Luận văn Nghiên cứu sử dụng CO2 hòa tan để kéo dài thời gian tồn trữ sữa tươi nguyên liệu

àm giảm pH của sữa. -Ảnh hưởng trực tiếp của CO2 đến vi khuẩn. 2.4.1 Sự chiếm chỗ của O2 bởi CO2 Khi CO2 được hòa tan vào sữa sẽ đẩy O2 ra khỏi sữa, đây cũng chính là nguyên nhân kìm hãm sự phát triển của các vi khuẩn hiếu khí. Tuy nhiên, đây không phải là phương thức kìm hãm chính. Người ta đã làm thí nghiệm với Pseudomonas Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 12 fluorescens: Giữ không đổi nồng độ O2 thì thấy rằng sự phát triển của P.fluorescens chậm dần khi gia tăng nồng độ CO2. 2.4.2 Làm giảm pH của sữa Khi CO2 hòa tan vào sữa thì có một chuỗi phản ứng xảy ra và sẽ làm giảm pH của sữa do sự tồn tại của các ion H CO2 + H2O  H2CO3  HCO3+ H CO32+ 2H CO2 sẽ phản ứng với nước tạo thành acid carbonic. Sau đó acid carbonic sẽ phân ly thành ion bicarbonate và H, và cuối cùng thành ion carbonate. Chính CO2 và ion H là nguyên nhân chính kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn. Tuy vậy, bicarbonate và carbonate cũng có tác động kìm hãm vi khuẩn nhưng yếu hơn. Sự cân bằng của phương trình phản ứng trên phụ thuộcvào pH của dung dịch. Ở pH thấp, phản ứng xảy ra chủ yếu theo hướng về bên trái. Do đó, pH của môi trường CO2 hoà tan vào cũng như khả năng đệm của dung dịch đó có ảnh hưởng lớn đến khả năng ức chế vi sinh vật. 2.4.3Ảnh hưởng trực tiếp của CO2 đến vi khuẩn Tác dụng ức chế vi khuẩn do ảnh hưởng trực tiếp của CO2 xảy ra theo các thuyết sau đây - CO2 hoà tan vào lipid của màng tế bào gây ra những ảnh hưởng bất lợi đến độ ổn định của chúng (Nilsson và cộng sự, 2000). - Phản ứng hydrate hoá của CO2 làm giảm pH gây nênứng suất giữa môi trường và nội bào (Wolfe, 1980). - CO2 như một chất chuyển hoá từ nhiều con đường chuyển hoá sinh học gây nên sự tiêu tốn năng lượng không cần thiết của tế bào (Dixon và cộng sự, 1987). - CO2 có thể làm thay đổi và điều chỉnh các đặc tính lý hoá của enzyme (King, Nagel, 1975). Tùy vào môi trường phát triển, loại vi sinh vật và trạng thái vật lý mà chúng sẽ chịu tác động kết hợp thích hợp của các cơ chế trên. Phân tử CO2 không phân cực nên chúng tan trong lipid tốt hơn so với trong nước. Khi CO2 tiếp xúc với màng tế bào vi khuẩn, nó sẽ hòa tan vào lớp kép lipid và làm tăng độ lỏng của màng tế bào, tạo điều kiện cho tế bào chất của vi khuẩn tiếp xúc với môi trường bên ngoài có pH thấp, gây độc cho tế bào. Tùy vào nồng độ CO2 và áp suất mà CO2 cuối cùng có thể hòa tan vào tế bào chất của vi khuẩn (đây là môi trường có pH trung tính), làm giảm pH của tế bào chất dẫn đến làm thay đổi gradient pH, tạo ứng suất lên tế bào và làm xé rách màng tế bào vi khuẩn. Vi khuẩn có thể sống sót trong môi trường acid nhưng với một điều kiện là pH nội bào phải được duy trìở mức trung tính. Chính vì vậy mà tế bào phải duy trì gradient pH giữa môi trường bên trong và bên ngoài tế bào. Điều này được thực hiện nhờ tế bào có khả năng bơm đẩy Htừ bên trong ra bên ngoài