Tài liệu Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất sữa chua bắp

Chương :2 Tổng quan Chương: 1 GIỚI THIỆU 1 Chương :2 Tổng quan 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. Để góp phần đa dạng hóa các sản phẩm từ sữa thì sữa chua là một trong những sản phẩm được biết đến khá rộng rãi. Ngoài cung cấp chất dinh dưỡng thì sữa chua cũng rất tốt cho cơ thể nhờ hệ vi sinh vật có lợi có trong sữa chua. Sữa chua là sản phẩm lên men nhờ nhóm vi khuẩn lactic giúp tăng cường hệ miễn dịch cho cơ thể và ngăn ngừa bệnh tật. Đặc biệt, sữa chua dễ hấp thụ hơn sữa tươi do quá trình lên men, chuyển hoá đường lactose thành loại đường dễ hấp thụ. Sữa chua có hương vị thơm ngon đặc trưng là do quá trình lên men phụ tạo hương cho sản phẩm như diacetyl, aceton, acetaldehyde và một số ester khác…Sữa chua là một trong những thực phẩm đặc biệt tốt và phù hợp để dùng mỗi ngày cho tất cả mọi đối tượng: từ trẻ em, người già, người mới ốm dậy, phụ nữ đến nam giới. Sữa chua cung cấp lượng lớn vitamin nhóm B, vitamin PP, …, một lượng lớn vi khuẩn lactic mà những vi khuẩn này khi vào ruột sẽ cạnh tranh với vi khuẩn gây thối có trong ruột già làm hạn chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối. Sữa chua cũng giúp tăng cường sức đề kháng, ngăn ngừa và giảm bớt các triệu chứng của bệnh đường ruột, đem lại một cơ thể và vóc dáng khoẻ mạnh. Do các đặc tính trên mà người tiêu dùng trên thế giới cũng như tại Việt Nam ngày càng ưa chuộng các sản phẩm từ sữa chua [6]. Các tính năng của bắp được mọi người biết đến từ rất lâu nhờ các thành phần dinh dưỡng, vitamin và khoáng chất có trong bắp như: folate, vitamin nhóm B, magnesium… giúp giảm thiểu các bệnh cho cơ thể và đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa carbohydrate, protein và lipid. Nhằm tăng cường vitamin nhóm B trong sữa chua và đa dạng hóa sản phẩm tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua bắp” [9]. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.  Khảo sát nguyên liệu.  Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa dịch bắp. Khảo sát tỷ lệ bắp : nước. Khảo sát sự ảnh hưởng tỷ lệ enzyme đến thời gian thủy phân.  Khảo sát tỷ lệ pectin bổ sung đến cấu trúc sản phẩm.  Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men như: 2 Chương :2 Tổng quan - Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến quá trình lên - men. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống vi khuẩn lactic đến quá trình lên men. - Ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình lên men. - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men.  Khảo sát tỉ lệ phối trộn dịch bắp thích hợp cho sản phẩm. - Khảo sát tỷ lệ dịch bắp phối trộn. 3 Chương :2 Tổng quan Chương: 2 TỔNG QUAN 4 Chương :2 Tổng quan 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU. 2.1.1 Sữa. Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu, sữa có đầy đủ các hợp chất cần thiết cho cơ thể. Các thành phần của sữa mẹ và sữa động vật khác nhau đều sử dụng được nhưng chúng ta đã quen sử dụng sữa bò. Đa phần các quốc gia trên thế giới đều dùng sữa bò, trong đó có Việt Nam. Từ sữa tươi người ta có thể chế biến thành nhiều loại sản phẩm khác nhau trong đó có 5 ngành sản xuất chính: o Sản suất sữa tươi thanh trùng và tiệt trùng. o Sản xuất sữa đặc. o Sản xuất sữa chua. o Sản xuất sữa bột. o Sản xuất bơ-phomat. Dưới dạng các sản phẩm khác nhau giá trị dinh dưỡng của sữa tăng lên rất nhiều, sữa mang lại cho chúng ta sự sản khoái, ngon miệng và đặc biệt giúp cơ thể phát triển, tăng cường sức lao động và trí tuệ [3]. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, ngành chế biến sữa ngày càng phát triển và đa dạng hóa chủng loại sản phẩm, góp phần khẳng định sữa là một phần tất yếu, giữ vị trí quan trọng trong cuộc sống. 2.1.1.1 Thành phần hóa học của sữa [3]. Hàm lượng và thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong khoảng rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống, điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi…Sữa là một trong những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Trong sữa bò tươi có gần 100 chất khác nhau, ngoài những hợp chất cơ bản như: protein, lipid, glucid, còn có các thành phần khác như vitamin, khoáng, enzyme, chất khí…đặc biệt là có chứa một số chất miễn dịch và hormone kích thích. 5 Chương :2 Tổng quan Ngoài ra trong sữa còn có chứa 10 loại acid không thay thế, 19 loại acid béo, 25 loại muối khoáng, 12 loại vitamin, 4 loại đường…và rất nhiều nước [3]. Bảng 2.1: Thành phần hóa học của sữa bò [3]. Thành phần Protein Casein Whey protein Chất béo  Đơn vị 3,5% 2,8% 0,7% 3,7% Thành phần Cacbonhydrat Tro Khoáng Đơn vị 4,8% 0,7% 8-10g/l Nước: Chiếm một tỉ lệ lớn từ 85,5 – 89,5% tùy theo từng loại sữa. Nước ở dạng tự do là chủ yếu. - Nước tự do: nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nó có thể tách ra được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô. - Nước liên kết: nước liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4%.  Lipid: Các lipid có trong sữa thường là những lipid đơn giản được gọi là chất béo. Chất béo bao gồm 2 loại: lipid đơn giản và lipid phức tạp. Chất béo trong sữa chứa khoảng 96% triglycerides, phần còn lại là acid béo tự do, các mono-acid diglyceride, các phospholipid, sterols, và hydrocarbon. Lớp váng sữa trên bề mặt có nhiều thể hình cầu kích thước khác nhau nổi tự do trong sữa, mỗi thể cầu được bao bọc bằng một màng mỏng. Thể cầu mỡ này có màng bao từ protein và các phosphatide (rất bền) có tác dụng bảo vệ giữ cho chúng không bị phá hủy bởi các enzyme trong sữa, đường kính cầu mỡ 0,1÷20μm (trung bình 3÷4 μm), có 3000 đến 4000 triệu cầu mỡ/1ml sữa, là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925g/cm3) và có xu hướng nổi lên bề mặt. Phần còn lại ngoài các cầu mỡ là sữa gầy. Vì tỷ trọng của chất béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽ nổi lên trên mặt nước và tạo thành váng sữa. Khi đó sữa tồn tại dưới hai pha tách 6 Chương :2 Tổng quan biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid, pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm nước và một số chất hòa tan trong sữa như lactose, khoáng, vitamin, protein… Bảng 2.2: Thành phần các acid béo trong sữa [4]. Các acid béo no Số nguyên tử carbon Tỷ lệ so với tổng số % Butiric 4 3,0-4,5 Caproic 6 1,3-2,3 Caprillic 8 0,8-2,5 Capric 10 1,8-3,8 Lauric 12 2,0-5,0 Miristic 14 7,0-11,0 Palmitic 16 25,0-29,0 18 18:2 7,0-13,0 30,0-40,0 Linoleic 18:2 2,0-3,0 Linolenic 18:3 1,0 Stearic Không no Oleic Phosphatide và glycolipide: đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành các màng cầu mỡ. Trong thành phần gồm các acid béo hòa tan trong chất béo và loại hòa tan trong nước, hàm lượng từ 0,031 - 0,05.  