng tôi nhận thấy rằng nguồn giống cho sản xuất yaourt có ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng sản phẩm. Giống tốt là giống phải đảm bảo yêu cầu: hoạt lực lên men mạnh, không bị thoái hóa trong thời gian bảo quản, … Hiện nay, ngoài việc sử dụng các nguồn giống từ Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus trong sản xuất yaourt, thì ngƣời ta còn sử dụng hạt kefir là nguồn giống mới, hạt kefir đảm bảo đƣợc yêu cầu của giống cần sử dụng. Hạt kefir là một tập đoàn vi khuẩn và nấm men, nó có khả năng lên men rất mạnh và có thể lên men liên tục trong nhiều lần. Ngoài ra, hạt kefir còn có khả năng lên men đƣợc nhiều loại nƣớc trái cây và là một nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất acid lactic ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: thực phẩm, y học, … Do đó, đƣợc sự phân công của Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học và sự hƣớng dẫn của ThS. Vƣơng Thị Việt Hoa, tôi thực hiện đề tài “Bước đầu nghiên cứu khả năng nhân sinh khối của hạt kefir (kefir grains) và ứng dụng hạt kefir trong chế biến kefir sữa dừa”. 1.2. Mục đích Xác định tỷ lệ hạt kefir cần dùng trong quá trình lên men Nghiên cứu khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên một số môi trƣờng Xác định điều kiện bảo quản để kéo dài thời gian sử dụng của hạt kefir Ứng dụng hạt kefir để lên men sữa dừa tạo sản phẩm kefir sữa dừa. 2 1.3. Yêu cầu Thử nghiệm các tỷ lệ hạt kefir khác nhau cần dùng trong quá trình lên men Thử nghiệm khả năng lên men của hạt kefir trên các môi trƣờng khác nhau và xác định thời điểm thu sinh khối hạt kefir Khảo sát hoạt lực của hạt kefir dƣới ảnh hƣởng của các tỷ lệ chất bảo vệ khác nhau theo thời gian bảo quản ở nhiệt độ lạnh. Thử nghiệm khả năng lên men tạo sản phẩm kefir sữa dừa Đánh giá cảm quan sản phẩm kefir sữa dừa 3 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu chung về sữa Sữa là thức ăn tự nhiên có giá trị dinh dƣỡng hoàn hảo. Sữa chứa hầu hết các chất dinh dƣỡng cần thiết cho ngƣời nhƣ protein, lipit, các vitamin, các muối khoáng, do đó nó cũng là môi trƣờng dinh dƣỡng rất tốt cho các loài vi sinh vật sinh trƣởng và phát triển. 2.2. Tình hình sản xuất sữa trong nƣớc Các sản phẩm sữa tiêu dùng hằng ngày: sữa tiệt trùng, sữa nguyên kem, sữa bột cho trẻ em và sữa đặc có đƣờng phần lớn đều sản xuất từ sữa bột và bơ nhập từ nƣớc ngoài. Tình hình nhập khẩu sữa tƣơi trong thời gian qua tăng 25% mỗi năm và chỉ tính trong năm 2000 tổng các sản phẩm sữa nhập quy ra sữa tƣơi tƣơng đƣơng 400.000 – 450.000 tấn. Năm 2001, riêng nhập khẩu sữa bột nƣớc ta chi ra 200 triệu USD. Chính phủ có quyết định số 167/2001/QĐ TTg phấn đấu đến năm 2010 chúng ta có 200.000 con bò sữa và sản xuất sữa đáp ứng đƣợc 40% nhu cầu tiêu thụ trong nƣớc. Hiện nay có 3 công ty chế biến sữa tham gia tiêu thụ sữa tƣơi tại khu vực các tỉnh phía nam và thành phố Hồ Chí Minh: công ty Vinamilk, công ty liên doanh Việt Nam Foremost và công ty Lothamilk. Lƣợng sữa mà công ty Vinamilk thu trung bình 162 tấn/ngày, Foremost 40 tấn/ngày, và các nhà máy luôn trong tình trạng thiếu nguyên liệu sản xuất, phải nhập sữa bột từ nƣớc ngoài (Theo báo cáo nông nghiệp số 190 ngày 10/10/2002). 2.2.1. Thành phần hóa học và tính chất vật lý của sữa 2.2.1.1. Tính chất vật lý của sữa Sữa là một hợp chất hóa học tự nhiên với thành phần đa dạng nên tính chất vật lý của nó khá phức tạp. Tính chất của sữa đƣợc quyết định bởi các thành phần của nó.  