Sản phẩm sau lên men được bảo quản ở 4 – 6oC

(1)

TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG LÊN MEN LACTIC TỪ GẠO LỨT

Nguyễn Thị Đoàn^*, Nguyễn Văn Bình, Phạm Thị Phương Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Phương pháp lên men lactic từ gạo lứt không dùng sữa mà dùng gạo lứt làm nguyên liệu lên men, sẽ làm cho điều kiện lên men lactic bị thay đổi và do vậy sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Trên cơ sở khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện lên men, chúng tôi nhận thấy tỷ lệ giống, nhiệt độ, thời gian là những yếu tố ảnh hưởng đến mật độ của vi khuẩn lactic trong sản phẩm. Mục đích của nghiên cứu nhằm xác định được điều kiện lên men lactic tối ưu cho việc sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra được điều kiện lên men lactic tối ưu như sau: Dịch cháo sau khi thanh trùng, làm nguội xuống 40ôC, bổ sung giống với tỷ lệ giống 5,1%, lên men ở điều kiện nhiệt độ 43,22ôC, thời gian lên men là 23,95 giờ, sau lên men pH sản phẩm đạt 3,42 và mật độ vi khuẩn lactic đạt 1,24.10⁹ CFU/ml. Sản phẩm sau lên men được bảo quản ở 4 – 6ôC.

Từ khóa: Lên men lactic, gạo lứt, tối ưu hóa, nhiệt độ lên men, thời gian lên men

MỞ ĐẦU^*

Phương pháp lên men lactic từ gạo lứt không dùng sữa mà dùng gạo lứt làm nguyên liệu, vì vậy có thể tận dụng khả năng chữa bệnh của gạo lứt kết hợp hoạt động có lợi cho đường ruột của vi khuẩn lactic để tạo thành một loại thực phẩm có lợi đối với sức khỏe là một hướng đi mới trong ngành thực phẩm của Việt Nam. Những sản phẩm lên men lactic từ gạo lứt đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như là một siêu thực phẩm tốt cho sức khỏe, giúp phòng chống bệnh tim mạch và ung thư [10], [11], điển hình là đồ uống Boza ở Bulgari, Serbia, Montenegro, Thổ Nhĩ Kỳ, đồ uống Amazake Nhật Bản. Ở Việt Nam gạo lứt xem như là thực phẩm chữa bệnh, tốt cho người ăn chay, ăn kiêng hỗ trợ nhu cầu giảm cân, làm đẹp mà vẫn đủ dinh dưỡng, lành với cả người già yếu, trẻ em, bệnh nhân tiểu đường, tim mạch, huyết áp [3].

Quá trình lên men lactic bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như tỷ lệ giống, thời gian, nhiệt độ lên men do đó mục tiêu của đề tài là tối ưu hóa được điều kiện lên men lactic để sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

*Tel: 0978 320020, Email: nguyenthidoan@tuaf.edu.vn

Vật liệu nghiên cứu

Gạo lứt: Sử dụng gạo lứt đỏ mua tại chợ Đồng Quang, Thái Nguyên.

Vi khuẩn lactic: Lactobacillus bulgaricus mua tại Viện Vi sinh vật – Đại học Quốc gia Hà Nội.

Phương pháp nghiên cứu

Phân tích chỉ tiêu vi khuẩn lactic tổng số:

Cấy chính xác một thể tích mẫu (hoặc dịch pha loãng) vào trong hoặc lên trên bề mặt môi trường thạch MRS. Từ mỗi độ pha loãng cần cấy lặp lại ít nhất là 2 hộp. Mỗi mẫu cần làm ít nhất 2 độ pha loãng liên tiếp sao cho trên mỗi hộp có từ 30-300 khuẩn lạc/hộp. Nuôi cấy mẫu ở nhiệt độ 37^oC trong thời gian 48 giờ, quan sát và đếm khuẩn lạc [4].

Phương pháp xác định pH: Xác định pH của mẫu bằng máy đo pH.

Phương pháp đánh giá cảm quan: Sử dụng phương pháp cho điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm theo TCVN 10565-1 : 2015 cho sản phẩm sữa chua uống [8], [9].

Quy trình sản xuất dự kiến: Nguyên liệu gạo lứt đem rửa sạch, ngâm trong nước sạch, gạn nước, nghiền nhỏ, sau đó nấu theo đúng tỷ lệ gạo: nước, rồi xay nhuyễn, lọc bằng vải vô trùng, phối trộn đường, thanh trùng ở 95^oC, để nguội xuống khoảng 40^oC, cấy giống, lên

(2)

men, sản phẩm thu được bảo quản ở 4 – 6^oC [5], [10], [11].

Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được xử lý trên phần mềm SPSS và Design - Expert version 7.0.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Trên cơ sở khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện lên men, nhận thấy tỷ lệ giống, nhiệt độ, và thời gian lên men là những yếu tố ảnh hưởng đến mật độ của vi khuẩn lactic có trong sản phẩm. Nghiên cứu khảo sát đơn yếu tố cho kết quả như sau: Tỷ lệ giống sử dụng là 5%; nhiệt độ lên men là 43^oC; thời gian lên men là 24 giờ. Để tối ưu hóa điều kiện lên men chúng tôi sử dụng phương pháp bề mặt chỉ tiêu theo thiết kế thí nghiệm của Box- Behnken với ba biến ba cấp độ. Các số liệu được xử lý trên phần mền Design Expert 7.0 để đánh giá mật độ vi sinh vật lactic thu được.

Áp dụng phương pháp hồi quy các số liệu thực nghiệm, thu được trong mô hình đa thức bậc hai thể hiện ảnh hưởng của các điều kiện lên men đến mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm như sau:

Y=124+4*A+6,62*B-0,63*C-0,50*A*B- 2,50*A*C-5,25*B*C-20,62*A²-15,87*B²- 18,88*C²

(Trong đó Y: Mật độ của vi khuẩn lactic; A:

Nhiệt độ; B: Thời gian; C: Tỷ lệ giống).

Để đánh giá mô hình chúng tôi sử dụng phân tích ANOVA.

Kết quả phân tích ANOVA thể hiện ở bản Kiểm tra sự có ý nghĩa và sự tương thích của mô hình được tiến hành bằng phân tích bảng 1. Từ kết quả phân tích ANOVA ta thấy giá trị xác suất của mô hình p – value = 0,0001 <

0,005 do đó mô hình được lựa chọn để giải thích cho kết quả thí nghiệm. Hệ số tương quan bội của mô hình là R² = 0,9799 và Adj R² = 0,9598 cho thấy mức độ phù hợp của mô hình trong việc giải thích các giá trị thí nghiệm. Giá trị của thông số Pred R-square được sử dụng để đánh giá khả năng dự báo của mô hình trong các điều kiện thí nghiệm mới. Nếu sự khác nhau giữa Adj R-square và Pred R-square < 0,2 thì chúng ta có thể kết luận là mô hình lựa chọn là phù hợp để dự báo trong các điều kiện khác của thí nghiệm.

Sự khác nhau giữa Adj R-square (0,9598) và Pred R- Squared (0,8496) là 0, 1102< 0,2 điều đó chứng tỏ mô hình lựa chọn có thể sử dụng để dự đoán các điều kiện khác của thí nghiệm.

Bảng 1. Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình mật độ vi khuẩn lactic

Nguồn Tổng phương sai Bậc tự do trung bình phương sai F- Value P-value Mô hình

A-ty le giong B-nhiet do C-thoi gian B*C A*C B*A A2 B2 C2 Residual Lack of Fit Pure Error Cor Total

R-Squared Adj R- Squared Pred R- Squared

0,39 0,013 0,035 3,125E-004 0,011 0,16 0,093 0,13 8,025E-003 7,425E-003 6,000E-004 0,40

7 1 1 1 1 1 1 1 7 5 2 14

0,056 0,013 0,035 3,125E-004 0,011 0,16 0,093 0,13 1,146E-003 1,485E-003 3,000E-004

48,72 11,17 30,63 0,27 9,62 137,01 81,17 114,74

4,95

< 0,0001 0,0124 0,0009 0,6177 0,0173

< 0,0001

0,1766

0,9799 0,9598 0,8496

(3)

Cuối cùng là tối ưu để tìm các giá trị của biến độc lập để đạt được giá trị tối ưu của chỉ tiêu đồng thời đánh giá bằng hình ảnh ảnh hưởng của các biến độc lập đến chỉ tiêu. Sử dụng phương pháp hàm kỳ vọng để tối ưu hóa mật độ vi khuẩn lactic có trong sản phẩm bằng phần mềm Design – Expert 7.0. Điều kiện tối ưu lựa chọn được là tỷ lệ giống 5,05%, thời gian lên men 23,95 giờ, nhiệt độ lên men là 43,22^oC thông qua kết quả thể hiện trên hình 1, hình 2 và hình 3.

Design-Expert® Software mat do vi sinh vat

125 75 X1 = A: ty le giong X2 = B: nhiet do Actual Factor C: thoi gian = -0.05

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

-1.00 -0.50 0.00 0.50

1.00 mat do vi sinh vat

A: ty le giong

B:nhietdo

84.1072 92.2709

92.2709 100.434

100.434 108.598

116.762 Prediction 124.927

Hình 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ giống đến mật độ vi khuẩn lactic

Qua hình 1 cho thấy tỷ lệ giống sử dụng và nhiệt độ lên men giảm thì mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm cũng giảm theo. Khi tăng đồng thời tỷ lệ giống sử dụng và nhiệt độ lên men thì mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm cũng giảm. Thời gian tối ưu xác định được là 23,95 giờ.

