Probiotics mãng cầu xiêm

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM





Tên đề tài
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC MÃNG CẦU XIÊM BỔ SUNG VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM




Họ và tên sinh viên thực hiện:                       MSSV:
Nguyễn Thị Ngân                                                       14080081
Nguyễn Thị Tuyết Nhung 14071961                                                            
Phạm Đức Quỳnh Như 14067021
Lớp: ĐHTP10B
Giáo viên hướng dẫn:
PGS.TS  Đàm Sao Mai
TS. Trần Gia Bửu



TPHCM, ngày 26 tháng 06 năm 2017


 

ĐẶT VẤN ĐỀ
Mãng cầu xiêm (có tên khoa học là: Annona muricata) là một loại trái cây nhiệt đới được trồng phổ biến ở các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới (thường gặp trong vùng Nam Mỹ và Đông Ấn) và đến nay được trồng trải rộng từ khu vực Đông Nam Trung Hoa sang đến Úc và những vùng bình nguyên tại Đông và Tây Phi. Ở Việt Nam cây mãng cầu xiêm được trồng chủ yếu ở phía nam Việt Nam do điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng thích hợp. Hiện nay, diện tích mãng cầu xiêm được trồng mở rộng ở các tỉnh Sóc Trăng, Tiền Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ...
Trái mãng cầu xiêm không chứa nhiều calo, chứa nhiều chất khoáng, canxi và nhiều vitamin C, B1, B2, P… Trái mãng cầu xiêm có vị chua nhẹ, nhiều bột, cùng với mùi thơm đặc trưng, mãng cầu xiêm được cho là một loại hợp chất thực vật (hóa chất thực vật), có tên gọi là annonaceous acetogenins. Vào năm 2014 trên tạp chí Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters về ba hợp chất mới (muricin J, K, và L) được phân đoạn từ Annonaceous acetogenins (một chất được chiết xuất từ bột trái cây mãng cầu xiêm) có tác dụng chống tăng sinh dòng tế bào ung thư tiền liệt tuyến, tuy nhiên đây chỉ là một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Việc bảo quản trái mãng cầu xiêm khá là khó khăn vì trái chứa rất nhiều nước không thể để lâu dù đã cấp đá bảo quản lạnh đông. Ở đồng bằng sông Cửu Long (cụ thể là ở huyện Phụng Hiệp) đã có gần 100 ha trồng mãng cầu xiêm, với cây trồng đạt 2 năm tuổi cho ra lượng quả từ 100 – 120 kg/cây/năm, những cây lâu năm hơn có thể đạt hơn 200kg/cây/năm với giá thị trường từ 18.000 – 30.000 đồng/kg. Với những gì đã đạt được từ việc trồng giúp nhiều hộ vượt lên thoát nghèo tại vùng ngập mặn như tỉnh Sóc Trăng. Việc khai thác và phát triển sản phẩm trái mãng cầu xiêm còn nhiều hạn chế. Hiện nay, nó được sử dụng để tiêu dùng trực tiếp, làm sinh tố hay trong nghành công nghiệp thực phẩm chỉ dừng lại ở việc làm mứt dẻo, mãng cầu xiêm được phục vụ cho dịp tết. Việc xuất khẩu trái mãng cầu xiêm ra nước ngoài (Singapo) đã có ít thành tựu.
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghiệp thực phẩm nước ta đang phát triển mạnh. Điều này đã góp phần to lớn cho ngành nông nghiệp của nước nhà, nâng cao giá trị các mặt hàng nông sản, đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm phục vụ cho người tiêu dùng. Trong đó công nghệ nước giải khát có chứa probiotic ngày càng có vai trò quan trọng, đặc biệt là nước giải khát có chứa probiotic từ trái cây đang dần trở nên phổ biến.
Vi khuẩn probiotic là các vi sinh vật sống mà khi được sử dụng với số lượng được kiểm soát hợp lý sẽ gia tăng các lợi ích về sức khỏe cho người tiêu dùng [1] , có tác dụng ngăn chặn tác hại của các vi khuẩn có hại xâm nhập vào đường ruột (Ruisssennaars et al., 2000 được trích dẫn bởi Hassan et al., 2003). Probiotic là nhóm những vi khuẩn có lợi cho sức khỏe, điển hình như nhóm vi khuẩn lactic Bifidobacterium và vi khuẩn Lactobacillus có trong hệ vi sinh vật đường ruột. Probiotic mang nhiều lợi ích khác nhau như kiểm soát vi khuẩn có hại, trợ giúp cho hệ miễn dịch của ruột,… Do đó probiotic được xem là một trong những vấn đề cần quan tâm và nghiên cứu nhiều hơn nữa để ứng dụng vào cuộc sống của con người.
Ở Việt Nam các sản phẩm bổ sung probiotic còn rất hạn chế, chủ yếu các sản phẩm bổ sung probiotic thường được bán trên thị trường dưới dạng sữa lên men và sữa chua. Trong khi đó nước trái cây có thể được xem như một môi trường tốt để nuôi dưỡng những chế phẩm sinh học vì chúng rất giàu chất chống oxy hóa, vitamin, chất xơ và các chất khoáng. Bên cạnh đó trên thị trường đã có nhiều sản phẩm từ mãng cầu xuất hiện như trà mãng cầu xiêm, mứt mãng cầu xiêm, mãng cầu xiêm sấy dẻo… Thức uống có bổ sung probiotic có nguồn gốc không phải là sữa đang dần trở nên phổ biến hơn. Việc phát triển các sản phẩm probiotic này đóng vai trò quan trọng trong việc đa dạng hóa thị trường và đáp ứng nhu cầu của những người không hấp thụ được các sản phẩm có nguồn gốc từ sữa. Chính vì vậy việc bổ sung vi khuẩn đường ruột vào nước mãng cầu tạo nên sản phẩm probiotic sẽ giúp cân bằng hệ sinh vật đường ruột và giúp quá trình tiêu hóa được tốt hơn. Bên cạnh các sản phẩm truyền thống, người tiêu dùng còn quan tâm đến các sản phẩm có giá trị chức năng để bổ sung vào khẩu phần ăn hằng ngày. Xuất phát từ thực tiễn nhu cầu ngày càng cao của thị trường, việc nghiên cứu để sản xuất ra nước mãng cầu lên men sử dụng vi khuẩn có ý nghĩa thực tiễn cao, nó sẽ góp phần mở rộng thị trường tiêu thụ cho mãng cầu, thúc đẩy thị trường xuất khẩu nước giải khát của nước ta tăng trưởng nhanh chóng đồng thời khắc phục được những nhược điểm của nước mãng cầu thông thường. Và hiện nay ở Việt Nam chưa có tài liệu nào trong nước công bố kết quả nghiên cứu về quy trình sản xuất sản phẩm probiotic nước mãng cầu bổ sung vi khuẩn đường ruột. Xuất phát từ những ý tưởng trên chúng em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu sản xuất probiotic nước mãng cầu bổ sung vi khuẩn Lactobacillus plantarum”.
TỔNG QUAN
Tổng quan về nguyên liệu mãng cầu xiêm
Tên gọi- mô tả
Bảng 1.1: Phân loại thực vật học của cây mãng cầu xiêm
Thứ tự phân loại Tên phân loại
Giới Plantae
Ngành Magnoliophyta
Lớp Magnoliopsida
Bộ Magnoliales
Họ Annonaceae
Giống Annona
Loài Muricata
Tên khoa học Annona Muricata.L