Màu Màu của sữa thay đổi từ trắng xanh sang trắng vàng tùy thuộc vào giống, khẩu phần ăn, hàm lƣợng mỡ và hàm lƣợng vật chất khô. Bình chứa một lƣợng lớn sữa thì sữa có màu trắng đục, với một lớp mỏng thì sữa hơi trong suốt. Màu trắng của sữa là do ánh sáng bị tán sắc bởi các hạt béo và các thành phần keo của casein và canxi 4 phosphat. Màu vàng là do chất béo hòa tan các sắc tố caroten. Sữa đã tách béo thƣờng có màu hơi xanh.  pH và chất đệm trong sữa pH của sữa bò khoảng 6,5 đến 6,7, thƣờng là 6,6 ở nhiệt độ 250C. Khi pH cao hơn 6,7 là do vú bị viêm, khi pH thấp hơn 6,5 có thể là sữa có chứa sữa đầu hay sữa đã bị vi khuẩn lên men. Sữa tƣơi có tác dụng nhƣ chất đệm do thành phần của sữa có protein, phosphate, cacbon dioxyt, citrate và một số thành phần khác. Chuẩn độ 100ml sữa pH 6,6 – 8,3 cần khoảng 15 – 20ml NaOH 0,1 N.  Điện thế oxy hóa – khử của sữa Điện thế oxy hóa khử (Eh) bình thƣờng của sữa từ +0,20 đến +0,30. Lƣợng oxy hòa tan là yếu tố chính ảnh hƣởng đến Eh. Việc đun nóng có thể làm giảm điện thế, bên cạnh đó còn làm giải phóng nhóm sulhydryl từ các protein biến tính, đặc biệt là lactoglobulin.  Tỷ trọng Hầu hết tỷ trọng sữa khoảng 1,032 ở 15,50C. Sữa nặng hơn nƣớc do hàm lƣợng vật chất khô ngoại trừ béo nhẹ hơn nƣớc. Tuy nhiên, tỷ trọng sữa không chỉ là kết quả của hàm lƣợng thành phần các chất trong sữa mà nó còn phụ thuộc vào độ biến động các thành phần đó, chẳng hạn nhƣ tỷ lệ giữa béo dạng rắn và dạng lỏng, độ hydrat hóa của protein. Ngoài ra, tỷ trọng còn phụ thuộc vào nhiệt độ và quá trình xử lý bảo quản.  Độ nhớt Độ nhớt của sữa khoảng 1,5 – 2,0 cP. Độ nhớt của sữa phụ thuộc vào thành phần của sữa. Ngƣời ta cho rằng các hạt micell caseinat và các hạt béo là yếu tố quan trọng nhất ảnh hƣởng đến độ nhớt, vì vậy sự thay đổi tính chất vật lý của protein và béo đều có ảnh hƣởng đến độ nhớt.  Điểm đông đá Điểm đóng băng của sữa là tính chất vật lý ổn định nhất. Vì điểm đóng băng tƣơng ứng với thành phần các chất trong sữa nên các chất phân tử lƣợng thấp nhƣ lactose, muối và nồng độ các protein dạng keo, các hạt béo quyết định điểm đóng băng của sữa. Điểm đóng băng của sữa khoảng -0,513 đến -0,5510C, trung bình -0,5220C. 2.2.1.2. Thành phần hóa học của sữa Protein của sữa tồn tại dƣới 3 dạng: 5 Casein 2,7% không bị thay đổi khi sữa bị đun nóng hoặc đun sôi, casein là thành phần có ý nghĩa quan trọng nhất trong chế biến sữa chua vì dƣới tác dụng của acid hoặc enzyme đông tụ sữa, casein bị đông lại thành cục. Albumin 0,4% bị đông tụ khi đun nóng sữa lên đến 800C Globulin 0,2% cũng bị đông tụ khi đun nóng sữa lên trên 800C Protein sữa có giá trị dinh dƣỡng cao do có đủ các acid amin cao và kể cả acid amin không thay thế với tỷ lệ cân đối. Lipid chiếm 4% (40g/1 lit sữa) trong đó lipid đơn giản chiếm 35 – 45g, lipid phức tạp chiếm 0,3 – 0,5%. Lipid phức tạp ngoài cacbon, hydro, oxy còn chứa một số nguyên tố khác nhƣ photpho, nitơ hoặc lƣu huỳnh. Glucid của sữa là lactose hay còn gọi là đƣờng sữa. Lactose trong sữa có ý nghĩa quan trọng vì nó dễ bị một số vi sinh vật gây lên men tạo acid lactic và các sản phẩm khác nhƣ acetyl, metyl, diacetyl tạo nên mùi vị của các sản phẩm sữa . Chất khoáng: các muối khoáng trong sữa hầu hết ở dạng dễ đồng hóa. Các vitamin: gồm 2 nhóm: nhóm vitamin tan trong chất béo (A, D, E) và nhóm vitamin tan trong nƣớc (B1, B2, PP, C). Ngoài ra, trong sữa còn 90% nƣớc, enzyme, sắc tố, khí hòa tan (nhiều nhất là khí CO2) trong tế bào máu và các vi sinh vật. 2.2.2. Hệ vi sinh vật trong sữa Bao gồm các loại có lợi và có hại chúng có từ nguồn gốc khác nhau có thể trong sữa và trong sản phẩm chế biến của sữa 2.2.2.1. Các vi sinh vật bình thƣờng của sữa  Vi khuẩn Đặc điểm chung của nhóm vi khuẩn lactic là: Gram (+) không có bào tử, không di động, là tế bào hình gậy, hình cầu. Hô hấp yếm khí, tùy tiện hoặc hiếu khí, không sinh catalase, không phân hủy H2O2, không khử nitrate, không phân giải protein trong sữa, lên men đƣờng tạo thành acid lactic và các sản phẩm khác.  