tế bào. Do khả năng thẩm Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 13 thấu cao của CO2 qua màng tế bào nên hệ thống bơm bị áp chế và làm cho pH nội bào giảm xuống, làm biến tính protein nội bào và dẫn đến ức chế vi khuẩn. Dillow (1999) cũng đã khẳng định rằng nguyên nhân chính dẫn tới ức chế vi khuẩn là do làm giảm pH nội bào. Ballestra (1996) nêu rằng: Quá trình tích lũy CO2ở vách tế bào dưới mức gây chết là nguyên nhân dẫn tới giai đoạn ổn định của vi khuẩn. Khi lượng CO2 được tích lũy ở tế bào tiến tới điểm tới hạn thì sự giảm pH nội bào đủ làm biến tính protein nội bào sẽ là nguyên nhân làm chết tế bào. Tăng nhiệt độ và nồng độ CO2 sẽ làm tốc độ khuếch tán CO2 vào tế bào nhanh hơn và thời gian ức chế vi khuẩn vì thế cũng sẽ giảm. Ngoài ra, tác động ức chế vi khuẩn còn là do ảnh hưởng của áp suất. Việc thay đổi áp suất sẽ dẫn tới việc làm rách vách tế bào vi khuẩn. Enomoto, Nakamura và cộng sự (1997) đã kết luận rằng: Khả năng ức chế hoặc tiêu diệt vi khuẩn luôn diễn ra trong suốt quá trình tăng và giảm áp suất do CO2. Ballestra (1996) đã quan sát vách tế bào vi khuẩn E.coli trước và sau khi xử lý CO2ở 5MPa, 40oC trong 4giờ và thấy rằng hơn 75% tế bào bị xé rách có thể nhìn thấy được. Tức là còn lại gần 25% tế bào có vách tế bào còn nguyên. Tuy vậy, chỉ có 1% là quan sát thấy được. Điều này có nghĩa là có thể còn có những lỗ thủng bị xé rách quá nhỏ trên vách tế bào mà không thể quan sát dưới kính hiển vi được. Cơ chế tác động của CO2 lên bào tử không được biết rõ. Bào tử có một lớp màng mỏng được gắn chặt vào bên dưới của một chuỗi lớp bao bọc bằng protein. Những lớp bọc này xốp (Setlow và Johnson, 1997) và có thể là CO2 bị hoà tan vào màng của bào tử, dẫn đến kết quả làm cho bào tử nhạy cảm hơn với ứng suất bên ngoài môi trường như nhiệt hay sự tăng độ loãng của màng (Enfors và Molin, 1978). Tác động của CO2 cũng phụ thuộc vào nhiệt độ do ảnh hưởng đến khả năng hoà tan của CO2. Trong sữa CO2 có thể hoà tan đến nhiệt độ 38oC, do đó có thể sử dụng CO2 hoà tan để giữ chất lượng nguyên liệu cũng như sản phẩm trong quá trình bảo quản và phân phối. 2.5Ảnh hưởng của CO2 đến chất lượng sữa tươi nguyên liệu 2.5.1 Tác động của CO2 hòa tanđến sự phát triển của vi sinh vật trong sữa tươi Ảnh hưởng trên vi khuẩn tổng số CO2 hòa tan trong sữa nguyên liệu được trữ lạnh ở 4 - 7oC có thể làm giảm tốc độ phát triển của vi khuẩn tổng số xuống khoảng 10 lần so với không sữa không có CO2 hòa tan. Trong sữa có chất lượng tốt hay không tốt thì sự phát triển của vi khuẩn gây hư hỏng cũng đều được kìm hãm khi CO2 được hòa tan vào. Chẳng hạn, vi khuẩn tổng số ban đầu lần lượt là 7,8*103 cfu/ml và 1,6*105 cfu/ml. Sau khi hòa tan vào 30 mM CO2 thì sau hai ngày, vi khuẩn tổng số vẫn <106 cfu/ml. Tổng vi khuẩn hiếu khí trong sữa tươi bảo quản ở 7oC với 25 –27 mM CO2 có thời gian cho giai đoạn phát triển chậm là 72 giờ, trong khi mẫu đối chứng không có CO2 thời gian này là 24 giờ (Roberts và Torrey, 