Nghiên cứu sản xuất nước cà chua lên men sử dụng chủng vi khuẩn Lactobacillus Acidophilus 01A - Huỳnh Xuân Phong

An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 24 NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NƯỚC CÀ CHUA LÊN MEN SỬ DỤNG CHỦNG VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS 01A Huỳnh Xuân Phong1, Nguyễn Thị Pha Ly2, Nguyễn Ngọc Thạnh1, Ngô Thị Phương Dung1 1Trường Đại học Cần Thơ 2Công ty Cổ phần Xuất nhập khẩu Y tế DOMESCO Thông tin chung: Ngày nhận bài: 03/08/2015 Ngày nhận kết quả bình duyệt: 22/10/2015 Ngày chấp nhận đăng: 04/2017 Title: A study on ferment tomato juice through Lactobacillus Acidophilus 01A Keywords: Lactic acid bacteria, lactic acid fermentation, Lactobacillus acidophilus, probiotic Từ khóa: Lactobacillus acidophilus, lên men lactic, probiotic, vi khuẩn lactic ABSTRACT Regarding the low cost and a high nutrition level of tomatoes as well as to diversify tomatoes’ products, the trials of fermented tomato juice production were carried out along with 4 experiements of Lactobacillus Acidophilus (01A, 02P, 03C and 04L). All 4 experiements of Lactobacillus acidophilus could grow up at the low pH conditions and ferment tomato juice. The result indicated that Lactobacillus Acidophilus 01A could produce the highest lactic acid concentration (1.38% (w/v)) and grow well up to 8.42 log CFU/mL after 48 hours of fermentation at 37 oC. The fermented tomato juice production which was supplemented by 9% (w/v) of sucrose together with 6 log cells/mL (the ratio 1% (v/v)) after 12 hours of fermentation at 37 oC satisfied demands of probiotic requirements (with the bacterial rate higher than 6 log CFU/mL) and had good sensory evaluation results. The quality of products remained stable when storaged at 4 oC in 4 weeks. TÓM TẮT Với mục đích tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền và giá trị dinh dưỡng cao cũng như đa dạng hóa các sản phẩm có đặc tính tốt từ cà chua. Thử nghiệm sản xuất nước cà chua lên men được thực hiện với 4 chủng Lactobacillus acidophilus (01A, 02P, 03C và 04L). Cả 4 chủng thử nghiệm đều có khả năng phát triển ở điều kiện pH thấp và lên men nước cà chua. Kết quả đánh giá khả năng ứng dụng để sản xuất nước cà chua lên men cho thấy chủng Lactobacillus acidophilus 01A cho kết quả tốt nhất với hàm lượng axit lactic đạt 1,38% (w/v) và mật số đạt 8,42 log CFU/g sau 48 giờ lên men ở 37 oC. Sản phẩm nước cà chua lên men có bổ sung 9% (w/v) đường sucrose với mật số giống chủng ban đầu 6 log tế bào/mL (tỷ lệ chủng giống 1% (v/v)) sau 12 giờ lên men ở 37 oC đảm bảo yêu cầu của sản phẩm probiotic (mật số vi khuẩn lớn hơn 6 log CFU/mL) và có kết quả đánh giá cảm quan tốt. Chất lượng sản phẩm ổn định khi được tồn trữ ở 4 oC trong 4 tuần khảo sát. 1. GIỚI THIỆU Probiotic là tên gọi chung của nhóm các sản phẩm có giá trị cao về mặt sinh học, giúp tiêu hóa thức ăn, hỗ trợ sự tiêu hóa lactose (có nhiều trong sữa), ngăn chặn tác hại của các vi khuẩn khác xâm nhập vào đường ruột, giúp cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột do sự ảnh hưởng của rượu, stress, nhiễm trùng, sử dụng kháng sinh hoặc các thuốc hóa trị liệu, rối loạn tiêu hóa, viêm ruột cấp tính hay mãn tính. Đặc điểm quan trọng nhất của sản phẩm probiotic