Nấm men Gây phản ứng lên men đƣờng lactose tạo CO2 và rƣợu, đây là phản ứng sinh hóa trong quá trình hình thành một số sản phẩm của yaourt. Có những nấm men không phân hủy lactose đƣợc nhƣng khi vi khuẩn lactic trong yaourt chuyển đƣờng thành 6 glucose và galactose thì nấm men gây lên men các đƣờng đơn giản này tạo nên các sản phẩm cần thiết cho các loại sữa cần lên men.  Nấm mốc Có khả năng phân giải protein, lipid làm cho sữa có vị đắng. Chúng phát triển sau nấm men vì thế chỉ có trong sữa đã hƣ hỏng nặng. Tất cả nấm mốc không phát triển trong sữa tƣơi mà phát triển mạnh trong yaourt và gây kiềm hóa sữa. 2.2.2.2. Hệ vi sinh vật không bình thƣờng của sữa Sữa bị acid hóa: do sự biến đổi lactose thành acid lactic, hiện tƣợng này là do Streptococcus lactic. Sữa đông ở độ acid thấp: có khi casein tạo bông ở độ acid cao, hiện tƣợng này là do Micrococcus caseolyticus và Micrococcus liquefaciens, Bacillus subtilis, Proteus vulgaris. Sữa bị phân giải protein: có một số nấm nhƣ Penicilium, Mucor có khả năng phân giải acid lactic. Sữa bị đắng: Micrococcus caseiamara, nấm men Torula namara có khả năng làm sữa đắng, sữa bị phân giải lipid (sữa ôi). Sữa bị ôi: do Bacterium fluorescens. Sữa có mùi vị xà phòng: do một số vi khuẩn Bacterium lactic, aponacci. Sữa có màu sắc:  Sữa có màu xanh: do Pseudomonas cyanofenes, Bacilus cyanofenes, Bacterium syncyancum, Bacterium coerulemn và Bacterium indigonaceum.  Sữa có màu vàng: do Pseudomonas synxantha, Bacterium synxantha chỉ sống trong sữa đã đun sôi không có vi khuẩn lactic.  Sữa có màu vàng kim: do Sarcina, Bacterium fluvocum, Saccharomyces.  Sữa có màu đỏ: do Serratia marcecens, Bacillus lactic, Elythrogenes. Sữa đắng và mặn: do tác động của Streptococcus mastitolis. (Lê Xuân Phƣơng, 2001) 7 2.2.3. Các bệnh hiện diện trong sữa 2.2.3.1. Bệnh của động vật truyền qua sữa Bệnh lao: sữa nhiễm vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis bovinus do con bò bị lao và có thể lây cho ngƣời. Bệnh sẩy thai truyền nhiễm do Brucella. Bệnh sốt lỡ mồm lông móng: bệnh do một loài virus gây ra Bệnh viêm vú: bệnh do Streptococcus agactine ở bò, Micrococus mastitidis ganfraenosae ovis và B. mastitidis ovis ở cừu gây ra. 2.2.3.2. Bệnh của ngƣời truyền qua sữa Bệnh thương hàn và phó thương hàn: bệnh do Salmonella typhi xâm nhập vào sữa qua ngƣời mắc bệnh. Bệnh có thể truyền qua nhiều cách khác nhau. Bệnh tả: do phẩy khuẩn Vibrio cholerae gây ra do ngƣời hoặc do con vật mắc bệnh. Bệnh kiết lỵ: do Shigella thifa gây trong sữa qua những dịch bệnh lớn. Bệnh trúng độc: do nhóm Coli-paracoli, Staphylococus aureus, Streptococcus hemolycicus bài tiết các chất độc vào sữa. 2.2.4. Phƣơng pháp bảo quản sữa Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để bảo quản sữa 2.2.4.1. Phƣơng pháp vật lý Có thể bảo quản sữa dƣới các dạng: Sự ƣớp lạnh: sữa ƣớp lạnh và ƣớp đông Sự đun nóng: sữa Pasteur hóa và sữa khử khuẩn Sự đun nóng và sấy khô một phần: sữa đặc khử khuẩn Sự đun nóng và sấy khô một phần có thêm đƣờng: sữa đặc có đƣờng Sự đun nóng và sấy khô hoàn toàn: sữa bột khô 2.2.4.2. Phƣơng pháp hóa học Dùng trong công nghiệp, độc nhất là phƣơng pháp sử dụng oxy để chống lại những vi sinh vật yếm khí và vi hiếu khí. 2.2.4.3. Phƣơng pháp sinh học Chủ yếu là nhờ quá trình lên men lactic ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác. (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 2.2.5. Một số chế phẩm từ sữa 8 Sữa thanh trùng, sữa thanh trùng đóng hộp,… Sữa tƣơi tiệt trùng, sữa tƣơi tiệt trùng có bổ sung hƣơng,… Sữa lên men lactic (yaourt): có hoặc không có đƣờng,… Phô mai: dạng tƣơi, dạng nén ép, dạng mềm Sữa bột, sữa cô đặc có đƣờng hoặc không đƣờng 2.3. Giới thiệu chung về yaourt Yaourt thƣờng đƣợc sản xuất từ sữa thanh trùng, do đó mọi quá trình xảy ra trong sữa là do vi sinh vật từ các ống giống chuẩn gây