Phân loại mãng cầu xiêm
Hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu về loại trái này nên người ta chỉ phân loại dựa trên hình dáng và mùi vị, không biết chính xác được các giống của mãng cầu xiêm.
Ở Puerto Rico, rất nhiều loại hình và loại hạt giống cây con được chia thành 3 loại phân loại chung: Ngọt, ít chua và chua.  
Sau đó được chia thành các hình tròn, hình trái tim, thuôn hoặc góc.Và cuối cùng phân loại theo tính nhất quán của thịt mà thay đổi từ mềm mại và có nước đến rắn chắc và tương đối khô. Trạm thí nghiệm nông nghiệp của Đại học Puerto Rico cùng lúc đã lập danh mục 14 loại khác nhau trong một khu vực giữa Aibonito và Coamo. Tại El Salvador, có 2 loại mãng cầu xiêm (mãng cầu xiêm) được phân biệt: Guanaba azucaron (ngọt) ăn sống và dùng làm đồ uống và guanaba acida (rất chua) chỉ dùng cho đồ uống. Thuật ngữ "ngọt" được sử dụng theo nghĩa tương đối để chỉ ra tính axit thấp. Một loại mãng cầu xiêm cỡ trung bình, màu vàng - lục gọi là sợi guanabana (cấu trúc sợi của thịt quả) đã được nhân giống thực vật tại Trạm thí nghiệm Nông nghiệp tại Santiago de Las Vegas, Cuba.
Ở Việt Nam để mãng cầu xiêm cho năng suất cao, trái to, chống được sâu bệnh, khả năng chống chịu điều kiện tự nhiên không thuận lợi cao, người trồng ghép chúng vào cây bình bát mọc hoang ven bờ ruộng, bờ mương.
Tổng quan về chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum
Tính chất đặc trưng duy nhất của Lactobacillus plantarum là khả năng dị hóa arginine, và sinh ra nitric oxide. Lactobacillus plantarum không có khả năng phân giải amino acid nào ngoại trừ tyrosine và arginine, và có đến 6 con đường khác nhau chuyển hóa arginine và đều sinh ra nitric oxide. Việc sinh ra NO giúp ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh như Candida abicans, E.coli, Shigella, Helicobacter pylory, các amip và kí sinh trùng.
Vai trò
Bằng cách ngăn chặn sự bám dính của E.coli vào màng nhầy, Lactobacillus plantarum làm giảm bớt nội độc tố do E.coli tiết ra.
Lactobacillus plantarum 299 và 299V làm giảm đáng kể vi sinh vật kị khí gram âm, Enterobacteriaceae, Clostridia.
Nghiên cứu gần đây cho thấy Lactobacillus plantarum có khả năng phân hủy acid mật làm giảm cholesterol.
Nguồn cung cấp: các sản phẩm lên men tự nhiên.
Ứng dụng
Nó quan trọng trong việc bảo vệ các chất chống vi sinh vật và chống lại một cách hiệu quả các vi sinh vật gây bệnh nội bào và ngoại bào.
Lactobacillus plantarum có khả năng giúp tiêu hóa các chất xơ có trong củ hành, tỏi, lúa mì, trứng, lúa mạch đen.
PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
Vật liệu
Mãng cầu xiêm:  được thu mua ở huyện Cẩm Thiều, tỉnh Sóc Trăng
Giá thu mua tại vườn 15000đ/1kg
Yêu cầu nguyên liệu: mãng cầu chín, không bị dập, hư hỏng hay sâu bệnh
Khối lượng trung bình khoảng 1-1,5kg
Chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum: được lấy tại Hungary
Thuộc tính của sản phẩm