Protein: Protein là một trong những hợp chất quan trọng của sữa. Trong sữa có nhiều loại protein khác nhau. Protein có trạng thái keo không bền, casein chiếm 75 - 80 protein trong sữa. Protein hòa tan chiếm 15 25 trong sữa gồm β-lactoglubin, α-lactalglubin, proteose-pepton, Immunoglobulin, Serum-albumin. Bảng 2.3: Tỷ lệ của casein và protein hòa tan [ 5]. Protein tổng Casein (78 – 85%) (ở dạng micelle) Protein hòa tan (15 – 22%) (ở dạng phân tử) 7 Chương :2 Tổng quan Loại casein Tỉ lệ so với tổng số Loại whey protein Tỉ lệ so với tổng số protein (protein hòa tan) protein Casein s 45 –55 % -lactoglobulin 7 – 12% Casein  25 – 35% -lactalbumin 2 – 5% Casein  8 – 15% Proteo-pepton 2 – 6% 3 – 7% Imunoglobulin 1,9 – 3,3% Casein  Serum albumin Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa. Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26g cho 1 lít sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate). Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành [3]. Khi pH giảm (do kết quả của quá trình lên men tạo acid lactic hoặc acid được chủ động đưa vào), các ion H+ của acid sẽ liên kết với micelle casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của micelle casein. Khi tới giới hạn, các micelle casein sẽ đông tụ (tạo thành gel). Theo lý thuyết, điểm đẳng điện pI của casein là 5,1 – 5,3. Trong dung dịch hỗn hợp nhiều thành phần của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4,5 – 4,7. Khi cho dư acid (hoặc khi quá trình lên men quá dài, sữa có độ chua cao) pH của sữa nhỏ hơn pH đẳng điện của casein ( pI ), một phần casein sẽ bị tái hòa tan vào dung dịch sữa [ 3].  Protein hòa tan (whey protein) [1]: Phần protein nổi trên mặt sữa sau khi kết tủa ở pH 4.6 được gọi là whey protein. Whey protein gồm: β-lactoglobulin ( β-Lg ), α-lactalbumin ( α-La ), serum-albumin, immunoglobulin, proteose-pepton. Các phân tử protein hình cầu này hòa tan nhiều trong nước hơn Casein và dễ bị biến tính nhiệt. Mức độ biến tính tăng theo hàm lượng nước chứa trong whey protein. 8 Chương :2 Tổng quan + ß-Lactoglobulins: có dạng hình cầu, có cấu trúc bậc 2 gồm 10 ÷ 50% xoắn α, 20 ÷ 30% lá xếp, 50 ÷ 60% vòng cung β và phần còn lại là cấu trúc không trật tự. Trong nhóm này có 8 loại gen khác nhau, chiếm hơn ½ tổng số trong whey protein. + α-Lactalbumins: là protein hình cầu và là một metalloprotein, trong mỗi phân tử có chứa 1 nguyên tử Ca. Đây là một protein có giá trị dinh dưỡng cao. + Peptone-protose: bao gồm những phân đoạn protein khác nhau. Chúng là sản phẩm thủy phân từ β-casein bởi plasmine. + Immoglobulin: trong số các immoglobulin, IgG được tìm thấy với hàm lượng cao nhất. Nó có chức năng chống nhiễm trùng đường ruột. + Serum-albumin: là một protein phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu và không đặc trưng cho sữa. Ngoài ra trong sữa còn có các protein màng (membrane protein) với hàm lượng rất thấp. Chúng tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, góp phần làm ổn định hệ nhũ tương có trong sữa.  