Ứng dụng quá trình lên men trong sản xuất sữa chua

Ứng dụng quá trình lên men trong sản xuất sữa chua Giảng viên :Phạm Thị Tuyết Mai Sinh Viên: Trịnh Thu Phương Lớp K39 BQCBNS Khoa Nông Học Nội dung Khái niệm Phân loại Nguyên liệu sản xuất sữa chua Qui trình sản xuất sữa chua Vai trò của sữa chua Sản xuất sữa chua Kefir Công nghệ sản xuất sữa chua Khái niệm: Sữa chua là sản phẩm của sự lên men sữa lỏng bằng sự để chua ngẫu nhiên dưới tác dụng của nhiều vi khuẩn sinh ra axit lactic khác nhau Phân loại Yaourt truyền thống (set type): - Sản phẩm có cấu trúc gel. - Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm Yaourt dạng khuấy(stirred type): Sữa nguyên liệu được xử lý, 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 uống(drinking type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá huỷ hoàn toàn. Sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hoá để phá huỷ cấu trúc gel của khối đông và giảm độ nhớt cho sản phẩm Yaourt cô đặc(concentrated yaourt) Huyết thanh sữa được tách ra khỏi sản phẩm Các nguyên liệu sản xuất sữa chua Chất tạo ngọt : đường kính, hoặc glucose Sữa: Về nguyên tắc có thể sử dụng các loại sữa động vật để làm sữa chua nhưng loại được sử dụng nhiếu nhất là sữa bò,có thể dùng sữa nguyên kem, sữa tách béo một phần hoặc sữa gầy Chất ổn định : gelatin,cacboxymethyl,cellulose… Hương liệu :cam, dâu, đào táo, … Dịch quả cô đặc : có thể dùng thêm cả màu và mùi tự nhiên hay nhân tạo để tăng cường Vi sinh vật: Streptococus salivarius subsp. Thermophilus (ST) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (LB) Các điều kiện của nguyên liệu sản xuất sữa chua Lượng vi sinh vật thấp Không chứa dư lượng thuốc kháng sinh, hoá chất vệ sinh, sữa ôi Không chứa các thể sống ăn vi khuẩn thường là các virus Không chứa các enzym Một vài nét về hai chủng vi sinh vật lên men sữa chua Streptococus thermophilus(ST) và Lactobacillus bulgaricus(LB) đều là hai chủng vi khuẩn lên men lactic đồng hình Nhiệt độ lên men tối ưu của ST là 400C-450C lượng acid tạo thành là 0.7% ,pH=4.32 Nhiệt độ lên men tối ưu của LB là 400C-450C, lượng acid tạo thành là 1.5%,pH=4.29 Hai chủng vi khuẩn này có thể phát triển độc lập nhưng khi nuôi cấy chung tốc độ sản sinh ra acid lactic cao hơn nhiều khi nuôi cấy riêng Chủng lên men lactic Qui trình sản xuất sữa chua Tóm tắt qui trình sản xuất Thu nguyên liệu :sữa tươi Kiểm tra chất lượng của sữa tươi Khử trùng trước Pasteur ở nhiệt độ thấp Chứa nguyên liệu vào bể lớn Chuẩn hoá Khử trùng Pasteur Đồng hoá Cấy men Giai đoạn ủ Làm lạnh Trộn hương liệu Đóng gói Bảo quản sản phẩm ở điều kiện lạnh :20-40C Qui trình sản xuất Chuẩn hoá :Nguyên liệu sữa trước khi lên men phải đạt được hàm lượng chất béo mong muốn Khử trùng Pasteur ở 950C trong 5 phút để đạt được điều kiện sau: -Tiêu diệt và hạn chế tối đa hệ vi sinh vật và các enzym có trong sữa -Biến tính và làm đông tụ đạm sữa tăng cường độ nhớt và kết cấu hỗn hợp Quá trình đồng hoá hỗn hợp :thực hiện ở 140-180 atm có tác dụng : -Trộn đều chất ổn định và các nguyên liệu khác -Tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm yaourt Làm lạnh