là các vi khuẩn được sử dụng An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 25 trong sản phẩm phải sống và có mật số tế bào tối thiểu 6,0 log CFU/g (Ravula & Shah, 1998; Roy, 2001; Shah, 2000; Talwalkar & Kailasapathy, 2004). Vi sinh vật được sử dung phổ biến nhất là nhóm vi khuẩn lactic, trong đó chủ yếu là nhóm Lactobacilli (L. acidophilus, L. casei, L. rhamnosus, L. reuteri, L. plantarum), kế đến là nhóm vi khuẩn Bifidobacteria (B. longum, B. bifidum, B. breve, B. infantis) (Fooks & Gibsonm, 2002). Hầu hết các sản phẩm probiotic là các sản phẩm từ sữa lên men. Tuy nhiên, có hai hạn chế chính của các sản phẩm từ sữa đối với người tiêu dùng là sự không dung nạp lactose. Mattila - Sandholm và cs. (2002) cho rằng, nước trái cây là một môi trường tốt cho sự phát triển các vi khuẩn và phát triển các sản phẩm probiotic. Trái cây và rau cải là những thực phẩm có lợi cho sức khoẻ bởi vì chúng chứa nhiều các chất chống oxy hoá, vitamin, chất xơ và khoáng. Một số công trình nghiên cứu gần đây cho thấy, việc sản xuất các sản phẩm probiotic từ các loại rau quả là một khuynh hướng để tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có giá trị về mặt sinh học. Trong đó, nước cà chua được xem một trong những thức uống có giá trị dinh dưỡng cao và tốt cho sức khoẻ (Suzuki và cs., 2002). Nghiên cứu được thực hiện với mục đích khảo sát khả năng ứng dụng của vi khuẩn lactic trong sản xuất nước cà chua lên men và xác định điều kiện lên men thích hợp. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu và hóa chất - Nguyên liệu: Cà chua được mua tại TP. Cần Thơ. - Giống vi khuẩn lactic: 4 chủng vi khuẩn L. acidophilus (ký hiệu 01A, 02P, 03C và 04L) được phân lập và lưu trữ tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ. - Hóa chất: NaOH 0,1 N, yeast extract (Ấn Độ), saccharose, peptone, glucose,... - Môi trường: MRS agar (Merck) và MRS broth (Merck). 2.2 Khảo sát khả năng ứng dụng vi khuẩn lactic trong sản phẩm probiotic Cấy 4 chủng vi khuẩn lactic vào các ống nghiệm chứa môi trường MRS broth ở 3 mức pH khác nhau (1,5; 2,5 và 3,5). Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Xác định mật số vi khuẩn khi vừa chủng giống (T0) và sau 2 giờ ủ (T2) bằng phương pháp đếm sống trên môi trường MRS agar. 2.3 Khảo sát khả năng sản xuất nước cà chua lên men bằng vi khuẩn lactic Cà chua được ép lấy nước và phân phối vào các tuýp ly tâm 50 mL. Thanh trùng ở 100 ºC trong 15 phút. Để nguội đến khoảng 35 – 40 ºC và chủng giống (1% (v/v)) vào tuýp. Ủ ở 37 ºC trong 48 giờ. Chỉ tiêu phân tích: pH, Brix, hàm lượng axit lactic (Lê Thanh Mai và cs., 2005) và mật số vi khuẩn bằng phương pháp đếm sống trên môi trường MRS agar. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. 2.4 Khảo sát thời gian lên men và tỷ lệ đường phối chế Giống vi khuẩn lactic được nuôi tăng sinh trong môi trường MRS broth. Phối chế nước cà chua với các tỷ lệ đường 6, 9, 12 và 15% (w/v). Phân phối 40 mL/tuýp, đo pH và độ Brix trước lên men. Thanh trùng ở 100 ºC trong 15 phút. Chủng 0,4 mL giống/tuýp và ủ lên men ở 37 ºC trong các khoảng thời gian khác nhau (12, 24, 36 và 48 giờ). Các chỉ tiêu phân tích: pH, độ Brix, hàm lượng axit lactic, mật số vi khuẩn và cảm quan sản phẩm sau lên men. Cảm quan sản phẩm được thực hiện