Nghiên cứu tạo bột lên men lactic từ thanh long ruột trắng (Hylocerecus undatus)

- NGHIÊN CỨU TẠO BỘT LÊN MEN LACTIC.
- TỪ THANH LONG RUỘT TRẮNG (Hylocerecus undatus).
- Lactobacillus acidophilus, lên men lactic, lợi khuẩn, sấy phun, thanh long ruột trắng Keywords:.
- Nghiên cứu này nhằm xác định điều kiện sấy phun thích hợp tạo bột thanh long lên men lactic giàu lợi khuẩn Lactobacillus acidophilus.
- Hai yếu tố được lựa chọn khảo sát trong quá trình sấy phun dịch thanh long đã lên men lactic là nồng độ maltodextrin (10÷25% (w/v)) và nhiệt độ đầu vào (115÷145 o C)..
- Sản phẩm bột được đánh giá một số chỉ tiêu hóa lý, vi sinh.
- Kết quả thu được cho thấy, nhiệt độ đầu vào 125 o C và nồng độ maltodextrin bổ sung 20% (w/v) là phù hợp để tạo bột thanh long lên men lactic có mật độ lợi khuẩn 8,85 log (CFU/g).
- Bột thanh long lên men được hoàn nguyên ở tỉ lệ 1:2 (w/v) tạo dạng thức uống liền với giá trị cảm quan tốt.
- Lợi khuẩn trong bột thanh long lên men có khả năng sống sót 94,18% sau 2 giờ ở dịch dạ dày nhân tạo và 78,96% sau 4 giờ ở dịch ruột nhân tạo..
- Nghiên cứu tạo bột lên men lactic từ thanh long ruột trắng (Hylocerecus undatus).
- Nhiều năm gần đây, rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh nước trái cây cũng là chất mang phù hợp cho probiotic vì giàu vitamin, khoáng, chất xơ, chất chống oxy hóa (Fonteles et al., 2012.
- Dipiyoti et al., 2015.
- Kaur et al., 2016).
- Trong báo cáo của Ding and Shah (2008) cho biết sự tiêu hóa nước trái cây trong dạ dày nhanh hơn so với các sản phẩm sữa nên lợi khuẩn tiếp xúc pH thấp ở dạ dày với thời gian ngắn hơn và sống sót tốt hơn ở điều kiện cực đoan này..
- Theo báo cáo của Pereira and Rodrigues (2018) có hai cách để tạo nước trái cây probiotic là bổ sung trực tiếp hoặc lên men bằng các chủng lợi khuẩn..
- Trong đó, việc lên men có một số lợi thế hơn như:.
- giúp lượng đường trong sản phẩm thấp do có sự tăng trưởng của vi khuẩn, tỉ lệ sống cao hơn do đã thích nghi môi trường.
- Lên men lactic là phương pháp lâu đời nhất được sử dụng trong chế biến, bảo quản thực phẩm.
- Trong quá trình lên men vi khuẩn lactic sẽ sản sinh bacteriocin, polysaccharide ngoại bào (EPS), hợp chất thơm, enzyme, vitamin B, polyol năng lượng thấp (manitol, sorbitol).
- Những chất này giúp làm gia tăng sự an toàn, chất lượng dinh dưỡng, tính cảm quan và hoạt tính chống oxy hóa của thực phẩm (Beena et al., 2012).
- Hiện nay, nhiều dòng sản phẩm nước trái cây lên men đã xuất hiện trên thị trường thế giới như GoodBelly của NextFood (USA), Proviva của Skane Dairy (Thụy Điển), Biola của Valio Gefilus (Phần Lan) (Perricone et al., 2015) nhưng ở Việt Nam còn hạn chế.
- Các sản phẩm ở dạng dịch thường có tình trạng giảm lượng lợi khuẩn trong thời gian bảo quản.
- Do vậy, nhiều nghiên cứu đã thực hiện sấy phun các dịch trái cây probiotic như một phương án khắc phục điều này đồng thời đây cũng là một cách vi gói bảo vệ vi khuẩn trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao (Phisut, 2012.
- Paim et al., 2016;.
- Ở Việt Nam, thanh long ruột trắng hiện được trồng ở 30 tỉnh thành, tập trung tại ba tỉnh Bình Thuận, Tiền Giang và Long An, chiếm 93,6% diện tích và chiếm 95,5% sản lượng cả nước.