125 75 X1 = A: ty le giong X2 = C: thoi gian Actual Factor B: nhiet do = 0.22

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

-1.00 -0.50 0.00 0.50

A: ty le giong

C:thoigian

87.9478 95.3436

95.3436

102.739

102.739 102.739

110.135 117.531

Prediction 124.927

Hình 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống và thời gian đến mật độ vi khuẩn lactic

Qua hình 2 cho thấy tỷ lệ giống sử dụng giảm, thời gian lên men giảm thì mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm cũng giảm. Khi tăng tỷ lệ giống sử dụng và thời gian lên men, mật độ vi khuẩn lactic giảm, lên men lâu sản phẩm dễ bị tạp nhiễm. Nhiệt độ lên men tối ưu xác định được là 43,22^oC.

(4)

125 75 X1 = B: nhiet do X2 = C: thoi gian Actual Factor A: ty le giong = 0.10

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

-1.00 -0.50 0.00 0.50

B: nhiet do

C:thoigian

86.226 93.9658 93.9658

101.706 101.706

101.706

109.446

117.185

Prediction 124.927

Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến mật độ của vi khuẩn lactic Hình 3 cho thấy nhiệt độ lên men giảm, thời

gian lên men giảm mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm thấp. Khi tăng nhiệt độ lên men mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm cao, nhưng nếu càng tăng thì mật độ vi khuẩn lactic lại giảm. Thời gian lên men càng tăng thì mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm giảm.

Tỷ lệ giống tối ưu xác định được là 5,1%.

KẾT LUẬN

Điều kiện tối ưu để lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt là:

Tỷ lệ giống sử dụng là 5,1%, nhiệt độ lên men là 43,22^oC, thời gian lên men là 23,95 giờ, mật độ vi khuẩn lactic đạt 1,24.10⁹ CFU/ml, pH của sản phẩm đạt 3,42.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Thị Đoàn, Nguyễn Thị Dương, Trần Thị Tuyết, Phạm Thị Phương (2016), “Nghiên cứu một số điều kiện thích hợp để sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, số 12/1, tr. 83 – 87.

2. Hoàng Đình Hòa, (2016), Tối ưu hóa trong công nghiệp thực phẩm, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.

3. Đào Thị Lương, Nguyễn Thị Anh Đào, Nguyễn Thị Kim Quy, Trần Thị Lệ Quyên, (2010), “Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic dùng trong chế biến và bảo quản thức ăn thô xanh và phụ phẩm

nông nghiệp”, Tạp chí khoa học - Đại học Quốc gia Hà Nội, số 6, tr. 1 – 6.

4. Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi, (2007), Các phương pháp phân tích nghành công nghệ lên men, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.

5. Đỗ Thị Quý, (2010), Hoàn thiện quy trình chế biến đồ uống lên men lactic từ gạo lứt, Luận văn thạc sĩ Khoa học Nông nghiệp, Mã số 60.54.10, Trường Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội.

6. Lê Thị Liên Thanh, Lê Văn Hoàng, (2002), Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

7. Nguyễn Văn Thanh, Huỳnh Ngọc Lan, (2001),

“Nghiên cứu phối hợp Bifidobacterium bifidum và Lactocbacillus acidophilus để sản xuất chế phẩm trị loạn đường ruột”, Báo cáo khoa học, Hội nghị khoa học – công nghệ Dược, 6 (3), tr. 30 – 35.

8. Tổng cục tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, TCVN 10565-1 : 2015.

9. Hà Duyên Tư, (2010), Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

10. Yuji O. D. A., Yasunori Ichinose and Hiroaki Yamauchi, (2002), “Utilization of Lactobacillus amylovorus as an alternative microorganism for saccharifying boiled rice”, Food Science and Technology Research, 8(2), pp. 166 – 168.

11. Yoshihide Hagiwara, Miyauchi Tetsuji, Yuki Morimasa, (1977), “Procecss for preparing food product containing a lactic acid bacteria – fermented product of cereal – germ”, Us4056637A, Us 05/693, pp. 761.

(5)

SUMMARY

OPTIMIZATION OF LACTIC FERMENTATION CONDITION FOR PRODUCING A BEVERAGE LACTIC ACID FERMENTATION FROM BROWN RICE

Nguyen Thi Doan^*, Nguyen Van Binh, Pham Thi Phuong University of Agriculture and Forestry - TNU

Lactic fermentation method used brown rice as raw materials for fermentation, will make technological elements of fermentation lactic to change and therefore will affect product quality.

The purpose of this research is to determine the optimal conditions for producting fermented lactic drink from brown rice.Results of this study showed the optimal lactic fermentation conditions as follows: After pasteurizing, porridge was cooled down to 40ôC, after that it was added with the rate of 5.1%lactic acid bacteria, then it was fermented at 43.22ôC and 23.95 hours, concentration of lactic acid bacteria was 1.24.10⁹ CFU/ml after fermentation, pH reached 3.42. The fermented product was stored at 4 - 6ôC.

Keywords: Lactic acid fermentation, brown rice, optimal conditions, lactic acid bacteria

Ngày nhận bài: 20/8/2018; Ngày phản biện: 11/9/2018; Ngày duyệt đăng: 12/10/2018

* Tel: 0978 320020, Email: nguyenthidoan@tuaf.edu.vn