theo thang điểm ưa thích Hedonic (Stone & Sidel, 1993) với hội đồng gồm 10 thành viên. 2.5 Khảo sát nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ thích hợp Thí nghiệm được bố trí với 2 nhân tố là nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ. Giống chủng được pha loãng với nước muối sinh lý ở nồng độ 6, 7 và 8 log tb/mL. Chủng 1% (v/v) giống vào các tuýp (nồng độ giống chủng ban đầu tương ứng là 4, 5 An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 26 và 6 log tb/mL). Ủ lên men ở 25 oC, 30 oC và 37 oC theo thời gian được xác định từ thí nghiệm trên và phân tích các chỉ tiêu sau lên men. 2.6 Khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm Sản phẩm nước cà chua lên men được chuẩn bị dựa trên các thông số được xác định từ các thí nghiệm trên. Sau khi kết thúc quá trình lên men, sản phẩm được tồn trữ ở các nhiệt độ (-5 oC đến 0 oC, 4 oC và 25 oC) và thời gian khác nhau (1, 2, 3 và 4 tuần). Các chỉ tiêu theo dõi trong quá trình tồn trữ sản phẩm bao gồm pH, độ Brix, hàm lượng axit lactic và mật số vi khuẩn lactic. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khả năng ứng dụng vi khuẩn lactic trong sản phẩm probiotic Một trong những tiêu chuẩn của sản phẩm probiotic là khả năng sống sót của vi sinh vật sau quá trình tiêu hoá (Guarner & Schaafsma, 1998; Marteau, de Vrese, Cellier, & Schrezenmier, 2001). Trong hệ thống tiêu hoá, pH của dịch dạ dày rất thấp (khoảng 1 – 2) cho nên đa số vi sinh vật đều khó tồn tại ở khoảng pH này. Tuy nhiên, các vi sinh vật cũng chỉ chịu đựng ở mức pH thấp này trong dạ dày khoảng 1 đến 2 giờ và sau đó sẽ di chuyển xuống ruột già, có giá trị pH gần trung tính hơn. Do đó, để khảo sát khả năng ứng dụng của các dòng vi khuẩn lactic phân lập được vào trong sản phẩm probiotic, tiến hành thử khả năng tồn tại của các chủng L. acidophilus trong môi trường MRS lỏng ở pH thấp (1,5; 2,5 và 3,5) với nồng độ giống chủng ban đầu là 4 log tb/mL. Mật số vi khuẩn ở thời điểm ban đầu (T0) và sau 2 giờ (T2) ủ ở 37 oC bằng phương pháp đếm sống được thể hiện ở Bảng 1. Bảng 1. Mật số vi khuẩn trong môi trường MRS lỏng có pH thấp Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại. Các giá trị có mẫu tự giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy 95%. Sau 2 giờ ủ ở 37 oC với các độ pH thấp khác nhau, tất cả các chủng L. acidophilus đều gia tăng mật số. Mật số vi khuẩn ban đầu là 4 log tb/mL nhưng khi chủng vào môi trường MRS với pH 1,5 và 2,5 thì mật số của chúng ở thời điểm T0 giảm đi đáng kể (chỉ còn 1,08 - 1,38 log CFU/mL), pH Chủng L. acidophilus T0 (log CFU/mL) T2 (log CFU/mL) 1,5 01A 1,26de 6,61a 02P 1,08f 6,48a 03C 1,15ef 6,55a 04L 1,18ef 6,49a 2,5 01A 1,38c 6,47a 02P 1,36cd 6,39a 03C 1,36cd 6,54a 04L 1,34cd 6,30a 3,5 01A 3,43b 6,53a 02P 3,36b 6,55a 03C 3,33b 6,46a 04L 3,58a 6,62a An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 27 nguyên nhân là do pH quá thấp nên đa số vi khuẩn bị sốc; tuy nhiên sau khi ủ, chúng lại phục hồi và hoạt động để gia tăng mật số (lên đến 6,30 - 6,55 log CFU/mL). Ở pH 3,5, đa số vi khuẩn chịu được độ pH này nên mật số của chúng ở thời điểm T0 giảm không đáng kể (3,33 - 3,58 log CFU/mL). Sau 2 giờ ủ, vi khuẩn đã gia tăng mật số đến 6,46 - 6,62 log CFU/mL. Kết quả xử lý thống kê cho thấy mật số