Làm lạnh môi trường để ổn định cấu trúc gel của sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn Giai đoạn ủ: Quá trình ủ được thực hiện trong bồn lên men được giữ ở 430C trong 4-6 giờ Phân biệt sữa chua dạng động (strirrid type)và dạng tĩnh(set type) Sữa chua dạng tĩnh : Hỗn hợp nguyên liệu và men được đóng vào từng hũ, tuyp riêng lẻ. Quá trình lên men được thực hiện trong các bao gói riêng lẻ này. Sữa chua dạng động: Hỗn hợp nguyên liệu được lên men trong bồn lớn, sau khi quá trình lên men đạt mức mong muốn,khối sữa được bơm vào thiết bị làm lạnh để làm ngừng quá trình lên men,hương liệu,cốt trái cây được trộn vào . Qui trình sản xuất sữa chua dạng tĩnh Qui trình sản xuất sữa chua dạng động Sản phẩm yaourt Người ta đánh giá chất lượng yaourt thông qua ba nhóm chỉ tiêu cơ bản: Chỉ tiêu cảm quan:cấu trúc, màu sắc, mùi vị Chỉ tiêu hoá lý :tổng hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, độ chua… Chỉ tiêu vi sinh :Tổng số tế bào vi khuẩn lactic và các vi sinh vật nhiễm khác . Vai trò sữa chua Sữa chua là thực phẩm được chế biến từ sữa nên có chứa hàm lượng dinh dưỡng cao,các vitamin,khoáng chất. Được xem như thực phẩm hàng đâù trong việc bổ sung canxi có tác dụng chống bệnh loãng xương đặc biệt ở phụ nữ có thai, cho con bú. Sữa chua có tính acid cao (pH thấp khoảng 4.2 ) nên có tác dụng tiêu diệt một số vi khuẩn có hại trong hệ thống tiêu hoá và còn nhiều vai trò khác . Sản xuất sữa chua Kefir Nội dung I. Giới thiệu II. Hạt Kefir 1. Nguồn gốc 2. Thành phần hạt giống Kefir 3. Phương pháp chế biến và bảo quản giống Kefir III. Qui trình sản xuất sữa chua VI. Cơ sở khoa học của quá trình lên men V . Biến đổi các thành phần từ sữa tạo thành Kefir VI. Công dụng I.GIỚI THIỆU Sữa lên men Kefir là dạng thực phẩm mang giá trị dinh dưỡng cao. Vai trò: nó giúp tăng cường khả năng miễn dịch, giảm căng thẳng thần kinh, làm tan sạn mật, sạn thận, điều hoà huyết áp, làm ngưng sự tăng trưởng của tế bào ung thư và những lợi ích sức khoẻ khác mà cho đến nay vẫn còn được xem là những điều bí mật. Sản phẩm này tuy đã có mặt từ rất lâu trên thế giới, nhưng vẫn còn rất mới trên thị trường tiêu thụ Việt Nam.  1. Nguồn gốc - Cách đây hàng nghìn năm, Kefir được biết đến như một thứ nấm dùng chữa bệnh, nó xuất xứ từ cách nuôi riêng của các tu sĩ Ấn Tạng . Dân miền núi Caucasus thuộc nước Xô Viết cũ - nguyên quán của Kefir - đã bào chế nó từ sữa của các sinh vật khác nhau và Kefir được lên men tự nhiên trong những túi da thú Mãi đến những năm đầu của thế kỷ 20 hạt Kefir mới được sản xuất với số lượng nhỏ ở Moscow . Nguyên liệu để sản xuất Kefir có thể là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò. Theo Oberman H và Libudiziz Z (1998) đầu tiên người ta lên men sữa thành Kefir trong các túi bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi. Đến cuối thế kỉ 19, Kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng đông âu (Nga, Ucraina, Balan, Czech, Hungari...) và các nước vùng Scandinavia.. II.Hạt Kefir Đến 1950, một phương pháp sản xuất Kefir mới đã được công nhận về chất lượng đó là phương pháp lên men có khuấy