- Tình hình sản xuất thanh long ở Việt Nam phát triển mạnh, từ năm diện tích tăng 4,5 lần và sản lượng tăng 13 lần.
- Diện tích thanh long trên cả nước năm 2013 là 28,700 ha, sản lượng đạt 520 ngàn tấn (Đoàn Minh Vương và ctv, 2015.
- Như vậy có thể nhận thấy tiềm năng nguyên liệu thanh long trong nước luôn dồi dào.
- Đây là loại trái cây nhiệt đới, chứa hàm lượng dinh dưỡng phong phú, giàu vitamin, khoáng chất, chất xơ, đặc biệt có chứa các hoạt chất chống oxy hóa (Nurliyana et al., 2010).
- Thanh long chủ yếu lưu bán trên thị trường ở dạng trái tươi, do vậy thời gian bảo quản không dài.
- Hiện nay, một số cơ sở sản xuất nhỏ lẻ đã nghiên cứu chế biến thanh long ở dạng rượu vang, mứt dẻo, thanh long sấy.
- Việc tạo ra sản phẩm thanh long lên men giàu probiotic sẽ góp phần làm đa dạng hóa các sản phẩm của địa phương..
- Xuất phát từ các vấn đề nêu trên, đề tài được thực hiện lên men lactic dịch thanh long và xác định một vài thông số sấy phun phù hợp nhằm tạo bột với hiệu suất cao, đảm bảo yêu cầu số lượng lợi khuẩn, đồng thời xác định một số tính chất của sản phẩm bột thanh long lên men lactic..
- Giống được giữ trong glycerol 10% ở nhiệt độ -18 o C và trên môi trường MRS-agar (Himedia, Ấn Độ) ở 4 o C..
- Quả thanh long ruột trắng (Hylocereus undatus) được thu mua tại xã Phú Ngãi Trị, huyện Châu Thành, tỉnh Long An.
- 2.2 Phương pháp thí nghiệm 2.2.1 Chuẩn bị giống cho lên men.
- 2.2.2 Lên men lactic dịch thanh long.
- Quả thanh long được rửa sạch, tách vỏ lấy thịt quả, ép thu dịch..
- Chuẩn hóa dịch lên men ban đầu theo các thông số đã khảo sát trước đó bao gồm: tỷ lệ pha loãng dịch quả và nước 2:1 (v/v), nồng độ chất khô 16 o Bx, pH 6,0.
- Sau đó làm nguội nhanh đến nhiệt độ 30 o C, cấy giống với tỉ lệ 4% (v/v) tương ứng với mật số ban đầu là 7,2x10 7 CFU/mL, thực hiện lên men ở 37.
- Dịch sau lên men có mật số L..
- 2.2.3 Khảo sát điều kiện sấy phun tạo bột thanh long lên men lactic.
- Dịch thanh long sau lên men được sấy bằng máy sấy phun EYELA SD1000, với các thông số cố định gồm tốc độ nhập liệu 250 mL.h -1 .
- nhiệt độ đầu ra là 65-70 o C.
- Hai thông số lần lượt được khảo sát là tỷ lệ maltodextrin w/v) và nhiệt độ sấy đầu vào o C.
- Các nghiệm thức được đánh giá qua hiệu suất thu hồi bột, độ ẩm, mật số L.
- 2.2.4 Hoàn nguyên bột thanh long lên men Bột thanh long được pha loãng với nước ấm vô trùng 40 – 45 o C, ở các tỉ lệ w/v).
- Các mẫu đã hoàn nguyên được đánh giá cảm quan thị hiếu (CQTH) về vị, mật số L.
- Thực hiện theo Kalita et al., (2018) và có một số điều chỉnh: Chuẩn bị các môi trường dịch dạ dày và dịch mật nhân tạo, thanh trùng ở nhiệt độ 90 ºC trong 5 phút.
- Bổ sung riêng biệt bột thanh long vào từng môi trường theo tỷ lệ 1:10 (w/v), trộn đều bằng vortex.
- Với môi trường SGJ, tiến hành xác định mật số lợi khuẩn (CFU/mL) sau mỗi 30 phút ủ trong tổng thời gian theo dõi là 2 giờ.
- Với môi trường SIF, tiến hành xác định mật số lợi khuẩn (CFU/mL) sau mỗi 60 phút ủ trong tổng thời gian theo dõi là 4 giờ..
- Xác định mật số tế bào: Phương pháp trải đĩa trên môi trường MRS agar (Angelov et al., 2006)..