của các chủng L. acidophilus ở thời điểm T0 trong môi trường với các mức độ pH khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa. Mật số của 4 dòng vi khuẩn lactic ở pH 3,5 đều cao hơn ở pH 2,5 và mật số của 4 chủng vi khuẩn lactic này ở pH 2,5 lại cao hơn ở pH 1,5. Điều này chứng tỏ pH càng thấp càng ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của vi khuẩn lactic. Tất cả 4 chủng L. acidophilus sau 2 giờ ủ ở 3 mức độ pH thấp khác nhau đều có sự gia tăng mật số và qua xử lý thống kê thì mật số vi khuẩn ở các nghiệm thức khác biệt không ý nghĩa với độ tin cậy 95%. Kết quả cho thấy các chủng L. acidophilus đều có thể thích nghi và phát triển được trên môi trường có độ pH thấp và đều có khả năng ứng dụng vào trong sản phẩm probiotic. 3.2 Khả năng sản xuất nước cà chua lên men bằng vi khuẩn lactic Nước ép cà chua có độ Brix là 5,40 và pH là 4,39; nồng độ giống chủng ban đầu là 4 log tb/mL. Mật số vi khuẩn lactic ở thời điểm T0 và sau 48 (T48) giờ ủ ở 37 oC và các chỉ tiêu như độ Brix, pH và hàm lượng acid lactic được phân tích và trình bày ở Bảng 2. Bảng 2. Mật số vi khuẩn, °Brix, pH và hàm lượng acid sau quá trình lên men Chủng L. acidophilus oBrix pH Axit (% w/v) Log T0 (log CFU/mL) Log T48 (log CFU/mL) 01A 4,83a 3,21b 1,38a 3,85a 8,42a 02P 4,87a 3,45b 1,35a 3,82a 8,35a 03C 4,83a 3,52ab 1,21b 3,85a 8,37a 04L 4,93a 3,59a 1,17b 3,84a 8,33a Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại. Các giá trị có mẫu tự giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. Tất cả các chủng L. acidophilus sau 48 giờ lên men nước cà chua đều có sự gia tăng mật số, độ Brix giảm, hàm lượng axit lactic tăng và giảm pH của môi trường. Độ Brix của các nghiệm thức sau lên men đều giảm so với ban đầu, nguyên nhân là do vi khuẩn lactic đã sử dụng đường có sẵn trong nước cà chua để tăng sinh khối và tạo axit. Sự giảm độ Brix của các dòng vi khuẩn khác biệt không ý nghĩa. Sau 48 giờ lên men, pH môi trường của các dòng vi khuẩn trên đều giảm từ 4,39 xuống còn 3,21 - 3,59. Ở khoảng pH này, vi khuẩn lactic vẫn còn khả năng sống sót và phát triển theo như kết quả của thí nghiệm trên. Nguyên nhân của sự giảm pH là do trong quá trình phát triển vi khuẩn lactic đã sản sinh ra axit lactic. Hàm lượng axit sinh ra từ 2 chủng L. acidophilus 01A và 02P khác biệt không ý nghĩa với nhau và khác biệt so với các chủng còn lại ở độ tin cậy 95%. Mật số của các dòng vi khuẩn lactic ở thời điểm T0 đều gần bằng với nồng độ giống chủng ban đầu, sau khi ủ tất cả chúng đều có hoạt động tăng sinh khối đáng kể. Kết quả xử lý thống kê cho thấy, mật số của các dòng vi khuẩn lactic ở thời điểm T0 và sau 48 giờ lên men khác biệt không ý nghĩa. Mật số của các dòng vi khuẩn sau 48 giờ lên men đều lớn hơn 6 log CFU/mL, phù hợp với tiêu chuẩn của sản phẩm probiotic cho nên tất cả các dòng này đều có khả năng ứng dụng trong sản xuất nước cà chua lên men. Mặc dù, 2 chủng L. acidophilus 01A và 02P không có sự khác biệt ý An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 28 nghĩa ở tất cả các chỉ tiêu nhưng chủng L. acidophilus 01A luôn có giá trị cao hơn (hàm lượng axit 1,38% (w/v) và mật số vi khuẩn 8,42 log CFU/mL) so với chủng L. acidophilus 02P (tương ứng với 1,35% (w/v) và 8,35 log CFU/mL) nên được