nên. Quá trình chủ yếu xảy ra trong lên men yaourt là đƣờng lactose chuyển hóa thành glucose và galactose, sau đó các đƣờng đơn này chuyển thành acid pyruvic rồi acid pyruvic chuyển thành acid lactic sữa bị acid hóa và sau đó bị đông tụ. Casein chứa trong sữa dƣới dạng canxi caseinat. Acid lactic tác dụng với canxi caseinat tạo ra acid cazcinic và canxi lactate. Acid cazcinic tự do không hòa tan do đó tạo thành cục đông. (Lê Xuân Phƣơng, 2001) Ngoài ra, để tăng thời gian bảo quản một số loại yaourt còn đƣợc xử lý nhiệt, hay để đa dạng sản phẩm loại yaourt đƣợc ủ trong điều kiện đảo liên tục, do đó tạo thành các dạng yaourt dạng lỏng. 2.3.1. Phân loại yaourt 2.3.1.1. Yaourt truyền thống Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi đƣợc xử lý, cấy giống rồi đƣợc rót vào bao bì. Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trƣng cho sản phẩm. 2.3.1.2. Yaourt dạng khuấy Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. Trong quy trình sản xuất yaourt dạng khuấy, sữa nguyên liệu đƣợc xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì. Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất nhƣ yaourt truyền thống. 2.3.1.3. Yaourt uống hay yaourt dạng lỏng Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng, ngƣời tiêu dùng không cần dùng muỗng. 9 Ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp khuấy trộn hoặc phƣơng pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm. 2.3.1.4. Yaourt lạnh đông Sản phẩm có dạng nhƣ kem. Quá trình lên men sữa đƣợc thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, hỗn hợp sau lên men đƣợc đem xử lý và lạnh đông để tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói. 2.3.1.5. Yaourt cô đặc Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn quan trọng nhƣ lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm. Trong quá trình cô đặc ngƣời ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm. 2.3.1.6. Yaourt béo Hàm lƣợng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%. 2.3.1.7. Yaourt “bán gầy” Hàm lƣợng chất béo nằm trong khoảng 0,5 – 3,0%. 2.3.1.8. Yaourt gầy Hàm lƣợng chất béo không lớn hơn 0,5%. (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) Bảng 2.1: Thành phần điển hình của yaourt trái cây (Trƣơng Thanh Long, Đai Học Nông Lâm tp. HCM) Thành phần Hàm lƣợng (%) Chất béo Lactose Chất khô sữa không béo MSNF Chất ổn định Trái cây 0,5 - 3 3 - 4,5 11 - 13 0,3 - 0,5 12 - 18 2.3.2. Tác dụng của giống trong quá trình sản xuất sản phẩm lên men  Quá trình lên men đòi hỏi những yêu cầu sau: Chủng lên men hoạt động tốt Đƣợc cung cấp đầy đủ năng lƣợng và nguồn carbon Có đầy đủ các chất dinh dƣỡng cần thiết cho quá trình tổng hợp Không có mặt các chất ức chế phát triển 10 Có điều kiện hóa lý thích hợp cho quá trình lên men 2.3.3. Sự thay đổi về cấu trúc và hóa học của yaourt trong quá trình lên men Yaourt có dạng gel trong đó các vi khuẩn đƣợc nối với protein bằng các sợi nhớt. Trong suốt quá trình lên men, các sự biến đổi xảy ra nhƣ sau:  20% - 30% lactose đƣợc phân hủy thành glucose và galactose nhờ galactosidase của Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus. Glucose chủ yếu đƣợc lên men đồng hình thành acid pyruvic. Acid pyruvic tiếp tục đƣợc chuyển hóa thành acid lactic.  Một phần nhỏ acid pyruvic đƣợc chuyển thành diacetyl và acid formic, acetaldehyde là thành phần chính tạo hƣơng thơm cho sản phẩm.  Protein bị đông tụ và phân hủy do tác động của L. bulgaricus. Chất béo không thay đổi, vitamin một phần bị chuyển hóa một phần đƣợc tổng hợp. Yaourt đƣợc cho là tác động tốt lên hệ vi sinh vật đƣờng ruột. Nó có thể ngăn ngừa ung thƣ và giúp hấp thu tốt lactose. 