STT Thuộc tính Yêu cầu Yếu tố ảnh hưởng
1 Màu Trắng ngà,  hơi đục Tỉ lệ giống
Độ Brix
pH
Nhiệt độ
Thời gian
2 Mùi Có hương thơm đặc trưng của mãng cầu xiêm
3 Vị Hơi chua, ngọt dịu, đặc trưng của mãng cầu xiêm
4 Trạng thái Lỏng, có huyền phù, đồng nhất

Bố trí thí nghiệm
Khảo sát nguyên liệu ban đầu
Khảo sát quá trình nuôi sinh khối tạo giống gốc
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tăng sinh khối của vi khuẩn Lactobacillus plantarum trên môi trường MRS

STT Mốc thời gian OD
1 0h
2 2h
3 4h
4 6h
5 8h
6 10h
7 12h
8 14h
9 16h
10 18h
11 20h
12 22h
13 24h
14 26h
15 28h

5.4. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống đến sự tăng sinh của vi khuẩn trong dịch mãng cầu xiêm
Thông số cố định
pH: 4.5
Brix: 19
Nhiệt độ: 32oC
Thời gian: 24h
Hàm mục tiêu: Mật độ tế bào vi khuẩn, cảm quan về các thuộc tính của sản phẩm
Tỉ lệ giống Sau khi bổ sung giống (24h, 32oC) Mật độ tế bào
(CFU/ml)
pH Brix
1%
2%
3%
4%
5%

5.5. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của độ Brix đến sự tăng sinh của vi khuẩn trong dịch mãng cầu xiêm
Thông số cố định
pH: 4.5
Tỉ lệ giống:
Nhiệt độ: 32oC
Thời gian: 24h
Hàm mục tiêu: Mật độ tế bào vi khuẩn, cảm quan về các thuộc tính của sản phẩm

Độ Brix Sau khi bổ sung giống (24h, 32oC) Mật độ tế bào
(CFU/ml)
pH Brix
16%
17%
18%
19%
20%

5.6.  Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự tăng sinh của vi khuẩn trong dịch mãng cầu xiêm
Thông số cố định
Brix:
Tỉ lệ giống:
Nhiệt độ: 32oC
Thời gian: 24h
Hàm mục tiêu: Mật độ tế bào vi khuẩn, cảm quan về các thuộc tính của sản phẩm
pH Sau khi bổ sung giống (24h, 32oC) Mật độ tế bào
(CFU/ml)
pH Brix
4
4.5
5
5.5
6