Lactose: Là một disaccharide hay còn gọi là đường sữa (5 - 8). Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng: o Dạng  - lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử  - lactose ngậm một phân tử nước). o Dạng  - lactose anhydrous C12H22O11 ( phân tử  - lactose khan).  Các chất khoáng: Trong sữa chứa rất nhiều loại khoáng, gồm 25 nguyên tố nhóm đa lượng và 10 nguyên tố nhóm vi lượng. Hàm lượng khoáng dao động trong khoảng từ 8 – 10 g/l. Bảng 2.4: Hàm lượng chất khoáng vi lượng trong sữa [4]. Thành phần Fe Co mg/kg 0,1-0,6 0,11 Thành phần Zn Cu mg/kg 0,48-3,0 0,05-0,4 9 Chương :2 Tổng quan Mn Pb 0,06 0,02-1,2 I 0,05-0,2 Bảng 2.5: Hàm lượng chất khoáng đa lượng trong sữa. Thành phần K Ca Na Mg  mg/l 1500 1200 500 120 Thành phần P Cl S mg/l 3000 1000 100 Vitamin [4]: Số lượng và hàm lượng vitamin trong sữa phụ thuộc nhiều yếu tố như: thức ăn, điều kiện chăn nuôi, loại giống, độ tuổi của gia súc. Trong sữa bò có nhiều loại vitamin, như nhóm vitamin hòa tan trong chất béo (vitamin A, B, E, K…), nhóm vitamin tan trong nước (B1, B2, B12, C, PP…). Bảng 2.6: Hàm lượng các vitamin trong sữa [4].  Vitamin A (retinol) mg/l 0,3 D (cansiferol) 0,001 E (tocoferol) 1,4 B1 (thiamin) 0,4 B2 (lactoflavin) 1,7 B6 (pyridoxine) 0,5 B12 (xianocobal amin) 0,005 B3 (nicotiamin) 1 B5 (acid pantothenic) 3 C (acid ascorbic) 20 H (biotin) 0,04 M (acid folic) 0,05 Các chất khác [3]: Sắc tố trong sữa: Sữa có màu ngà vàng là do sự có mặt của nhóm carotenoid mà đại diện là caroten. Sữa có màu xanh là do có chứa chlorophylle. Màu xanh vàng của nước sữa (whey) là do sắc tố riboflavin 10 Chương :2 Tổng quan (vitamin B12). Màu trắng của sữa là do sự khếch tán ánh sáng bởi các micelle protein. Các chất khí: Trong sữa có chứa các chất khí chủ yếu là CO2 (57 70), O2 (5 - 10), NO2 (20 - 30). Các hợp chất hóa học: Những hợp chất này có mặt là do người ta trộn vào thức ăn, trị bệnh cho gia súc (thuốc kháng sinh), làm vệ sinh chuồng trại (javen…), nhiễm vào sữa qua tay người vắt sữa, dụng cụ chứa sữa…gây độc cho người sử dụng. Các chất miễn dịch: Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng chúng đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể. Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủy ở nhiệt độ 65  70oC. Các chất miễn dịch trong sữa bao gồm antioxin, opsonin, bacterilyzin, precipitin, aglutimin. Ngoài ra sữa còn chứa một lượng nhỏ bạch cầu. 2.1.1 2 Tính chất lý hóa của sữa [3]. Sữa là một dung dịch keo gồm 3 pha: dung dịch thực, dung dịch huyền phù, dung dịch nhũ tương cùng tồn tại đồng thời. o Dung dịch thực: gồm các chất như lactose, muối khoáng, các vitamin cùng hòa tan. o Dung dịch huyền phù: chủ yếu là protein và các chất tham gia liên kết như lipoprotein. o Dung dịch nhũ tương: chủ yếu là chất béo ở dạng các cầu mỡ. Bảng 2.7: Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [5]. Đại lượng Đơn vị đo Giá trị pH - 6,5÷6,7 Độ chua 0 15÷18 Tỷ trọng g/cm3 D 1,028 ÷ 1,036 Đại lượng Đơn vị đo Thế oxi hóa V khử Sức căng bề dynes/c mặt ở 200C m Độ dẫn điện Giá trị 0,10 ÷ 0,20 50 1/ohm.c 0,004÷0,0 m 05 11 Chương :2 Tổng quan Điểm đông đặc 0 C 0,54 ÷-0,59 Nhiệt dung riêng Cal/g.0c  Độ nhớt: Giá trị độ nhớt trung bình của sữa là 1,8cP (centipoa). Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì độ nhớt càng cao. 2.1.1.3 Hệ vi sinh trong sữa [3]. Trong cơ thể động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa vi sinh vật. Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa mới vắt đựng trong các bình chứa phát hiện ra rất nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau. Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: bầu vú của động vật cho sữa, người vắt sữa, thiết bị vắt sữa, thiết bị chứa sữa, môi trường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa…  Vi khuẩn lactic: Rất phổ biến trong tự nhiên, thường được tìm thấy trong các loại rau quả và trong hệ thống đường ruột của động vật…Vi khuẩn lactic thường có dạng hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẻ hoặc tạo thành chuỗi, Gram (+). Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu dao động trong khoảng 27÷470C. Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp năng lượng ATP từ cơ chất lactose. Acid lactic là một trong những sản phẩm được sinh ra từ quá trình tổng hợp năng lượng trên. Dựa vào nhóm sản phẩm được tổng hợp từ quá trình trao đổi năng lượng, người ta chia vi khuẩn lactic thành 2 nhóm: - Nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình (lên men đường thành acid lactic với tỉ lệ 85 –95%). - Nhóm vi khuẩn lactic lên men dị hình (sinh ra acid lactic 50%, khí CO2 20 –25%, ethanol và acid acetic 20 – 25%).  Vi khuẩn Colifom. Được tìm thấy trong đường ruột hệ tiêu hóa động vật và trong phân. Coliform thuộc nhóm vi khuẩn gram âm, kỵ khí tùy tiện, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu khoảng 30 ÷ 34oC. Trong sữa, chúng phá hủy protein của sữa, dẫn đến làm giảm hương vị của sữa. Ở nhiệt độ 72 ÷ 75oC trong khoảng thời gian 15÷ 20 giây coliform sẽ bị tiêu diệt. 12 0,933÷0,9 54 Chương :2 Tổng quan  Vi khuẩn sinh acid butyric (clostridium). Đươc tìm thấy trong đất, trên thực vật, trong phân…Do đó chúng dễ bị nhiễm vào sữa. Là vi khuẩn gram dương, không hình thành bào tử, không di động, phát triển trong môi trường yếm khí, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 30oC. Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75oC trong thời gian 20 giây.  Vi khuẩn propionic (giống propionibacterium). Được tìm thấy trong dạ cỏ và đường ruột của nhóm động vật nhai lại, trong đất…Là vi khuẩn gram dương, không hình thành bào tử, không di động, phát triển trong môi trường yếm khí, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 30oC. Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75oC trong thời gian 20 giây.  Vi khuẩn gây thối. Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là Pseudomonas, Brevibacterium, Bacillus, Achromobacter, Micrococcus…Chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm hiếu khí lẫn kỵ khí.  Nấm men. Nấm men thuộc cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, hình elip, hình bầu dục, hình dài. Tế bào nấm men có kích thước lớn gấp từ 5 ÷ 10 lần tế bào vi khuẩn. Nấm men có thể sinh sản bằng cách nảy chồi, phân đôi hay sinh sản bằng bào tử. Nấm men phát triển tốt ở pH 4,5 ÷ 5, nhiệt độ 20 ÷ 30oC. Các tế bào nấm men thường không phát triển ở nhiệt độ dưới 00C hoặc trên 470C. Các tế bào sinh trưởng của nấm men sẽ bị tiêu diệt ở nhiệt độ 52 ÷ 580C. Các bào tử có thể còn sống nhưng chúng sẽ bị tiêu diệt khi nâng nhiệt độ lên 60 ÷ 62oC trong vài phút. Các loài nấm men chính có trong sữa là: Saccharomyces, Mycorderma và Torula.  