2.3.4. Giá trị dinh dƣỡng của yaourt 11 Bảng 2.2: Thành phần giá trị dinh dƣỡng của yaourt Yaourt Protid (g) Lipid (g) Glucid (g) Calcium (mg) Sodium (mg) Potassium (mg) Phospho (mg) Giá trị năng lƣợng (Kcal) 1/ Yaourt tự nhiên 4.15 1.2 5.2 174 57 210 114 48 2/ Yaourt nguyên kem 3.8 3.5 5.3 171 56 206 112 68 3/ Yaourt tự nhiên có đƣờng 3.8 1.1 14.5 160 52 195 105 83 4/ Yaourt có hƣơng thơm của sữa nguyên kem 3.2 3.2 12 140 50 190 106 89 5/ Hỗn hợp yaourt tự nhiên 4.3 1.8 5.2 165 40 205 115 56 6/ Hỗn hợp yaourt với hƣơng trái cây 3.75 1.65 14.5 140 50 190 110 88 7/ Yaourt nguyên kem với trái cây 3.1 2.7 16.5 140 45 180 100 103 8/ Yaourt gạn kem trái cây 3.6 17.5 140 45 180 100 84 12 2.3.5. Lợi ích của việc sử dụng yaourt. Yaourt có nhiều tác dụng tốt đối với cơ thể con ngƣời Yaourt làm tăng tuổi thọ: việc sử dụng các sản phẩm lên men làm thay đổi pH của môi trƣờng bên trong đƣờng ruột, có tác dụng cản trở hoạt động của các vi khuẩn gây thối rữa. Giảm cholesteron, hạn chế rối loạn đƣờng ruột. Các nhà khoa học Pháp ở trƣờng Đại Học Tổng Hợp Lille đã khuyên những ngƣời mắc bệnh đƣờng ruột đang điều trị bằng kháng sinh, nên ăn yaourt suốt thời gian điều trị để bảo vệ hệ vi khuẩn có ích, qua đó làm giảm tác dụng phụ do sử dụng thuốc kháng sinh. Làm tăng interferon: theo bác sĩ David Kessler khi dùng yaourt thì những vi sinh vật trong đó sẽ làm tăng số interferon gamma giúp hệ miễn dịch đấu tranh chống lại bệnh tật. Những phụ nữ đang mắc bệnh nấm Candida tái phát liên tục, nếu sử dụng thƣờng xuyên sản phẩm có chứa những men vi sinh hoạt động, có thể làm giảm đáng kể những vi nấm bất trị này. Ngoài ra, nó còn làm giảm tỷ lệ nhiễm trùng trong điều trị bệnh viêm âm đạo do vi khuẩn. Yaourt là thực phẩm hổ trợ vì nó có nhiều chất bổ dƣỡng và dễ hấp thụ vào máu, nó dễ tiêu, dẽ kích thích tiêu hóa. Có thể dùng cho những ngƣời bị bệnh đái tháo đƣờng do nó có chất bột làm giảm cơn khát. Theo những nghiên cứu gần đây đã chứng minh dùng yaourt lại có ích trong việc phòng và chữa bệnh dạ dày. Các nhà y học thuộc viện Minnesota (Mỹ) đã nghiên cứu về yaourt cho biết nó có tác dụng ngăn ngừa loãng xƣơng. “Một cốc sữa chua cung cấp cho cơ thể gần ½ khẩu phần canxi hằng ngày” (BS Vũ Định) Theo Nguyễn Thị Khanh thì trực khuẩn lactic có khả năng tiết chất kháng sinh, kiềm chế sự phát triển của Staphylococcus và các tác nhân gây bệnh đƣờng ruột và tiêu diệt các vi khuẩn này. 13 Sự có mặt của acid lactic trong ruột làm tăng sự phospho hóa và canxi hóa trong cơ thể. 2.4. Giới thiệu chung về kefir 2.4.1. Khái niệm về kefir Kefir đƣợc nuôi cấy là một nguồn thực phẩm giàu enzyme với sự cộng sinh của các vi sinh vật giúp cân bằng hệ thực vật thuộc đƣờng tiêu hóa. Tƣơng tự nhƣ yaourt nhƣng nó hơn hẳn yaourt về dinh dƣỡng và có thể chữa bệnh. Kefir cung cấp cho cơ thể những protein hoàn chỉnh, khoáng chất, và các loại vitamin nhóm B có giá trị. Lợi ích của việc sử dụng kefir: o Kefir thì không đắt và có thể dễ dàng làm đƣợc ở nhà. o Kefir rất có ích cho cơ thể, nó có thể làm phục hồi hệ thực vật sau khi đƣợc xử lý với thuốc kháng sinh. o Kefir rất đƣợc yêu thích ở trẻ em , đặc biệt là những thức uống trái cây hỗn hợp. o Kefir đƣợc xem nhƣ là thuốc an thần và thuốc kháng sinh tự nhiên. o Việc cung cấp kefir trong bữa ăn là rất tốt đối với những ngƣời mang thai và có thể nuôi dƣỡng những ngƣời mẹ, ngƣời lớn tuổi, và hạn chế đƣợc các mối nguy hại có thể xảy ra trong cơ thể con ngƣời. (P. I. HEAL SERVICES, YOUR HEAL DETECTIVES, WWW. PIHEALTH.COM) 2.4.2. Hạt kefir (kefir grains) Các hạt kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng không ổn định và thƣờng kết chùm với nhau với đƣờng kính trung bình 0,3 – 2,0cm. Hạt kefir có chứa vi khuẩn lactic và nấm men. Hạt kefir không tan trong nƣớc và hầu hết các dung môi. Khi thả vào sữa thì hạt kefir thấm nƣớc (sữa) và trở nên có màu trắng đục. Đôi khi, ngƣời ta còn