chọn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo. 3.3 Ảnh hưởng của thời gian lên men và tỷ lệ đường phối chế Kết quả thí nghiệm về thời gian lên men và tỷ lệ đường phối chế được trình bày ở Bảng 3. Tương tự, kết quả cho thấy giá trị pH trước và sau lên men có sự khác biệt rõ (từ 4,13 - 4,24 giảm xuống 2,40 - 2,95). Độ Brix cũng giảm nhưng không đáng kể (10,2 - 17,6 xuống 9,6 - 15,6). Bảng 3. Giá trị pH và độ Brix của thời gian lên men và tỷ lệ đường phối chế Thời gian (h) Nồng độ đường (%) pH Độ Brix Trước lên men Sau lên men Trước lên men Sau lên men 12 6 4,24 2,92 10,2 10,1 9 4,24 2,94 12,8 12,6 12 4,19 2,95 15,0 13,2 15 4,13 2,87 17,6 15,6 24 6 4,24 2,61 10,2 10,0 9 4,24 2,64 12,8 12,4 12 4,19 2,70 15,0 14,6 15 4,13 2,93 17,6 14,3 36 6 4,24 2,52 10,2 9,9 9 4,24 2,53 12,8 12,1 12 4,19 2,51 15,0 14,6 15 4,13 2,83 17,6 15,5 48 6 4,24 2,40 10,2 9,6 9 4,24 2,41 12,8 12,2 12 4,19 2,47 15,40 14,6 15 4,13 2,75 17,60 15,4 Ghi chú: Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại. Ở cùng một giá trị về hàm lượng đường trong dịch lên men, hàm lượng axit tăng dần theo thời gian lên men là do quá trình chuyển hóa và tích tụ axit được sinh ra bởi vi khuẩn axit lactic (Hình 1). Kết quả khi so sánh về ảnh hưởng của hàm lượng đường ban đầu trong dịch lên men cho thấy, ở cùng một thời gian lên men, hàm lượng axit ở nghiệm thức bổ sung 6% (w/v) đường sucrose là An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 29 cao nhất trong bốn nghiệm thức khảo sát và hàm lượng axit là thấp nhất với nghiệm thức bổ sung đến 15% (w/v) đường sucrose. Mặc dù, đường sucrose là cơ chất để vi khuẩn axit lactic chuyển hóa sinh ra axit trong trường hợp này nhưng cũng tùy vào nồng độ thích hợp cho mỗi loại vi khuẩn mà lượng axit sinh ra là cao nhất. Hình 1. Sự thay đổi hàm lượng axit theo thời gian và nồng độ đường Ở cùng nồng độ đường, hàm lượng axit đạt giá trị thấp ở 12 giờ ủ vì với khoảng thời gian này chưa đủ cho vi khuẩn phát triển. Khi tăng thời gian thì hàm lượng axit cũng tăng và ở 48 giờ ủ hàm lượng axit đạt giá trị cao nhất trong các khoảng thời gian khảo sát (Hình 1). Tương tự như trên, kết quả ở Hình 2 cho thấy, ở hàm lượng đường bổ sung 6% (w/v) có mật số vi khuẩn đạt cao nhất trong các nghiệm thức bố trí ở cả bốn khoảng thời gian lên men. Tuy nhiên, sau 12 giờ lên men, mật số vi khuẩn ở nghiệm thức bổ sung 6% và 9% (w/v) đường sucrose là như nhau. Ở nghiệm thức bổ sung 6% (w/v) đường, mật số tăng theo thời gian ủ và đạt giá trị cao nhất sau 36 giờ ủ. Mật số giảm sau đó là do lượng axit sinh ra cao nên ức chế ngược lại vi khuẩn. Trong trường hợp nghiệm thức bổ sung 9% (w/v) đường thì hàm lượng axit đạt giá trị cao nhất và gần như không thay đổi trong khoảng thời gian 24 - 48 giờ lên men. An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 30 Hình 2. Sự thay đổi mật số vi khuẩn theo thời gian và nồng độ đường Mục đích chính của cả quy trình là sản xuất sản phẩm phục vụ cho người tiêu dùng. Vì thế, giá trị cảm quan của sản phẩm rất quan trọng. Cảm quan được đánh giá theo mô tả thang điểm ưa thích Hedonic với 9 thang điểm (điểm 1, chán cực độ đến điểm 9, thích cực độ) (Stone & Sidel, 1993). Kết quả đánh giá cảm quan theo sở thích của hội đồng gồm 10 thành viên được trình bày ở Bảng 4. Bảng 4. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm theo thời gian lên men và nồng độ đường phối chế Thời gian (h) Nồng độ đường (%) Điểm trung bình 12 6 5,42e 9 8,96a 12 8,25b 15 6,74d 24 6 3,42h 9 4,34g 12 4,81f 15 7,30c 36 6 2,21j 9 2,49ij 12 2,50ij 15 2,74i 48 6 0,95m 9 1,16lm 12 1,09lm 15 1,47k Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại với hội đồng đánh giá cảm quan gồm 10 thành viên. Các giá trị có mẫu tự giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. 7.75 8.20 8.71 8.47 7.75 7.99 7.99 7.74 7.56 7.63 7.75 7.497.42 7.49 7.59 7.36 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 12 24 36 48 M ật s ố vi k hu ẩn ( lo g C F U /m L ) Thời gian (h) 6% 9% 12% 15% An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 31 Kết quả cho thấy, mẫu được ủ ở 36 giờ và 48 giờ có điểm thấp nhất vì những mẫu này có hàm lượng axit cao nên sản phẩm có mùi rất nồng và vị rất chua không thích hợp để sản xuất. Mẫu được ủ ở 12 giờ và 24 giờ có hàm lượng axit sinh ra ít hơn nên mùi và vị tốt hơn. Với kết quả kiểm định LSD ở độ tin cậy 95% thì mẫu có thời gian lên men là 12 giờ với nồng độ đường là 9% (w/v) có sự khác biệt có ý nghĩa so với các mẫu còn lại vì mẫu này có mùi thơm đặc trưng của cà chua, vị hài hòa và dạng đồng nhất. Do đó, mẫu này được để tiến hành các thử nghiệm sau. 3.4 Ảnh hưởng của nồng độ giống chủng và nhiệt độ lên men Tương tự với các thí nghiệm trên, giá trị pH và Brix có chiều hướng giảm sau lên men. Kết quả ở Bảng 5 cho thấy, ở cùng nồng độ giống chủng, hàm lượng axit ở nhiệt độ 25 oC thấp hơn 30 oC và 37 oC. Ở 37 oC, hàm lượng axit đạt giá trị cao nhất cho thấy đây là nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng của vi khuẩn. Kết quả cũng thể hiện khi ở nhiệt độ lên men 30 oC và 37 oC, ở nồng độ giống chủng là 6 log tb/mL thì có hàm lượng axit sinh ra cao hơn ở nồng độ 4 log tb/mL và 5 log tb/mL vì nồng độ giống chủng ban đầu cao hơn thì khả năng sinh axit cũng nhiều hơn. Tuy nhiên, khi nhiệt độ lên men ở 25 oC thì không có sự khác biệt với nghiệm thức ở nồng độ giống chủng là 5 log tb/mL và 6 log tb/mL. Ở cùng một nồng độ giống chủng, mật số vi khuẩn tăng dần theo nhiệt độ, giá trị cao nhất đạt được ở 37 oC và thấp nhất ở 25 oC. Bảng 5. Kết quả khảo sát nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ Giống chủng (log tb/mL) Nhiệt độ (oC) Độ Brix HL axit (% w/v) Mật số (log CFU/mL) 4 25 12,73 0,52c 5,00f 30 12,69 0,52c 5,42ef 37 12,67 0,53c 5,52e 5 25 12,73 0,53c 5,46ef 30 12,70 0,54c 5,83de 37 12,67 0,55c 6,13c 6 25 12,64 0,53c 6,09cd 30 12,60 0,61b 6,46b 37 12,52 0,73a 6,88a Ghi chú: Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một cột có mẫu tự theo sau giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy 95%. Các mẫu có nồng độ giống chủng là 4 log tb/mL thì mật số sau lên men đều nhỏ hơn 6 log CFU/mL, tương tự với các mẫu có nồng độ giống chủng là 5 log tế bào/mL với nhiệt độ ủ 25 oC và 30 oC. Các mẫu này không đáp ứng yêu cầu của sản phẩm probiotic (mật số vi khuẩn phải bằng hoặc cao hơn 6 log CFU/mL). Tóm lại, để đạt yêu cầu sản phẩm probiotic, với nồng độ giống chủng ban đầu là 5 log tb/mL, có thể ủ lên men ở 37 oC và khi nồng độ giống chủng là 6 log tb/mL thì có thể ủ ở cả 3 mức nhiệt độ 25 oC, 30 oC và 37 oC (Bảng 5). Các mẫu đáp ứng yêu cầu của sản phẩm probiotic được đánh giá cảm quan bởi hội đồng gồm 10 người và kết quả được trình bày ở Bảng 6. Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy, mẫu có nồng độ giống chủng là 5 log tb/mL, nhiệt độ ủ 37 oC và mẫu có nồng giống chủng là 6 log tb/mL, nhiệt độ ủ 25 oC có mùi thơm đặc trưng của cà chua ít, vị ngọt rất nhiều. Ở nồng độ giống chủng ban đầu là 6 log tb/mL, mùi vị của sản phẩm có sự khác biệt An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 32 có ý nghĩa giữa các nhiệt độ ủ. Ở nhiệt độ 30 oC, sản phẩm có mùi thơm ít, vị ngọt nhiều và ít chua. Khi ủ lên men ở 37 oC, sản phẩm có mùi vị hài hòa và khác biệt có ý nghĩa so với 3 mẫu còn lại với độ tin cậy 95% (điểm trung bình 8,84/9,0). Bảng 6. Kết quả đánh giá cảm quan về nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ Nồng độ giống chủng (log tế bào/mL) Nhiệt độ (oC) Điểm trung bình 5 37 7,16c 6 25 7,19c 30 8,22b 37 8,84a Ghi chú: Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại với hội đồng đánh giá cảm quan gồm 10 thành viên. Các giá trị có mẫu tự giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm Vấn đề quan trọng đối với sản phẩm probiotic là sau khi sản xuất chúng được tồn trữ để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm được trình bày ở Bảng 7. Bảng 7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm Thời gian (tuần) Hàm lượng axit (% w/v) Mật số vi khuẩn (log CFU/mL) -5 oC - 0 oC 4 oC 25 oC -5 oC - 0 oC 4 oC 25 oC 0 0,62cd 6,85bc 1 0,55f 0,60de 1,61b 5,58e 6,80c 7,44a 2 0,58ef 0,60cde 1,61b 4,91f 6,93bc 5,85d 3 0,58ef 0,60de 1,66a 4,41g 6,90bc 4,41g 4 0,59de 0,63c 1,66a 4,42g 7,02b 5,55e Ghi chú: Các số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại. Các giá trị trong cùng nhóm chỉ tiêu có mẫu tự giống nhau thì khác biệt không ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. Kết quả cho thấy mẫu có nhiệt độ tồn trữ là -5 đến 0 oC có mật số vi khuẩn thấp hơn 6 log CFU/mL chỉ sau 1 tuần tồn trữ, có thể là do sự hình thành các tinh thể đá phá hủy vách tế bào dẫn đến tế bào vi khuẩn bị chết, vì thế không đáp ứng yêu cầu của sản phẩm probiotic. Mẫu trữ ở nhiệt độ là 25 oC thì mật số sau 1 tuần vẫn tiếp tục tăng (đến 7,44 log CFU/mL), đồng thời hàm lượng axit cũng tăng và khác biệt có ý nghĩa so với trước tồn trữ là do ở nhiệt độ này vi khuẩn vẫn phát triển và tiếp tục lên men. Chính sự phát triển này đã làm cho sản phẩm sau tồn trữ có mùi rất nồng khó chịu và vị rất chua. Nhưng từ tuần thứ 2 trở đi thì mật số vi khuẩn bắt đầu giảm vì hàm lượng axit do chính vi khuẩn tạo ra đã ức chế ngược lại chính nó nên hàm lượng axit không tăng nữa và mật số giảm nhanh chóng (< 6 log CFU/mL). Như vậy, nhiệt độ này không thích hợp để tồn trữ vì không giữ được đặc tính của sản phẩm và không thỏa mãn yêu cầu của sản phẩm probiotic. Những mẫu còn lại với nhiệt độ tồn trữ là 4 oC thì mật số và hàm lượng axit tương đối ổn định sau 4 tuần tồn trữ, tương tự với kết quả nghiên cứu của Yoon và cs. (2004). Đồng thời, khác biệt không ý nghĩa về An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 14 (2), 24 – 33 33 mặt thống kê với độ tin cậy 95%. Tóm lại, nhiệt độ 4 oC thích hợp để tồn trữ sản phẩm, đảm bảo ổn định hàm lượng axit và mật số vi khuẩn so với sản phẩm trước tồn trữ. 