- 1 g) lên cân, cài đặt chế độ khối lượng sấy LO, nhiệt độ sấy 105 o C, chế độ hiển thị kết quả % MOIST/W.
- Xác định hiệu suất thu hồi: Hiệu suất thu hồi sản phẩm được tính bằng tỷ lệ lượng bột thu được sau mỗi thí nghiệm sấy phun so với lượng chất rắn ban đầu trong dịch trước sấy phun (Tontul and Topuz, 2017)..
- Xác định hình dạng, kích thước hạt của bột thanh long lên men bằng cách chụp SEM: mẫu được gửi đến Phòng thí nghiệm Công nghệ nano, Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Công nghệ cao..
- Maltodextrin được biết đến như một chất trợ sấy rất phổ biến được lựa chọn bổ sung vào dịch thanh long lên men trước khi sấy nhằm làm tăng nồng độ chất khô và tăng nhiệt độ hóa gương (glass transition temperature -T g ) của dịch đầu vào, giúp quá trình sấy diễn ra dễ dàng và đạt hiệu suất thu hồi bột cao hơn (Tontul and Topuz, 2017)..
- Hiệu suất thu hồi tăng.
- Cynthia et al., 2014;.
- Largo et al., 2015.
- Điều này có thể giải thích do khi hàm lượng chất khô quá cao độ nhớt của dịch sấy cao cũng gây khó khăn cho quá trình sấy (Tonon et al., 2008)..
- Hiệu suất thu hồi.
- Nhiều nghiên cứu về nước trái cây cũng cho kết quả tương tự (Gallo et al., 2011.
- Ferrari et al., 2012.
- Bhusari et al., 2014)..
- Kết hợp các tiêu chí về hiệu suất thu hồi bột, mật độ vi sinh và độ ẩm của bột thanh long, hàm lượng maltodextrin 20% được chọn bổ sung vào dịch sấy phun cho thí nghiệm khảo sát tiếp theo..
- 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào đến quá trình sấy phun.
- Nhiệt độ đầu vào có ảnh hưởng lớn đến mật độ vi sinh và hiệu suất thu hồi bột thanh long lên men..
- Hiệu suất thu hồi bột và độ ẩm tăng dần (từ 46,77% đến 58,10%) khi tăng tương ứng nhiệt độ đầu vào từ 115 o C đến 135 o C, sau đó giảm xuống nhanh (50,43%) khi tăng nhiệt độ đầu vào lên 145.
- Ngược lại, cùng với sự tăng nhiệt độ sấy đầu vào, độ ẩm bột giảm dần, thấp nhất ở 135 o C (3,06%) nhưng độ ẩm lại tăng nhẹ ở nhiệt độ sấy 145.
- Điều này có thể giải thích là do khi nhiệt độ càng cao thì hơi nước bốc hơi nhanh làm cho độ ẩm các hạt giảm xuống, sản phẩm ít bị dính vào thành thiết bị.
- Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng quá cao thì các bề mặt hạt sẽ nóng hơn khiến cho các hạt bị nóng chảy, sản phẩm sẽ bị dính nhiều trên thành thiết bị, làm giảm hiệu suất thu hồi bột và tăng độ ẩm sản phẩm (Telang and Thorat, 2010)..
- Hình 1: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đầu vào đến hiệu suất sấy và mật số vi khuẩn trong bột thanh long lên men lactic.
- Mật số vi sinh giảm theo sự gia tăng nhiệt độ sấy do ở nhiệt độ càng cao sẽ làm cho các enzyme, protein.
- Ở nhiệt độ sấy từ 115 o C mật số vi sinh vật trong bột là 9,35 log(CFU/g), tăng nhiệt độ sấy lên 125 o C, 135 o C mật số vi khuẩn tăng giảm 1 log, tiếp tục tăng nhiệt độ đến 145 o C thì mật số vi khuẩn chỉ còn 7,94 log(CFU/g)..
- Dựa trên hiệu suất sấy và mật số vi sinh vật cho thấy, nhiệt độ sấy đầu vào trong khoảng 125 o C – 135 o C là phù hợp cho việc tạo bột đảm bảo lượng lợi khuẩn cao trên 10 8 CFU/g..
- 3.3 Hoàn nguyên bột thanh long.
- Với định hướng sử dụng bột thanh long lên men lactic như dạng bột hoà tan uống liền giàu mật độ probiotic và được người tiêu dùng ưa thích, tỷ lệ hoàn nguyên bột đã được khảo sát ở các tỷ lệ pha loãng khác nhau..