tìm thấy cả vi khuẩn A. aceti và A. racens. Hình 2.1: Hạt kefir 14 Ngoài các tế bào vi sinh vật hạt kefir còn chứa protein (chiếm khoảng 30% tổng chất khô) và carbohydrate (25 – 50%). Bảng 2.3: Các vi sinh vật có trong kefir (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) Lactobacilli Cocci Nấm men L. brevis L. celiobiosus L. acidophilus L. kefir L. casei ssp. alactosus L. casei ssp. rhamnosus L. heiveticus L. delbrueckii ssp lactis L. lactis ssp lactis L. lactis ssp lactis var diacetylactis S. thermophilus S. filant S. durans Leuc.mesenteroides ssp dextranium Leuc.mesenteroides ssp cremoris Kluyveromyces lactis K.marxianus ssp bulgaricus K.marxianus ssp marxianus S. florentinus S. globosus Candida kefir C. pseudotropicalis Torulaspora delbrueckii Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65 – 80% tổng số vi sinh vật trong hạt kefir. Chúng gồm những loài ƣa ấm và ƣa nhiệt, thực hiện quá trình lên men lactic theo cơ chế lên men đồng hình lẫn dị hình. Nhóm vi khuẩn lactic lactococci chiếm 20% tổng số tế bào. Lactobacillus Streptococcus Leuconostoc Hình 2.2 : Các loại vi khuẩn chủ yếu có trong hạt kefir Riêng nấm men chiếm 5 – 10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men đƣợc lẫn không lên men đƣợc đƣờng lactose. Các loài nấm men lên men đƣợc 15 đƣờng lactose thƣờng đƣợc tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt kefir. Ngƣợc lại, các loài nấm men không lên men đƣợc đƣờng lactose đƣợc tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt. Các tế bào nấm men tạo ra rƣợu và cacbon dioxyt. Protein bị phân giải một phần do quá trình trao đổi chất của nấm men mà kết quả làm cho kefir có mùi rất đặc trƣng của nấm men. Hàm lƣợng acid lactic, alcol và cacbon dioxyt đƣợc điều chỉnh bằng nhiệt độ lên men. Kluyveromyces Saccharomyces Candida Hình 2.3 : Các loại nấm men chủ yếu có trong hạt kefir Nấm kefir có cấu trúc cố định, là một cơ thể sống nên nấm kefir phát triển, trƣởng thành, phân chia và di truyền cho thế hệ sau. Hệ vi sinh vật sử dụng trong sản xuất kefir bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men. Chúng cùng phát triển cộng sinh trên môi trƣờng sữa. Do đó, sản phẩm kefir có vị chua đặc trƣng và thoảng nhẹ mùi nấm men. 2.4.3. Nguồn gốc của kefir Sữa lên men kefir là một sản phẩm đã có từ rất lâu. Nguyên liệu để sản xuất kefir có thể là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò. Theo Oberman. H và Libudzisz. Z (1998), đầu tiên ngƣời ta lên men sữa thành kefir trong các túi làm bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi. Đến cuối thế kỷ 19, kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của ngƣời dân các nƣớc vùng Đông Âu (Nga, Ucraina, Ba Lan, CH Séc, Hungari …) và các nƣớc vùng Scandinavia. Nga là nƣớc có bình quân đầu ngƣời sử dụng sữa kefir cao nhất là 5 lít/ngƣời/năm. Từ đầu thế kỷ 20, kefir đã đƣợc sản xuất ở quy mô công nghiệp.(Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 2.4.4. Sự tiêu thụ kefir 16 Kefir đã đƣợc tiêu thụ hàng ngàn năm và có nguồn gốc từ miền núi Caucasus. Mặc dù, kefir vừa mới đƣợc khám phá ở một vài khu vực trên thế giới, nhƣng nó đã phổ biến ở Liên Xô, Hungary và Phần Lan đƣợc nhiều năm (Komai và Nanno, 1992). Sau đó, nó đƣợc biết đến ở Thụy Điển, Na Uy, Phần Lan và Đức (Kroger, 1993) và Hy Lạp, Áo, Brazil, Israel (Hllé, 1994). Sau đó thì phổ biến ở cả Mỹ và Nhật. Ở nhiều nƣớc, những sản phẩm liên quan đến kefir đƣợc sản xuất rất nhiều nhƣ kefir đông lạnh và khô đƣợc cô đặc từ sữa (360 g/kg tổng thể tích) và đƣợc lên men bởi những giống truyền thống, bơ sữa kefir là một sản phẩm truyền thống đƣợc chế biến từ sữa đƣợc lắng hết kem, sữa kefir nuôi cấy đƣợc sản xuất đặc biệt từ việc pha trong nấm men bánh mì với kem hoặc yaourt ban đầu, những sản