Nấm sợi. Hầu hết các nấm sợi đều thuộc loại hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 200C ÷ 300C. 13 Chương :2 Tổng quan Một số loại nấm sợi thường gặp trong sữa: Pennicillium camembertti, Rhizipus stolonifer, Geotrichum candium… 2.1.1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ trên thế giới và Việt Nam [17]. Theo số liệu điều tra, hiện tại doanh số sữa chua - sữa tươi tại Pháp là 80 - 20, tại Singapore là 70 - 30, tại Thái Lan là 50 - 50, trong khi ở Việt Nam, sữa chua mới chỉ có doanh số bằng 20% sữa tươi. Trên thị trường Việt Nam hiện có 6 doanh nghiệp đầu tư sản xuất sản phẩm sữa chua, bao gồm cả sữa chua ăn và sữa chua uống Theo một khảo sát của tổ chức chuyên nghiên cứu thị trường Euro Monitor, Vinamilk chiếm hơn 80% thị phần sữa chua tại Việt Nam trong năm 2009. Bản báo cáo thường niên của Vinamilk cho thấy, doanh thu năm 2009 của Công ty tăng 29% so với năm 2008. Năm 2008, sữa chua đã chiếm 12% tổng doanh thu nội địa của Vinamilk, cuối năm 2009 tăng lên 15 - 17% và đạt tỉ lệ tăng trưởng 51,7% so với năm 2008. Yakult đã vào thị trường Việt Nam từ năm 2006 và doanh số bán hàng từ đó đến nay tăng trưởng rất nhanh. Năm 2007, mức tiêu thụ trung bình khoảng 3.000 chai/ngày, một năm sau đã tăng gần gấp 4 lần (11.000 chai/ngày), năm 2009 gần gấp đôi (20.000 chai/ngày) và hiện nay là 40.000 chai/ngày. So với cách đây 2 năm, thị trường sữa chua đã tăng cả về số lượng nhà sản xuất, số lượng và chủng loại sản phẩm. 2.1.2 BẮP. 2.1.2.1 Giới thiệu chung.  Nguồn gốc, phân loại, tên gọi: Tên khoa học: Zea mays L. Bắp còn được gọi là ngô hay bẹ. Là một loại cây lương thực được thuần canh tại khu vực Trung Mỹ, nguồn gốc từ khu vực thung lũng sông 14 Chương :2 Tổng quan Balsas ở miền nam Mexico và sau đó lan tỏa ra khắp châu Mỹ. Sau thế kỷ 15, 16 bắp được mọi người trên thế giới biết đến rộng rãi hơn [14]. Bảng 2.8: Phân loại khoa học giống bắp Phân loại khoa học Giới Plantae Ngành Hạt kín Bộ Poales Họ Poaceae Chi Zea Loài Z.mays Hình 2.1: cây bắp. 15 Chương :2 Tổng quan  Đặc điểm sinh lý [14]. Thân cây bắp trông tương tự như thân cây của các loài tre và các khớp nối (các mấu hay mắt) có thể cách nhau khoảng 20 – 30 cm. Lá dài 50 – 100 cm và rộng 5 - 10 cm. Thân cây cao 2 – 3 m. Từ các đốt ở phía dưới thân sinh ra một số rễ con. Các bẹ bắp là các cụm hoa cái hình bông, được bao bọc trong một số lớp lá. Râu ngô là các núm nhụy dài, ban đầu màu xanh lục và sau đó chuyển dần sang màu hung đỏ hay hung vàng. Bắp là loại thực vật cần thời gian ban đêm dài và ra hoa trong một lượng nhất định ngày nhiệt độ tăng trưởng > 10 °C (50 °F) trong môi trường mà nó thích nghi. Trên đỉnh của thân cây là cụm hoa đuôi sóc hình chùy chứa các hoa đực, được gọi là cờ. Mỗi râu bắp đều có thể được thụ phấn để tạo ra một hạt bắp trên bắp. Vào cuối mỗi vụ mùa, các hạt bắp cũng khô và cứng, rất khó ăn. Các hạt bắp có kích thước cỡ hạt đậu Hà Lan. Mỗi trái bắp dài khoảng 10 – 25 cm, chứa khoảng 200 - 400 hạt. Các hạt có màu như ánh đen, xám xanh, đỏ, trắng và vàng. 2.1.2.2 Thành