- Hình 2: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ hoàn nguyên bột thanh long đến mật số vi khuẩn và điểm cảm quan thị hiếu về vị của các mẫu thử.
- Kết quả ở Hình 2 cho thấy, mật số vi sinh ở cả 3 tỉ lệ hoàn nguyên đều trên 8 log(CFU/mL), nằm trong giới hạn quy định về sản phẩm probiotic của WHO (>10 6 CFU/mL) và của Hiệp hội sữa chua quốc gia (NYA) của Mỹ (>10 8 CFU/mL).
- Trong đó, mẫu pha loãng bột ở tỷ lệ 1:1 (w/v) có mật số vi khuẩn cao nhất và giảm dần theo các tỷ lệ hoàn nguyên loãng hơn.
- Do vậy, kết hợp cả hai yêu cầu về mật số lợi khuẩn và điểm CQTH về vị thì tỉ lệ 1:2 (w/v) được chọn để làm công thức hoàn nguyên bột thanh long..
- Một sản phẩm probiotic ngoài yêu cầu đảm bảo mật độ lớn CFU/mL trong thời gian bảo quản còn phải tồn tại được qua điều kiện khắc nghiệt trong dạ dày và sống được tại ruột non (Perricone et al., 2015).
- acidophilus trong bột thanh.
- Sau 4 giờ ủ trong môi trường SIF, mật số vi khuẩn giảm từ 8,16 log(CFU/mL) xuống 6,44 log(CFU/mL) ứng với tỉ lệ sống sót 78,96.
- Trong nghiên cứu của Prieto et al.
- Lactobacillus acidophilus trong sản phẩm bột thanh long lên men so khả năng tồn tại tốt trong các điều kiện khắc nghiệt riêng biệt ở hệ tiêu hóa.
- Kết quả này cũng phù hợp với kết quả của một số nghiên cứu khác khi phản ánh rằng các chủng vi khuẩn probiotic gần như không bị ảnh hưởng bởi muối mật và pH thấp của dịch dạ dày (Boonkumklao et al., 2006, Jensen et al., 2012)..
- 3.5 Đánh giá một số chỉ tiêu hóa lý, vi sinh của bột thanh long lên men lactic.
- Bột thanh long lên men được chụp bằng SEM và kết quả cho thấy hình thái của bột thanh long có dạng hình cầu, bề mặt lõm và có kích thước không đồng đều (30 ÷ 200 µm) (Hình 4).
- Kết quả kiểm tra hàm lượng dinh dưỡng và một số chỉ tiêu vi sinh có trong bột thanh long được trình bày trong Bảng 2..
- Sản phẩm bột tạo thành được gửi mẫu đến Công.
- Hiện chưa có TCVN quy định chất lượng cho sản phẩm dạng bột trái cây hoặc trái cây lên men nhưng so sánh về yêu cầu về một số chỉ tiêu vi sinh cơ bản ở sản phẩm dạng bột như sữa bột (TCVN bột thanh long đạt tiêu chuẩn với mật độ tổng số vi khuẩn hiếu khí là 6,810 2 CFU/g và tổng số bào tử nấm men, nấm mốc là không phát hiện được..
- Hình 4: Hình ảnh chụp SEM bột thanh long lên men lactic.
- Bảng 2: Chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của sản phẩm bột thanh long probiotics được sấy phun từ thanh long ruột trắng.
- Sấy phun dịch thanh long lên men lactic ở nhiệt độ đầu vào 125 o C với 20% maltodextrin tạo bột có mật số lợi khuẩn vẫn đạt trên 10 8 CFU/g, đảm bảo tiêu chuẩn về số lượng lợi khuẩn của một sản phẩm probiotic, đồng thời, sản phẩm bột giàu carbohydrate.
- Như vậy, việc tạo sản phẩm bột trái cây lên men lactic là khả thi.
- Tuy nhiên, để hướng tới thương mại hóa sản phẩm cần tối ưu hóa thêm các điều kiện sấy phun, theo dõi bảo quản sản phẩm, nâng cao mức sống sót của lợi khuẩn qua quá trình sấy và đánh giá sự tồn tại của chúng trong điều kiện cực đoan liên tiếp ở hệ tiêu hóa..
- I., Ramos-Morales, F., and Casadesús, J., 2004.
- Phân tích chuỗi giá trị thanh long tại huyện Chợ Gạo tỉnh Tiền Giang