phẩm giống kefir đƣợc sản xuất bằng hỗn hợp vi sinh vật và nó cho kết quả cảm quan khác nhau, nhƣng nó thiếu những đặc điểm điển hình của kefir truyền thống, ví dụ nhƣ Omaere (ở Tây Nam Châu Phi), Rob hay Roba (ở một vài nƣớc Ả Rập), KjaKlder MjoKlk (ở Na Uy), Kellermilch (ở Đức), Tarag (ở Mông Cổ), kefir (ở Thổ Nhĩ Kỳ), Osobyi (ở Nga). Mặc dù, sữa bò, sữa dê, sữa cừu đƣợc sử dụng một cách rộng rãi cho nhiều loại sản phẩm sữa lên men khác nhau, nhƣng những thông tin về chất lƣợng cảm quan của kefir trong việc sử dụng nhiều loại sữa từ động vật có vú khác nhau thì rất ít. (Semih Ot.es, Oz.em Cagindi, 2003) 2.4.5. Lợi ích của việc sử dụng kefir Kefir chứa nhiều chất khoáng vô cơ gồm các acid amin thiết yếu, nó giúp duy trì các chức năng của cơ thể. Những protein đại phân tử có thể bị cắt ra thành nhiều phần nên cơ thể có thể sử dụng dễ dàng. Tryptophan là một trong những acid amin thiết yếu có nhiều trong kefir có ảnh hƣởng đến sự thƣ giãn của hệ thần kinh. Bởi vì kefir có nhiều canxi và magie, là những khoáng chất quan trọng giúp hệ thần kinh khỏe mạnh. Kefir có nhiều phospho, là nguồn khoáng chất quan trọng thứ hai cho cơ thể, nó giúp cho cơ thể sử dụng carbohydrate, chất béo, và protein vào quá trình tăng trƣởng và tạo năng lƣợng. Ngoài ra, kefir còn rất giàu vitamin B1, B12 và vitamin K, thậm chí nó còn có cả acid folic, acid pantothenic. Việc cung cấp đầy đủ lƣợng vitamin B vào thận, gan và hệ thần kinh sẽ giúp giảm bớt sự xáo trộn trật tự của da, tăng cƣờng nguồn năng lƣợng và kéo dài tuổi thọ. 17 Khi sử dụng kefir trong bữa ăn thƣờng xuyên sẽ có nhiều tác dụng, giúp cho việc tiêu hóa dễ dàng, làm sạch đƣờng tiêu hóa, cung cấp nhiều loại nấm men và vi khuẩn có lợi, vitamin và chất khoáng, các protein đại phân tử. Bởi vì kefir đóng vai trò nhƣ là một nguồn thực phẩm nuôi dƣỡng và duy trì sự cân bằng, nó tạo ra hệ miễn dịch khỏe mạnh và đƣợc sử dụng để giúp cho những bệnh nhân bệnh AIDS, bệnh nhân mệt mỏi kinh niên, mụn giộp, ung thƣ. Kefir rất có lợi cho những ngƣời bị mất ngủ, suy nhƣợc. Sử dụng kefir thƣờng xuyên có thể giúp giảm bớt sự xáo trộn đƣờng tiêu hóa, cân bằng sự chuyển động của ruột, làm giảm sự đầy hơi và tạo ra một hệ tiêu hóa khỏe mạnh hơn. Thêm vào đó, khả năng làm sạch của nó cũng có ảnh hƣởng đến cơ thể vì nó giúp cho việc thiết lập một hệ cân bằng bên trong tạo sức khỏe tốt cho sự trƣờng thọ. Kefir có khả năng bài tiết đƣợc các thức ăn không có lợi cho cơ thể. Kefir là một loại thực phẩm rất tốt. Mặt khác, kefir có thể giúp kiểm soát đƣợc mức cholesterol cao, do đó có thể ngăn chặn đƣợc những bệnh về tim và mạch máu. Đối với trẻ em: Kefir có thể giảm bớt đƣợc mụn trứng cá có trong 80% số trẻ em. Có vai trò quan trọng trong sự phát triển hệ tiêu hóa ở trẻ em, an toàn cho xƣơng và răng. 18 Bảng 2.4: Các thành phần hóa học và giá trị dinh dƣỡng của kefir (Semih Ot.es, Oz.em Cagindi, 2003) Thành phần 100g Thành phần 100g Năng lƣợng 65 kcal Chất béo (%) 3.5 Protein (%) 3.3 Lactose (%) 4.0 Nƣớc (%) 87.5 Acid sữa (g) 0.8 Ethyl alcohol (g) 0.9 Acid lactic (g) 1 Cholesterol (mg) 13 Phosphate (mg) 40 Các acid amin thiết yếu (g) Tryptophan 0.05 Phenylalanin + tyrosine 0.35 Leucine 0.34 Isoleucine 0.21 Threonine 0.17 Methionine + cystine 0.12 Lysine 0.27 Valine 0.22 Vitamin (mg) A 0.06 Carotene 0.02 B1 0.04 B2 0.17 B6 0.05 Chất khoáng (g) Can-xi 0.12 Phospho 0.10 Ma-giê 12 Kali 0.15 Natri 0.05 Clo 0.10 Nguyên tố vi lƣợng Sắt (mg) 0.05 Đồng ( g) 12 Molybden ( g) 5.5 Mangan ( g) 5 Kẽm (mg) 0.36 Các hợp chất thơm Acetaldehyde Diacetyl Aceton B12 0.5 Niacin 0.09 C 1 D 0.08 E 0.11 19 2.4.6. Cách làm kefir 2.4.6.1. Quá trình chuẩn bị giống vi sinh vật để lên men kefir Môi trƣờng chuẩn bị giống có thể là sữa tƣơi, sữa gầy hoặc sữa hoàn nguyên. Hàm lƣợng chất khô