trộn. - Hiện nay có hai loại Kefir, + Một loại có vị ngọt được lên men với nước trái cây và đường + Một loại được lên men từ sữa. - Hệ vi sinh vật sử dụng trong Kefir bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men. Chúng cùng phát triển cộng sinh trên môi trường sữa. Do đó sản phẩm Kefir có vị chua đặc trưng và thoảng nhẹ mùi nấm men. Hạt Kefir sau khi được vớt ra khỏi sữa (www.Kleibers.de/.../guido/4a_kefir_tibet.jpg) 2.Thành phần hạt giống Kefir + Hạt có màu từ trắng đến vàng nhạt + Hình dạng không ổn định và thường kết thành chùm với nhau tạo dạng tương tự hoa cauliflower với đường kính trung bình 0,3÷2 cm. + Tổ hợp giống vi sinh vật gắn với nhau bởi chất polisacharide, gồm vi khuẩn lactic (Lactobacilli, Lactococci, Leuconostoc..) và nấm men. Đôi khi còn tìm thấy vi khuẩn A.aceti và A.racens cùng với các vi sinh vật khác tổ chức thành khối cầu vi sinh vật . + hệ vi sinh vật trong Kefir là không gây bệnh có khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh như Salmonella hay Singella. Polisacharide vật chất hoà tan trong nước được biết là Kefiranofaciens và L. kefir sản sinh ra polisacharide này. + Ngoài tế bào vi sinh vật, hạt Kefir còn chứa Protein (chiếm khoảng 30% tổng chất khô) Carbohydrate (25÷50%).  phức protein Polisacharide béo. Thành phần hạt giống sấy khô đông lạnh với hàm ẩm 3,5% được tìm thấy bao gồm: béo 4,4%, tro: 12,1%, Muco-polisacharide (Kefiran): 45,7%, protein tổng số 34,3% gồm có: protein không hoà tan 27%, protein hoà tan 1,6% và acid amin tự do là 5,6%. Thành phần vi sinh vật Lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12% Riêng nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không lên men được đường lactose. Các loài nấm men lên men được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt Kefir. Ngược lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt Ảnh chụp hạt giống Kefir dưới kính hiển vi điện tử gồm vi khuẩn, nấm men, và các chất gian bào Các vi sinh vật có trong hạt Kefir (Oberman H và cộng sự, 1998) Giống vi sinh vật Loài Vi khuẩn Lactobacilli Lb. brivis Lb. cellobiosus Lb. acidepphilus Lb. Kefir Lb. casei ssp. alactosus Lb. casei ssp. rhamnosus Lb. helveticus. ssplactis Lb. delbruevii.ssp.lactic Lb. paracasei.ssp.paracasei Lb. casei Lb. lactis Lb. plantarum Lb. delbrueckii. ssp. hulgaricus Lb. fructivorans Lb. hilgardii Lb. kefiranofaciens Lb. kefirgarnum sp.nov Lb. parakefir sp.nov Streptococci S. thermophilus S. lactis S. filant S. durans Lactococci Lc. lactis.ssp.lactis Lc. lactis.ssp.lactis var diacetylactis Lc. lactis.ssp.cremoris Leuconostoc Leuc. mesesteroides.ssp.dextranicum Leuc. mesenteroides.ssp.cremoris Acetobacter Acetobacters casei Acetobacters rasens Nấm men Kluyveromyces K. lactis K. marxinnus. ssp. bulgaricus K.morxianus. ssp. Marxianus Sacchromyces S. lactis S. cerevisiae S. florentinus S. globosus S. unisporus S.carlsbergensis S. ssp. torulopsis holmii Candida C. kefir C. pseudotropicalis C. tenuis C. rancens Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự phát triển của một số vi sinh vật Lactococcus lactis Lactococcus cremoris