phần hóa học của bắp [11]. Hột bắp chứa flagellat, abscisin, protein (7-12%) cùng lysin (1,84,45%) và tryptophan (0,4-1,0%) tùy theo loại hột, protein chính của bắp là zein. Phần chính protein-polysaccharid trong vỏ hột là hydroxyprolin và những amin acid: serin, threonin. Đặc biệt bắp chứa một hàm lượng lớn vitamin nhóm B như: B1, B3, B2, B6, B9…mức chịu tác dụng nhiệt của vitamin nhóm B tương đối ổn định. Khi nhiệt độ cao hơn 800C các vitamin này mới bị biến đổi. Bảng 2.9: giá trị dinh dưỡng có trong 100g bắp [9]. Thành phần Đơn vị Thành phần Đơn Thành phần vị 16 Đơn vị Chương :2 Tổng quan Cacbohydrat 19g Thiamin (Vit. 0,2 mg Kali 270 mg Chất béo 1,2g B1) Niacin (Vit. B3) 1,7 mg Caxium 7mg Protein Vitamin A Sắt 3,2g 10 μg 0,5 Folat (Vit. B9) Vitamin C Magiê 46 μg 7 mg 37 mg Vit. B2 0,11 mg Trong chất béo của bắp có 50% là axit linoleic, 31% là axit oleic, 13% là axit panmitic và 3% là stearic. Bắp chứa rất ít canxi nhưng nhiều photpho. Khoáng chất, kim loại trong bắp là Na, K, Mg, Ca, Fe, P, S và Cl. 2.1.2.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ bắp và các sản phẩm từ bắp.  Tình hình sản xuất và tiêu thụ: - Năm 1991, diện tích trồng bắp lai chưa đến 1% trên hơn 400 nghìn ha trồng bắp, nhưng đến 2007 diện tích trồng bắp chiếm hơn 95% trong số 1 triệu ha và nhanh chóng vượt lên bằng sản lượng bắp thế giới.  Một số sản phẩm từ bắp: - Bao bì: Đặc điểm quan trọng nhất là sau khi sử dụng, bao bì từ bột bắp sẽ tự phân hủy trong môi trường. Nếu chôn xuống đất có độ ẩm cao thì thời gian phân hủy bao bì khoảng 6 tháng. Sản phẩm làm từ bột bắp này chịu được nhiệt độ cao 1500C hoặc ở độ lạnh - 400C. Có thể tự tiêu hủy trong khoảng 20 ngày. Có thể tận dụng hầu hết các bộ phận của cây bắp để chế biến nhựa sinh học. . Do vậy, thiên nhiên sẽ trở nên sạch hơn rất nhiều với một cuộc cách mạng nhỏ trong lĩnh vực hóa học chất dẻo [17]. - Góp phần ngăn ngừa những triệu chứng bệnh lý của động mạch: 17 Chương :2 Tổng quan Râu bắp là một vị thuốc quen thuộc trong dân gian nhằm làm tăng sự bài tiết mật và làm tăng lượng nước tiểu trong các chứng bệnh viêm túi mật, tắt túi mật hoặc phù thủng trong những bệnh về tim thận. Các loại ngủ cốc giàu chất xơ như bắp, lúa mạch đen, gạo lứt đã cải thiện tình trạng mỡ trong máu, làm giảm nguy cơ bệnh tim mạch và tai biến mạch máu não [9]. - Bắp kích thích tiêu hoá và giúp tăng cường chuyển hoá cơ bản: Thành phần của bắp nguyên hạt bao gồm nhiều sinh tố tự nhiên nhóm B như B1, B2, B6, Niacin và một số khoáng chất cần thiết khác cho cơ thể. Bắp là một trong những nguồn Carbohydrat được khuyên dùng cho những bệnh nhân tiểu đường. 2.1.3. Pectin [11]. Pectin là một loại phụ gia dùng trong ngành thực phẩm, được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ.  Cấu tạo: Polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl của acid pectic. Acid pectic là 1 polymer của acid D-galcturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside. Một chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử galacturonic tạo thành một phân tử pectin M= 10000 -100000. Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử: - HMP (High Methoxyl Pectin): DE > 50% hay MI >7%. - LMP (Low Methoxyl Pectin) : DE ≤ 50% hay MI ≤ 7%. Khả năng tạo gel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi pectin và mức độ methoxyl hóa. HMP: tạo gel bằng liên kết hydro  - Điều kiện tạo gel: Đường >50%; pH = 3-3,5; [Pectin] = 0,5-1% Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy làm giảm mức độ hydrat hóa - của phân tử pectin trong dung dịch. pH acid trung hòa bớt các gốc COO-, làm giảm độ tích điện của các phân tử. 18 Chương :2 Tổng quan LMP: tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+.  - Điều kiện tạo gel: Khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1%, không cần đường và acid. 2.1.4 Enzyme amylase [11]. Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật . Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước: RR’ + H-OH -> RH + R’-OH Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen. • Giai đoạn 1 (dextrin hóa): Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp • Giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ): Dextrin phân tử thấp bị thủy phânà tetra và trimaltose (không cho màu với iod) thủy phân rất chậmà disaccharide và monosaccharide. Amylose phân giải nhanhà oligosacharide à poliglucose (gồm 6-7 gốc glucose) bị phân cáchà mạch polyglucose colagen ngắn àMaltose à maltotriose à maltotetrose.  - Nguồn thu: Động vật: Enzyme amylase có trong tụy tạng của động vật. Thực vật: đại mạch, lúa, bắp… Vi sinh vật: o Giống nấm sợi Aspergillus, rhizopus. o Nấm men và giả nấm men thuộc các giống Candida, Saccharomyces, Endomycopsy, Endomyces cũng tạo amylase. o Vi khuẩn: Bac.polymyxa, Phytomonas destructans, Cassavanum… o Xạ khuẩn: Micromonospora vugaris 42 có khả năng tạo một lượng nhỏ a-amylase hoạt động ở 65°C cùng với protease và 2.1.5 các enzyme khác. Đường [4]. Đường sacarose của công ty đường Biên Hòa với các chỉ tiêu như sau: 19 Chương :2 Tổng quan - Saccharose  99,8 % chất khô. - Đường khử (Rs)  0,03%. - Độ ẩm (Moist)  0,05%. - Hàm lượng tro  0,03%. - Độ màu (CV)  30oICUMSA. Được dùng để tăng hàm lượng chất khô cho sữa trước lên men. 2.2 TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM. 2.2.1 Giới thiệu về sữa chua.  Nguồn gốc: Ở các nước Tây Âu, sữa chua được sử dụng khá phổ biến từ đầu thế kỷ XX và dần lan rộng ra khắp nơi trên thế giới [10].  Đặc điểm: Sữa chua là kết quả của quá trình hoạt động của vi sinh vật, làm thay đổi các thành phần bình thường ở trong sữa mà đặc biệt là quá trình tạo thành acid lactic từ đường lactose và trong một số sản phẩm đặc biệt có cả sự tạo thành etanol. Thành phần protid trong sữa bị pepton hóa nên làm tăng khả năng tiêu hóa.  Vai trò: Việc sử dụng các sản phẩm lên men làm thay đổi pH của môi trường bên trong đường ruột, có tác dụng cản trở hoạt động của vi khuẩn gây thối rửa. Ngoài ra sữa chua còn giúp chúng ta tiêu hóa thức ăn tốt hơn và ngăn ngừa được bệnh tật [17]. Dựa theo đặc tính của sự lên men sữa, các sản phẩm sữa chua có thể chia thành 2 loại. Thứ nhất là nhóm sản phẩm do kết quả của quá trình lên men lactic như: sữa chua yoghurt. Thứ hai là nhóm sản phẩm của quá trình lên men hỗn hợp giữa lên men lactic và lên men rượu như: sữa chua kefir, koumiss…[3] 2.2.2 Quá trình lên men lactic.  Cơ sở khoa học: Lên men lactic là quá trình chuyển hóa kỵ khí đường thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic. 20