5.7. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự tăng sinh của vi khuẩn trong dịch mãng cầu xiêm
Thông số cố định
Brix:
Tỉ lệ giống:
pH:
Thời gian: 24h
Hàm mục tiêu: Mật độ tế bào vi khuẩn, cảm quan về các thuộc tính của sản phẩm
Nhiệt độ (oC) Sau khi bổ sung giống (24h) Mật độ tế bào
(CFU/ml)
pH Brix
32
37
42
47

5.8. Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến sự tăng sinh của vi khuẩn trong dịch mãng cầu xiêm
Thông số cố định
Brix:
Tỉ lệ giống:
pH:
Nhiệt độ:
Hàm mục tiêu: Mật độ tế bào vi khuẩn, cảm quan về các thuộc tính của sản phẩm

Thời gian (h) Sau khi bổ sung giống (24h) Mật độ tế bào
(CFU/ml)
pH Brix
12
16
20
24
28
5.9. Thí nghiệm 7: Khảo sát thời gian bảo quản (4oC)
Ngày pH Brix Mật độ tế bào
(CFU/ml)
0
3
6
9
12
18
Hàm mục tiêu: mật độ tế bào vi khuẩn, cảm quan về các thuộc tính của sản phẩm
5.10. Thí nghiệm 8: Khảo sát khả năng sống trong dịch ruột [2]
Theo phương pháp truyền thống, 1 ml dịch nuôi cấy vi khuẩn ở cuối pha sinh trưởng được ly tâm với tốc độ 5000 vòng/phút trong 5 phút để thu tế bào. Tế bào đã loại bỏ môi trường nuôi cấy sau đó được trộn với dịch dạ dày mô phỏng gồm glucose (3,5 g/lít), NaCl (2,05 g/lít), KH2PO4 (0,60 g/lít), CaCl2 (0,11 g/lít), và KCl (0,37 g/lít) được chuẩn độ về các pH 2,0 bằng dung dịch HCl 1M và lọc bằng màng lọc 0,2 µm. Sau đó lysozyme (0,1 g/lít) và pepsin (13,3 mg/lít) được cho vào dịch gốc trước khi tiến hành thí nghiệm (Corcoran et al., 2005).







Thí nghiệm 9: Khảo sát khả năng sống trong dịch mật [2]







5.12. Bảng cảm quan sản phẩm
1 2 3 4 5
Màu Có màu lạ Quá đục, sậm màu Đục, hơi sậm màu Trắng, đục Trắng, hơi đục
Mùi Có mùi hôi, mất hoàn toàn mùi mãng cầu xiêm Mùi lạ, mùi mãng cầu xiêm rất ít Mùi thơm rất nhẹ của mãng cầu Mùi thơm nhẹ của mãng cầu Thơm đặc trưng của mãng cầu xiêm, không có mùi lạ
Vị Có vị lạ, mất hoàn toàn vị mãng cầu xiêm Quá chua/ quá ngọt hoặc chua rất ít/ ngọt rất ít Vị ngọt gắt, chua gắt, không có vị lạ Ngọt dịu, chua nhẹ, không có vị lạ Đặc trưng của mãng cầu xiêm, ngọt dịu, chua nhẹ hài hòa, không có vị lạ
Trạng thái Tách lớp, cặn nhiều Tách lớp, ít cặn Ít tách lớp, ít cặn Không tách lớp, rót chảy lỏng đều Huyền phù, không tách lớp, rót chảy lỏng đều

TÍNH GIÁ THÀNH SẢN PHẨM
STT Tên nguyên vật liệu, thiết bị Giá tiền Số lượng Thành tiền
1 Mãng cầu gai 15000/kg 1kg 15000
2 Vi khuẩn
3 Đường 20000/kg 200g 4000
4 Enzyme pectinase 240000/100ml 2ml 4800
5 Acid citric 54000/500g 10g 1000
6 Baking soda 45000/500g 10g 900
7 Môi trường MRS 1.100.000/500g 2,7575g 7000
8 Bao bì (chai + nhãn) 5000 15 chai (1 chai 65 ml) 75000
Tổng 107.700

Giá thành đơn vị sản phẩm gốc = (tổng giá thành của tất cả các loại sản phẩm)/(tổng số sản phẩm gốc) =  107700/15 = 7.180 VNĐ