Lactococcus diacetylactis Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus helveticus Lactobacillus casei Lactobacillus kefir Lactobacillus acidophilus Lauconotoc lactis Lauconotoc cremoris Bifidobacterium bifidum 29 ÷ 34 28÷32 30÷34 40÷42 43÷46 43÷46 30÷37 30 37 6,0÷6,5 6,0÷6,5 6,0÷6,5 6,0÷6,5 5,5÷6,0 5,5÷6,0 - - 5,5÷6,0 20÷27 25÷30 37÷41 5,5÷6,0 - - 3. Phương pháp bảo quản và chế biến giống - Hạt Kefir được gói trong giấy, sấy khô trong 36 – 48h ở nhiệt độ phòng, những hạt này vẫn có thể hoạt động tốt sau 12 – 18 tháng. Sau đó ngâm vào nước, lọc sạch và thả vào sữa để yên trong vài ngày, hạt Kefir sẽ hoạt động trở lại.  - Giống Kefir dẻo dai, chúng được nuôi trong sữa tươi và trữ ở nhiệt độ 40C. Sữa tươi được thay theo tuần.  - Đặt trong tủ đông một thời gian dài Hạt Kefir :14 ngày nếu trữ ở 40C Hạt Kefir và bảo quản hạt Kefir Quy trình sản xuất men giống Kefir Sữa tươi tiệt trùng Cấy men - Hạt Kefir(5%) Lên men (pH = 4,5) Lọc thô Men giống Kefir Môi trường chuẩn bị giống: Sữa tươi, sữa gầy hoặc sữa hoàn nguyên. Hàm lượng chất khô trong môi trường khoảng 11÷12%. Sữa được thanh trùng ở 90÷950C /30÷45 phút sau đó đưa về 22÷240C để chuẩn bị cấy giống. Cấy giống : lượng ban đầu 5% theo khối lượng, Quá trình nhân giống cũng được thực hiện ở nhiệt độ phòng (23÷250C) . Do hạt Kefir có kích thước lớn nên chúng thường bị chìm xuống dưới đáy nên cần phải khuấy trộn môi trường trong thời gian 10÷15 phút sau mỗi 2÷5 giờ . Quá trình nhân giống kết thúc khi pH môi trường giảm xuống còn 4,5. Thường là 20h nuôi cấy Qui trình sản xuất men giống KEFIR  Lọc: Rửa trong nước vô khuẩn ở nhiệt độ thấp (6÷10 oC) để loại bỏ tạp chất bám trên bề mặt hạt (có thể sử dụng sữa gầy vô trùng để rửa hạt) Bảo quản trong nước vô khuẩn hoặc dung dịch muối NaCl 0,9%. Dịch thu được sau quá trình lọc thô chứa các vi khuẩn lactic và nấm men sử dụng để cấy giống vào môi trường sữa nguyên liệu để sản xuất Kefir. Thành phần hoá học của sữa: đường lactose, chất béo, protein, vitamin, hormone, chất khoáng, và các hợp chất khác. IV.Quy trình chế biến sữa chua Kefir Sữa tươi Phối chế Cấy giống Lên men Phối chế (điều vị) Đóng hộp Bảo quản (4-60C) Men giống Kefir Ủ chín 1.Nguyên liệu:  Sữa có chất lượng cao( sữa dê, sữa cừu, sữa bò).Thanh trùng ở nhiệt độ 95oC trong 5 phút.Hàm lượng chất béo từ2,5÷3,5%.2. Phối chế:  Sữa nguyên liệu được bổ sung thêm đường lactose và dịch dâu nhằm tạo điều kiện tối ưu cho vi khuẩn lactic phát triển và tạo hương vị đa dạng cho sản phẩm. 3. Cấy giống:  Giống kefir được chuẩn bị theo quá trình sản xuất men giống. V.Quy trình chế biến sữa chua Kefir 4. Lên men: nhiệt độ lên men 25÷300C, thời gian: 12 – 18h vi khuẩn lactic sẽ chuyển đường lactose thành acid lactic, một số loại nấm men sử dụng đường lactose sẽ chuyển hoá lactose thành ethanol và khí CO2. Hình thành các sản phẩm phụ từ hai quá trình lên men lactic và ethanol, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên hương vị của sản phẩm 5. Ủ chín: làm lạnh đến 14÷160C khoảng 12 - 14h đến khi sản phẩm đạt đến độ chua yêu cầu 6. Điều vị :sau khi lên men, sản phẩm sẽ có độ nhớt tương