1988). Vi khuẩn ưa lạnh Vi khuẩn ưa lạnh trong sữa nguyên liệu rất nhạy cảm với CO2 (King và Mabbitt, 1982). Chẳng hạn sữa tươi bảo quản ở 7oC sau 6 ngày với lượng CO2 là 25 mM sẽ Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 14 chứa khoảng 2,5*103 cfu/ml, thấp hơn nhiều so với mẫu đối chứng không sử dụng CO2. Giai đoạn làm quen môi trường của vi khuẩn ưa lạnh trong sữa bảo quản ở 4oC là 6 ngày với mẫu có 30 mM CO2 trong khi thời gian này của mẫu không có CO2 là 2 ngày (King và Mabbitt, 1982). Một số nhà nghiên cứu khác đã không khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CO2 trực tiếp đến tổng vi khuẩn ưa lạnh mà thay vào đó là nghiên cứu ảnh hưởng của sự giảm pH do CO2 thêm vào đến vi khuẩn nhóm này. Kết quả cho thấy khi giảm pHtừ 6,8 đến 6,0, tổng vi khuẩn ưa lạnh là 3,1*105cfu/ml sau khi giữ 4 ngày ở 7oC, trong khi ở mẫu đối chứng giá trị này là 2*107 cfu/ml (Sierra và cộng sự, 1996). CO2 cũng ảnh hưởng đến vi khuẩn ưa lạnh thủy phân chất béo. Do đặc tính không phân cực của CO2 cho phép nó hoà tan nhiều trong cấu tử béo, làm tăng nồng độ CO2 trong chất béo sữa làm cho nguồn carbon đặc biệt cần thiết không thể đi vào tế bào vi khuẩn ưa lạnh thủy phân chất béo nên chúng gặp điều kiện môi trường sống khó khăn so với các vi sinh vật khác. Coliforms Sự phát triển của Coliforms trong sữa bị ức chế bởi CO2. Sau 4 ngày bảo quản ở 4oC, sữa tươi được acid hóa đến pH = 6,0 bằng CO2 có tổng số coliforms là 3,2*102 cfu/ml so với mẫu đối chứng không có CO2 là 3,2*103 cfu/ml (Ruas –Madiedo, 1996). Hàm lượng CO2 hòa tan trong sữa càng nhiều thì sự ức chế càng lớn. Vi khuẩn kỵ khí CO2 có ảnh hưởng ức chế đối với vi sinh vật kỵ khí (Enfors và Molin, 1980). Sữa tươi chứa 26,5 mM CO2 giữ ở 7oC sau 6 ngày có tổng vi khuẩn kỵ khí là 5,0*105 cfu/ml trong khi mẫu đối chứng không có CO2 là 3,2*108 cfu/ml (Roberts và Torrey, 1988). 2.5.2 Tác động của CO2 hòa tanđến các biến đổi vật lý và sinh hóa của sữa tươi Tác động đến thành phần hóa học của sữa CO2 hòa tan không làm thay đổi độ ổn định của các vitamin tan trong dầu khi giữ sữa tươi ở 7oC sau 7 ngày (Sierra và cộng sự, 1996). Các acid hữu cơ và tỷ lệ giữa casein và whey trong sữa giữ lạnh ở 4oC (xử lý CO2 đến pH = 6) không thay đổi (Ruas Madiedo, 1996). Hàm lượng béo và protein cũng không thay đổi trong sữa có CO2 hòa tan. Độ hấp thu ở bước sóng tương ứng với lactose có gia tăng là do CO2 cũng được hấp thu ở bước sóng này. Ảnh hưởng đến casein Mặc dù CO2 hòa tanở nồng độ cao sẽ có khả năng kìm hãm vi khuẩn cũng như hoạt động của enzyme, nhưng với nồng độ quá cao thì sẽ ảnh hưởng đến casein trong sữa. Vì casein sẽ hoàn tan kémở pH < 4,6 và sẽ làm cho sữa bị kết tủa. Do vậy, nếu CO2 hòa tan trong sữa nhiều đến mức làm giảm pH sữa < 4,6 thì casein sẽ bị kết tủa. Sự mất ổn định của casein cũng cần đượcquan tâm về khía cạnh có thể làm tắc nghẽn thiết bị trao đổi nhiệt trong quá trình thanh trùng hay tiệt trùng do sự đóng bám thành phần này trên bề mặt trao đổi nhiệt. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 15 Ảnh hưởng đến pH của sữa Khi CO2 hòa tan vào sữa sẽ xảy ra phản ứng hydrat hóa tạo thành acid carbonic, làm giảm pH của sữa. Sự thay đổi pH của sữa theo nồng độ CO2 được thể hiện ở hình 4. Hình 4: Ảnh hưởng của CO2 hòa tan đến pH của sữa nguyên liệu ở 38oC từ hai nông trại khác nhau Ảnh hưởng đến điểm đóng băng của sữa (FP –Freezing Point) CO2 làm giảm pH của sữa, dẫn đến giảm tính ổn định của phức chất casein, do đó các muối calcium và phospho cũng có thể di chuyển từ micele casein vào pha nước. Hàm lượng chất tan tăng dẫn đến làm giảm điểm đóng băng của sữa (Gevaudan và cộngsự, 1996). Sự gia tăng hàm lượng chất tan dẫn đến sự giảm điểm đóng băng theo tuyến tính từ FP ban đầu trong sữa tươi không có CO2 là -0,543oC đến -0,59oC trong sữa có 1000 ppm CO2, theo phương trình hồi qui như sau: (Ma và cộng sự, 2001) FP = - 0,5434 –0,000051 * [CO2] (R2 = 0,98) Trong đó FP là điểm đóng băng (oC) [CO2] là nồng độ CO2 tính bằng ppm. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 16 CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Phương tiện thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. Thời gian thực hiện 12 tuần 3.1.1 Nguyên liệu chính Sữa tươi được thu mua tại Tổ 7, Lợi Vũ A, Phường An Bình, TP. Cần Thơ CO2 hòa tanđược mua tại công ty MITAGAS, đường Mậu Thân nốidài, TP. Cần Thơ 3.1.2 Thiết bị Thiết lập hệ thống sục khí CO2 pH kế Máy đo màu Colorimeter Áp kế Tủ cấy, tủ ủ Cân điện tử Máy cất đạm Tủ lạnh Một số dụng cụ và thiết bị thí nghiệm khác 3.1.3 Hóa chất Dung dịch chuẩn độ acid: NaOH 0,1N Môi trường nuôi cấy: Plate Count Agar Methyl da cam Hình 5: Máy cất đạm Dung dịch chuẩn độ H2SO4 0,1N Một số hoá chất khác Hình 6: Máyđo màu clorimeter Hình 7: Máy đo pH Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 17 3.2 Bố trí thí nghiệm 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của CO2 hòa tan đến khả năng bảo quản sữa tươi nguyên liệu, so sánh kết hợp với phương pháp bảo quản bằng nhiệt Mục đích thí nghiệm: Xác định thời gian sục CO2, từ đó tìm ra nồng độ CO2 hòa tan thích hợp cho việc bảo quản sữa nguyên liệu, đồng thời so sánh hiệu quả bảo quản bằng CO2 hòa tan và bằng nhiệt. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Sữa tươi  Làm sạch  Xử lý  Không xử lý Xử lý sục CO2 (4oC) Thanh trùng nhiệt (72oC, 30 giây) pH = 6,8 pH = (A3) A1 A2 A3  Bảo quản (4oC)  Phân tích Tiến hành thí nghiệm Sữa tươi thu mua từ hộ chăn nuôi mới thu hoạch được kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng và làm sạch. Nhóm mẫu không xử lý được chuẩn bị với 2 giá trị pH là 6,9 (của sữa tươi bình thường chất lượng tốt) và pH bằng với pH của mẫu sục CO2 nhiều nhất. Điều chỉnh pH bằng acid vô cơ (HCl). Nhóm mẫu xử lý bằng biện pháp sục CO2 được chuẩn bị với cùng áp suất sục CO2 là 2Kg/cm2 và thay đổi thời gian sục CO2 với 3 mức độ thời gian tương ứng với mẫu A1, A2 và A3 lần lượt là 5 phút, 10 phút và 15 phút. Mẫu xử lý nhiệt ở nhiệt độ 72oC trong thời gian 30 giây. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 18 Các chỉ tiêu phân tích Hàm lượng CO2 hòa tan và pH của các mẫu A1, A2 và A3 sau khi sục CO2. Kiểm tra định kỳ sau mỗi 2 ngày các mẫu bảo quản thông qua các chỉ tiêu: - Chỉ tiêu vật lý: pH, độ trắng. - Chỉ tiêu hóa học: Độ acid, NH3. - Chỉ tiêu vi sinh: VSV tổng số. - Chỉ tiêu cảm quan: Màu sắc, trạng thái, mùi. Thí nghiệm được tiến hành với 2 lần lặp lại Hình 8: Sơ đồ bố trí sục CO2 Hình 9: Giữ lạnh sữa trong bình inox chịu áp suốt quá trình sục CO2 Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 19 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng sử dụng sữa bảo quản bằng CO2 vào chế biến các sản phẩm từ sữa Mục đích thí nghiệm:Khảo sát có sự khác biệt về chất lượng hay không khi sử dụng sữa bảo quản bằng CO2 trong sản xuất các sản phẩm tiêu biểu từ sữa so với nguyên liệu sữa tươi và sữa bảo quản bằng cách thanh trùng nhiệt. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Nguyên liệu B1 B2 B3 Chế biến sản phẩm tiêu biểu từ sữa Sữa tiệt trùng Sữa lên men Đánh giá, so sánh Tiến hành thí nghiệm Trên cơ sở thí nghiệm 1, sau khi xác định được thời giansục CO2 và thời gian bảo quản tối ưu cho sữa, mẫu này được chọn là mẫu B1 trên sơ đồ bố trí thí nghiệm. Mẫu B2 là mẫubảo quản bằng phương pháp thanh trùng với cùng thời gian bảo quản với mẫu B1. Mẫu B3 tương ứng với nguyên liệu sữa tươi mới thu mua. Các mẫu nguyên liệu B1, B2 và B3 nêu trên được dùng chế biến sữa tiệt trùng và sữa lên men. Sản phẩm tương ứng từ các nhóm nguyên liệu này được đánh giá và so sánh chất lượng. Các chỉ tiêu đánh giá - Sản phẩm sữa tiệt trùng: đánh giá các chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, mùi, vị và trạng thái của sản phẩm. - Sản phẩm sữa lên men: Theo dõi tốc độ sinh acid (tốc độ lên men). Thí nghiệm được tiến hành với 2 lần lặp lại Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 20 3.3 Phương pháp đo đạc - phân tích Bảng 7: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu STT Chỉ tiêu xác định Phương pháp phân tích 1 CO2 hòa tan Phụ lục 1 2 pH Sử dụng pHkế 3 Màu sắc Sử dụng máy đo màu colorimeter 4 Độ acid (oT) Dùng dung dịch chuẩn NaOH 0,1N để trung hòa hết các acid có trong 100ml sữa với phenolphtalein làm chất chỉ thị màu 5 NH3 Phương pháp Kjeldahl 6 Vi sinh vật tổng số Phương pháp đếm đĩa 7 Đánh giá cảm quan Phương pháp so sánh đa 3.4 Phương pháp phân tích số liệu Sử dụng chương trình thống kê Statgraphic plus 4.0 và R2.3.0 để xử lý thống kê số liệu. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 21 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ THẢO LUẬN Bảng8: Kết quả phân tích thành phần của nguyên liệu 4.1Ảnh hưởng của phương pháp xử lí đến các chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu Bố trí thí nghiệm với 3 thời gian sục khí CO2 vào sữa nguyên liệu là 5 phút, 10 phút, 15 phút ở cùng 1 áp lực sục khí là 2kg/cm2 (theo thí nghiệm thăm dò), so sánh với hai mẫu đối chứng là mẫu không sục CO2 có pH nguyên thủy của sữa (6,9) và mẫu không sục CO2 được điều chỉnh pH bằng pH của mẫu sục CO2 cao nhất (6.42) bằng acid vô cơ và mẫu xử lí nhiệt ở nhiệt độ 72oC trong thời gian 30 giây. Kết quả thống kê về độ tăng độ acid, độ giảm pH, màu sắc, NH3 và độ tăng mật số vi sinh vật tổng số (VSVTS) theo thời gian bảo quản được thể hiện qua bảng9. Thời gian bảo quản được kết thúc khi có bất kỳ mẫu nào có số lượng vi sinh vật vượt quá tiêu chuẩn cho phép (Theo tiêu chuẩn EU thì sữa được tồn trữ hơn 36 giờ không tồn tại vi sinh vật tổng số vượt quá 200.000cfu/ml, The Council of the European Union). Do đó, thời gian bảo quản thống kêở bảng 9 được tính trong 8 ngày. Bảng 9:Ảnh hưởng của phương pháp xử lí đến các chỉ tiêu chất lượng Phương pháp xử lí pH Độ tăng độ acid (*) Độ giảm pH (**) Màu sắc (L) NH3 (g/l) Độ tăng mật số VSVTS (***) Đối chứng pH = 6,9 6,90 1,00b 0,09b 76,25c 0,32a 32,56c Đối chứng pH = 6,42 6,42 0,95b 0,07ab 74,96a 0,31a 32,18c Xử lí nhiệt 6,90 0,50a 0,05a 75,9b 0,32a 9,75ab Sục CO2 5 phút 6,63 1,30bc 0,13c 78,00d 0,32a 17,33b Sục CO2 10 phút 6,53 1,63c 0,14c 78,50e 0,32a 11,69ab Sục CO2 15 phút 6,42 1,40c 0,13c 79,05f 0,31a 5,50a (Các chữcái giống nhau biểu thị sự không khác biệt ý nghĩa theo cột) (*) Được tính bằng hiệu số giữa độ acid ở các ngày tiếp theo và độ acid ở ngày đầu tiên. (**) Được tính bằng hiệu số giữa pH ở ngày đầu tiên và pHở các ngày tiếp theo. (***) Được tính bằng thương số giữa mật số vi sinh vật ở các ngày tiếp theo và mật số vi sinh vật ở ngày đầu tiên. Thành phần Hàm lượng (%) Chất béo 3,08 Đường 4,6 Protein 3,14 Chất khô tổng số 11,5 Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 22 4.1.1Ảnh hưởng của phương pháp xử lí đến sự thay đổi pH của sữa trong thời gian bảo quản 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 0 2 4 6 8 10 Thời gian bảo quản (ngày) pH Đối chứng pH = 6,9 Đối chứng pH = 6,42 Xử lí nhiệt Sục CO2 5 phút Sục CO2 10 phút Sục CO2 15 phút Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH của sữa theo phương pháp xử lí và thời gian bảo quản Dựa vào kết quả thống kê bảng 9 và đồ thị trên cho thấy: Sữa được xử lý bằng các phương pháp khác nhau có khuynh hướng chung là pH của sữa đều giảm dần theo thời gian bảo quản nhưng có khác biệt ý nghĩa giữa các mẫu. Điều này có thể được giải thích rằng: Đối với mẫu đối chứng pH = 6,9, mẫu đối chứng pH = 6,42 và mẫu xử lí nhiệt thì sau thời gian bảo quản do vi sinh vật phát triển nên làm giảm pH. Còn đối với mẫu sục CO2, do pH ban đầu của sữa trước khi sục CO2 cao nênở ngày đầu tiên chỉ một phần CO2 hòa tan kết hợp với nước để hình thành nên acid carbonic và xảy ra một chuỗi phản ứng để tạo thành các ion H+ làm giảm pH sữa CO2 + H2O  H2CO3  HCO3+ H CO32+ 2H Mặc dù pHở ngày đầu đã thấp (so với pH = 6,9) nhưng so với pH để phản ứng trên đạt trạng thái cân bằng thì vẫn còn cao nên CO2 tiếp tục kết hợp với nước và xảy ra chuỗi phản ứng trên nên làm giảm pH sữa, tạo nên sự khác biệt ý nghĩa so với các mẫu không sục CO2. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 23 4.1.2 Ảnh hưởng của phương pháp xử lí đến sự thay đổi độ acid của sữa trong thời gian bảo quản Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ acid của sữa theo phương pháp xử lí và thời gian bảo quản Qua đồ thị trên thấy rằng độ acid của các mẫu sữa đều tăng dần theo thời gian bảo quản. Kết quả này hoàn toàn tương thích với kết quả sự thay đổi pH. 4.1.3Ảnh hưởng của phương pháp xử lí đến sự thay đổi màu sắc của sữa trong thời gian bảo quản 74 75 76 77 78 79 80 0 2 4 6 8 10 Thời gian bảo quản (ngày) M àu sắ c (đ o th eo g iá tr ị L ) Đối chứng pH = 6,9 Đối chứng pH = 6,42 Xử lí nhiệt Sục CO2 5 phút Sục CO2 10 phút Sục CO2 15 phút Hình 12: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi màu sắc của sữa theo phương pháp xử lí và thời gian bảo quản 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 Thời gian bảo quản (ngày) Đ ộ ac id Đối chứng pH = 6,9 Đối chứng pH = 6,42 Xử lí nhiệt Sục CO2 5 phút Sục CO2 10 phút Sục CO2 15 phút (o T ) Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 24 Dựa vào kết quả thống kê bảng 9 và đồ thị trên cho thấy: Các mẫu có sục CO2 có màu sắc trắng hơn so với các mẫu không sục CO2. Kết quả này là do CO2 có khả năng hấp phụ các chất màu nên làm cho sữa có màu trắng hơn. Màu của sữa là do sự phân tán ánh sáng giữa casein và hạt béo. Mẫu acid hóa bằng HCl có màu sậm hơn là do ảnh hưởng của HCl lên casein tạo thành casein hydroclodride làm giảm hàm lượng casein trong sữa dẫn tới giảm khả năng phân tán ánh sáng. 4.1.4Ảnh hưởng của phương pháp xử lí đến sự thay đổi NH3 của sữa trong thời gian bảo quản 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0 2 4 6 8 10 Thời gian bảo quản (ngày) N H 3 (g /l ) Đối chứng pH = 6,9 Đối chứng pH = 6,42 Xử lí nhiệt Sục CO2 5 phút Sục CO2 10 phút Sục CO2 15 phút Hình 13: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi NH3 của sữa theo phương pháp xử lí và thời gian bảo quản Dựa vào kết quả thống kê bảng 9 và đồ thị trên thấy rằng: Sau một thời gian bảo quản, lượng NH3 sinh ra ở các mẫu có tăng một ít nhưng khác biệt không ý nghĩa giữa các mẫu là do các enzyme protease của vi khuẩn sinh ra phân giải protein thành NH3. Mẫu sục CO2 không có sự khác biệt so với các mẫu khác. Điều này cho thấy với hàm lượng CO2 này chưa có tác động kiềm hãm hoạt động của enzyme protease do vi khuẩn sinh ra. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 25 4.1.5 Ảnh hưởng của phương pháp xử lí đến sự thay đổi mật số VSVTS trong thời gian bảo quản 1 10 100 1000 10000 100000 0 2 4 6 8 10 Thời gian bảo quản (ngày) M ật số V SV TS (c fu /m l) Đối chứng pH = 6,9 Đối chứng pH = 6,42 Xử lí nhiệt Sục CO2 5 phút Sục CO2 10 phút Sục CO2 15 phút Hình 14: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi mật số VSVTS của sữa theo phương pháp xử lí và thời gian bảo quản Dựa vào kết quả thống kê bảng 9 và đồ thị trên hình 14 có thể thấy rằng: Mẫu đối chứng pH = 6,42 có mật số VSVTS tăng rất cao, gần tương đương với mẫu đối chứng pH = 6,9 .Kết quả này cho thấy sự giảm pH bằng acid vô cơ (HCl) ảnh hưởng không đáng kể đến tốc độ phát triển của vi sinh vật. Mẫu xử lí nhiệt và các mẫu có sục CO2 đều có khả năng làm giảm tốc độ phát triển của vi sinh vật. Điều này được giải thích là do quá trình xử lí nhiệt và sục CO2 đều có tác động kiềm hãm sự phát triển của vi sinh vật. Thời gian sục CO2 càng cao (CO2 hòa tan càng nhiều) thì càng có tácđộng kiềm hãm sự phát triển của vi sinh vậtmạnh hơn. Mẫu sục CO2 15 phút có tốc độ phát triển của vi sinh vật thấp hơn rất nhiều so với mẫu đối chứng pH = 6,42. Điều này chứng tỏ rằng tác động kiềm hãm sự phát triển của vi sinh vật là do CO2 hòa tan chứ không phải là do pH. 4.2 Ảnh hưởng của thời gian sục CO2 đến một số chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu Các mẫu sữa được sục CO2 với thời gian lần lượt là 5 phút, 10 phút, 15 phútở cùng áp suất là 2Kg/cm2. Kết quả thống kê về sự biến thiên độ acid, sự biến thiên pH, màu sắc và mật số VSVTS sau một thời gian bảo quản được thể hiện qua bảng 10. Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 26 Thoi gian suc(phut) Thoi gian bao quan (ngay)B ie n th ie n pH 0 3 6 9 12 15 0 4 8 12 16 20 24 -0.12 -0.02 0.08 0.18 0.28 Thoi gian suc(phut) T ho ig ia n ba o qu an (n ga y) Bien thien pH -0.12 -0.08 -0.04 1.38778E-17 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 0.24 0 3 6 9 12 15 0 4 8 12 16 20 24 Bảng 10:Ảnh hưởng của thời gian sục CO2 đến các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu Thời gian sục CO2 (phút) Hàm lượng CO2 hòa tan (g/l) Biến thiên độ acid(*) Biến thiên pH (**) Màu sắc Độ tăng mật số VSVTS 5 0,8 0,52c 0,12b 77,76a 283,46c 10 1,1 0,93b 0,15c 78,23b 182,52b 15 1,51 1,4a 0,11a 78,62c 66,22a (Các chữ cái giống nhau biểu thị sự không khác biệt ý nghĩa theo cột) (*) Được tính bằng hiệu số giữa độ acid ở ngày đầu tiên và độ acid ở các ngày tiếp theo. (**) Được tính bằng hiệu số giữa pH ở ngày đầu tiên và pHở các ngày tiếp theo. 4.2.1Ảnh hưởng của thời gian sục CO2 đến biến thiên pH Z = -0.0219387 + 0.0134002*x + 0.0353458*y - 0.000734431*x*x -0.0016263*y*y - 0.000107009*x*y Hình 15: Đồ thị biểu diễnbiến thiên pH theo thời gian sục CO2 và thời gian bảo quản Quađồ thị trên thấyrằng: Biến thiên pH của các mẫu sục CO2 tăng từ ngày đầu tiên đến ngày thứ 8. Sau đó giá trị này giảm xuống đến ngày thứ 22. Điều này được lí giải là do trong 8 ngày đầu, pH của sữa chưa đạt đến pH cân bằng nên CO2 kết hợp với nước dần dần để tạo thành acid carbonic và tạo thành ion H+ làm giảm pH sữa theo chuỗi phản ứng sau Luận văn tốt nghiệp khóa 28 - năm 2007 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm –Khoa Nông nghiệp & Sinh học ứng dụng 27 Thoi gian suc(phut) T ho ig ia n ba o qu an (n ga y) Bien thien do acid