trong môi trƣờng khoảng 11 – 12%. Đầu tiên ngƣời ta thanh trùng môi trƣờng ở 90 - 950C trong thời gian 30 - 45 phút. Thời gian thanh trùng kéo dài nhằm vô hoạt enzyme và ức chế đến mức tối thiểu sự có mặt của các vi sinh vật lạ trong môi trƣờng để giúp cho giống phát triển tốt và không bị tạp nhiễm. Tiếp theo môi trƣờng sẽ đƣợc làm nguội về 22 - 240C để chuẩn bị cấy giống. Hình 2.4 : Hạt kefir đƣợc cấy vào môi trƣờng sữa tƣơi Ngƣời ta sử dụng các hạt kefir để cấy vào môi trƣờng. Do hạt kefir có kích thƣớc khá lớn, chúng thƣờng bị chìm xuống đáy thiết bị. Việc khuấy trộn trong quá trình nhân giống là cần thiết. Thông thƣờng ngƣời ta khuấy đảo môi trƣờng trong thời gian 10 - 15 phút sau mỗi 2 - 5 giờ. Quá trình nhân giống đƣợc xem là kết thúc khi pH môi trƣờng giảm xuống còn 4,5. Hình 2.5: Quá trình lên men của hạt kefir 20 Tiếp theo, canh trƣờng đƣợc đem lọc. Các hạt kefir đƣợc đƣa đi xử lý bằng cách rửa chúng trong nƣớc vô trùng ở nhiệt thấp (6 - 100C) để loại bỏ các loại tạp chất bám trên bề mặt hạt. Hạt kefir đã qua rửa sạch đƣợc đem bảo quản trong nƣớc vô trùng hoặc dung dịch NaCl 0,9%. Khi cần nhân giống cho mẻ sản xuất tiếp theo, ngƣời ta sẽ sử dụng tiếp các hạt kefir trên để nhân giống. Hình 2.6: Quá trình lọc hạt kefir chuẩn bị cho mẻ tiếp theo Dịch thu đƣợc sau quá trình lọc thô chứa các vi khuẩn lactic và nấm men cũng đƣợc sử dụng để cấy vào môi trƣờng sữa nguyên liệu để sản xuất kefir. Nếu sau quá trình nhân giống nhƣ trên vẫn chƣa đủ thể tích giống cần dùng, ta tiếp tục nhân giống thêm một cấp nữa. Khi đó, ta sẽ sử dụng lƣợng giống thu đƣợc từ quy trình trên để cấy tiếp vào môi trƣờng sữa tƣơi, sữa gầy hoặc sữa hoàn nguyên đã thanh trùng. Sữa tƣơi/sữa gầy/sữa hoàn nguyên Thanh trùng Cấy giống Giống vi sinh vật Hạt kefir Nhân giống Xử lý Lọc thô Hạt kefir Giống vi sinh vật cho sản xuất Hình 2.7: Quy trình nhân giống vi sinh vật trong sản xuất kefir (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 21 2.4.6.2. Tiến trình lên men kefir Có nhiều phƣơng pháp để sản xuất kefir. Những quy trình công nghiệp và truyền thống đều đƣợc sử dụng trong quá trình lên men kefir. Hạt kefir có thể lên men đƣợc nhiều loại sữa bò, sữa dê, sữa cừu, dừa, gạo và đậu. Hạt kefir có thể lên men đƣợc nhiều dạng sữa khác nhau nhƣ sữa tiệt trùng, sữa không tiệt trùng, sữa có nhiều chất béo, sữa ít béo, sữa đƣợc lắng hết kem và sữa không béo.  Lên men truyền thống Là phƣơng pháp cho trực tiếp hạt kefir vào quá trình lên men. Quá trình lên men có thể đƣợc tiến hành nhƣ sau: sữa nguyên chất  đun sôi  làm lạnh đến 20 – 25 0 C  cấy khoảng 2 – 10% hạt kefir. Sau 18 – 24h ở nhiệt độ 20 – 250C, dùng rây tách hạt kefir ra khỏi sữa và làm khô hạt kefir ở nhiệt độ phòng và giữ ở nhiệt độ lạnh để có thể sử dụng cho mẻ lên men tiếp theo (có thể bảo quản ở 40C). 22 Hình 2.8: Quy trình lên men truyền thống (Semih Ot.es, Oz.em Cagindi, 2003)  Lên men công nghiệp Có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau, nhƣng về cơ bản thì chúng có nguồn gốc giống nhau. Quá trình lên men đƣợc tiến hành nhƣ sau: làm đồng nhất sữa với 8% chất khô và xử lý nhiệt ở 90 – 950C trong 5 – 10 phút  làm lạnh ở 18 – 240C  cấy khoảng 2 – 8% hạt kefir. Sau thời gian lên men từ 18 – 24h, các cục đông đƣợc tách rời ra. Tiếp tục tiến hành ủ chín ở 12 – 140C hoặc 3 – 100C trong 24h. Kefir đƣợc bảo quản ở 40C. Sữa tƣơi đun sôi Làm lạnh Cấy giống Lên men Lọc Ủ chín và làm lạnh Bảo quản ở 40C 20 -25 0 C 20 – 250C 18 – 24 h 4 0 C 23 Hình 2.9: Quy trình lên men công nghiệp (Semih Ot.es, Oz.em Cagindi, 2003) Yaourt kefir có trạng thái đồng nhất, độ đặc vừa phải, có vị chua (pH 4,3 – 4,4) và có mùi thơm tự nhiên của men kefir. 2.4.7. Phƣơng pháp bảo quản kefir Giống vi sinh vật rất dễ bị thoái hóa và bất hoạt, do đó công