đối cao nên cần bổ sung thêm đường saccharose để sản phẩm được cấu trúc và hương vị mong muốn.7. Đóng hộp :thực hiện trong điều kiện vô trùng để hạn chế vi sinh vật từ môi trường bên ngoài nhiễm vào sản phẩm.8. Bảo quản: sản phẩm hình thành được bảo quản ở nhiệt độ 4-6oC,hạn dùng 1-2 tuần.Trong quá trình bảo quản hệ vi sinh vật kefir vẫn hoạt động làm thay đổi chỉ tiêu lý hoá (độ chua, nồng độ rượu)và chỉ tiêu cảm quan(mùi, vị...)của sản phẩm. 1.LÊN MEN LACTICLên men đồng hình + quá trình chuyển hoá đường thành acid lactic nhờ các vi sinh vật hiếu khí.Lên men dị hình: + con đường pentosophosphat tạo ra lactat, ethanol và axetat+ 1 ATP V. Cơ sở khoa học của quá trình lên men  Lactose Glucose Galactose Sản phẩm trung gian Acetaldehyde C2H5OH CH3CHO Axit Pyruvic Acetoin   CH3COCOOH +1/2O 2 CH3COCHOHCH3 +CO2,CH3CHO Diaxetyl CH3COCOCH3 CH3COOH -2H2 Axit lactic axit lactic CO2 + CH3COOH + 2H2 +2H2O +1/2O2 +2H2 Lên Lên men dị hình Men đồng hình Sơ đồ tóm lược chuyển hoá các chất trong quá trình lên men sữa A Sacch. cerevisiae Kluyveromyces Streptococus Lactobacillus 2.LÊN MEN ETHANOLLà quá trình biến đổi đường thành rượu và CO2: bởi các nấm men thuộc giống SACHAROMYCES và KLUYVEROMYCES.  ĐƯỜNG HEXOSE ACID PYRUVIC ACETALDEHYDE ETHANOL   PTTQ của quá trình lên men trong môi trường pH acid: C6H12O6 + 2ADP +2PI 2 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP  - Ngoài ra nấm men còn tạo ra các sản phẩm phụ , được chia làm 4 nhóm: GLYXEROL CÙNG RƯỢU BẬC CAO, ALDEHYDE, ACID HỮU CƠ VÀ ESTER.  TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL, NHIỀU ACID HỮU CƠ ĐƯỢC TẠO THÀNH (THE MOLL, 1990). ACID CITRIC, MALIC, ACETIC, LACTIC... VI.Biến đổi các thành phần từ sữa tạo thành Kefir Thành phần Chú thích Chất béo Phụ thuộc nguồn sữa ban đầu (bò, dê...) và lượng béo của sữa được dùng (nguyên béo, tách béo một phần hay không béo) Lactose Hình thành bởi vi khuẩn lactic. Trên 100 g sản phẩm sữa Kefir có 0,6÷1 g Protein Chiếm 3÷3,4 g/100 sản phẩm sữa Kefir Ethanol Sản sinh bởi nấm men nếu dùng men: lượng cồn là 0,01÷0,1/100 g sữa, nếu dùng hạt Kefir lượng cồn là 0,02÷1,8 g/100 g sữa Hợp chất thơm Acetaldehyde, diacetyl, acetone góp phần vào hương của sản phẩm Vitamin Các acid hữu cơ khác Axetic, fomic, propionic, Succinic, pyruvic, iso butyric, caproic, acid lauric… góp phần tạo hương cho Kefir CO2 VII. GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG - CHỨA NHIỀU KHOÁNG CHẤT VÀ NHỮNG ACID AMIN CẦN THIẾT GIÚP CHỮA BỆNH VÀ DUY TRÌ CÁC CHỨC NĂNG CHO CƠ THỂ. CÁC PROTEIN HOÀN CHỈNH TRONG KEFIR ĐƯỢC TIÊU HOÁ HOÀN TOÀN - KEFIR RẤT GIÀU CA VÀ Mg, PHOSPHO,  - GIÀU VITAMIN B12, B1 VÀ VITAMIN K. NẾU DÙNG KEFIR MỘT CÁCH THƯỜNG XUYÊN SẼ CÓ NHIỀU LỢI ÍCH RẤT LỚN.  CHỮA TRỊ ĐƯỢC CÁC BỆNH RỐI LỌAN ĐƯỜNG TIÊU HÓA, BỆNH ĐAU THẮT DẠ DÀY, VIÊM RUỘT MÃN TÍNH VÀ NHỮNG BỆNH VỀ GAN, MẬT THẬN, BÀNG QUANG.  CHỨA NHIỀU CHẤT CẦN THIẾT NHƯ: ĐƯỜNG SỮA, KHOÁNG CHẤT, VITAMIN, BÉO. VỊ CHUA VÀ MEN CỦA KEFIR GIÚP DỄ DÀNG TIÊU HÓA NHỮNG THỨC ĂN KHÁC.  KEFIR CHỨA MỘT LƯỢNG KHỔNG LỒ NHŨ KHUẨN ĐỐI KHÁNG VỚI NHỮNG VI TRÙNG GÂY BỆNH.  Tài liệu tham khảo gigiggggggggggggggg