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Cả 4 chủng L. acidophilus thử nghiệm đều có khả năng phát triển trong môi trường có pH thấp và có khả năng ứng dụng lên men nước cà chua. Chủng L. acidophilus 01A sinh axit lactic cao hơn các dòng còn lại và được tuyển chọn để sử dụng trong sản xuất nước cà chua lên men. Dịch ép cà chua được phối chế với đường sucrose ở tỷ lệ 9% (w/v) và ủ ở 37 oC trong 12 giờ cho thấy đã sản xuất được sản phẩm nước cà chua lên men đạt được sự đánh giá cao của các thành viên trong hội đồng đánh giá cảm quan sản phẩm cũng như có được các yêu cầu của một sản phẩm probiotic. Nồng độ giống chủng là 6 log tb/mL (tỷ lệ chủng giống 1% (v/v)) sẽ đảm bảo về mặt chất lượng sản phẩm cũng như yêu cầu về mật số vi khuẩn cần thiết cho sản phẩm probiotic. Nhiệt độ tồn trữ sản phẩm ở 4 oC đảm bảo được chất lượng sản phẩm và duy trì được mật số vi khuẩn ổn định trong 4 tuần tồn trữ. LỜI CẢM TẠ Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí của Trường Đại học Cần Thơ cho đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở và một phần hỗ trợ từ đề tài Nghị định thư của Bộ Khoa học và Công nghệ (09/2014/HĐ-NĐT). TÀI LIỆU THAM KHẢO Fooks L. J. and G. R. Gibson. (2002). Probiotics as modulators of the gut flora. British Journal of Nutrition, 88, S39-S49. Guarner F. and G. J. Schaafsma. (1998). Probiotics. International Journal of Food Microbiology, 39, 237 - 238. Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Thanh Hằng và Lê Thị Lan Chi. (2005). Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men. Hà Nội: Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Marteau, P., de Vrese M., Cellier C. J., and Schrezenmier J. (2001). Protection from gasterointestinal diseases with the use of probiotics. The Amerian Journal of Clinical Nutrition, 73(2), 430S - 436S. Mattila-Sandholm, T., P. Myllarinen, R. Crittenden, G. Mogensen, R. Fonden, and M. Saarela. (2002). Technological challenges for future probiotic foods. International Dairy Journal, 12, 173 - 182. Ravula, R. R. and Shah, N. P. (1998). Selective enumeration of Lactobacillus casei from yoghurts and fermented milk drinks. Biotechnology Techniques, 12(11), 819 - 822. Roy, D. (2001). Media for the isolation and enumeration of Bifidobacteria in dairy products. International Journal of Food Microbiology, 69, 167 - 182. Shah, N. P. (2000). Probiotic bacteria: Selective enumeration and survival in dairy food. Jounal of Dairy Science, 83(4), 894 - 907. Stone, H. S. and Sidel, J. L. (1993). Sensory evaluation practices. San Diego: Academic. Suzuki, T., K. Tomita-Yokotani, H. Tsubura, S. Yoshida, I. Kusakabe, K. Yamada, Y. Miki, and K. Hasegawa. (2002). Plant growth promoting oligosaccharides produced from tomato waste. Bioresource Technology, 81, 91 - 96. Talwalkar, A., and Kailasapathy, K. (2004). Comparison of selective and differential media for accurate enumeration of strains of Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium spp. and Lactobacillus casei complex from commercial yoghurts. International Dairy Journal, 14, 142 - 149. Yoon, Y. Kyung, Edward E. Woodams, and Yong D. Hang. (2004). Probiotication of Tomato Juice by Lactic Acid Bateria. The Journal of Microbiology, 42(8), 315 - 318.