Tài liệu Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ TUYẾT Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT NƢỚC UỐNG LÊN MEN TỪ GẠO LỨT” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành: Công nghệ thực phẩm Lớp Khoa : K44 - CNTP : CNSH – CNTP Khóa học : 2012 – 2016 Thái Nguyên 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ TUYẾT Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT NƢỚC UỐNG LÊN MEN TỪ GẠO LỨT” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên nghành: Công nghệ thực phẩm Khoa Khóa học : CNSH – CNTP : 2012 – 2016 Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Đoàn Khoa CNSH – CNTP – Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên 2016 i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp, nay tôi đã hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới: Th.S Nguyễn Thị Đoàn, Khoa Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã luôn tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi thực hiện đề tài. Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học trong suốt thời gian học tập. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên để tôi kiên trì trong học tập và nghiên cứu khoa học. Do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên đề tài không thể tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài của tôi đƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Thái nguyên, tháng 5 năm 2016 Sinh viên Trần Thị Tuyết ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................................................i MỤC LỤC....................................................................................................................ii DANH MỤC BẢNG...................................................................................................iv DANH MỤC HÌNH..................................................................................................... v DANH MỤC SƠ ĐỒ.................................................................................................. vi DANH MỤC BIỂU ĐỒ..............................................................................................vi PHẦN 1: MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1 1.1. Đặt vấn đề..............................................................................................................1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2 1.3. Mục đích nghiên cứu.............................................................................................2 1.4. Ý nghĩa của đề tài..................................................................................................2 1.4.1 Ý nghĩa khoa học.................................................................................................2 1.4.2 Ý nghĩa trong thực tiễn........................................................................................2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................... 3 2.1. Tổng quan về gạo lứt.............................................................................................3 2.1.1. Đặc điểm của gạo lứt..........................................................................................3 2.1.2. Thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt.................................................................3 2.1.3. Công dụng của gạo lứt....................................................................................... 5 2.2. Tổng quan về lên men lactic.................................................................................6 2.2.1. Đặc điểm vi khuẩn lactic....................................................................................6 2.2.2. Chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa chua...................................7 2.2.3. Quá trình lên men lactic.....................................................................................9 2.2.4. Một số sản phẩm ứng dụng lên men lactic......................................................10 2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc.......................................................13 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc...................................................................13 2.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc...................................................................15 PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......18 3.1. Nguyên vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu............................................18 3.1.1. Nguyên liệu nghiên cứu...................................................................................18 3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu....................................................................18 iii 3.1.3. Hóa chất và thiết bị sử dụng............................................................................ 18 3.1.4. Phạm vi nghiên cứu..........................................................................................19 3.2. Nội dung nghiên cứu...........................................................................................19 3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................... 20 3.3.1. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm.......................................................................20 3.3.1.1. Thí nghiệm cho nội dung 1...........................................................................20 3.3.1.2. Thí nghiệm cho nội dung 2...........................................................................21 3.3.2. Phƣơng pháp phân tích................................................................................... 23 3.3.2.1. Phân tích vi khuẩn lactic tổng số..................................................................23 3.3.2.2. Phƣơng pháp xác định pH.................................................................................................24 3.3.2.3. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan.................................................................24 3.4. Quy trình sản xuất dự kiến..................................................................................25 3.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu................................................................................. 25 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................... 26 4.1. Xác định các yếu tố công nghệ của quá trình lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men lactic từ gạo lứt....................................................................................26 4.1.1. Kết quả xác định tỷ lệ giống sử dụng trong sản xuất n ƣớc uống lên men lactic từ gạo lứt.....................................................................................................................26 4.1.2. Kết quả nghiên cứu nhiệt độ lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men lactic từ gạo lứt...........................................................................................................28 4.1.3. Kết quả nghiên cứu thời gian lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men lactic từ gạo lứt...................................................................................................29 4.2. Kết quả tối ƣu hóa điều kiện lên men trong quá trình lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt...........................................................................30 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................. 36 5.1. Kết luận............................................................................................................... 36 5.2. Kiến nghị............................................................................................................. 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 37 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Giá trị dinh dƣỡng của 100g gạo lứt chƣa chế 4 biến ..................................... Bảng 2. Thành phần hóa học của gạo lứt và gạo trắng xát ......................................... 5 Bảng 3.1. Thành phần của 1 lít môi trƣờng MRS ..................................................... 18 Bảng 3.2. Thiết bị sử dụng ........................................................................................ 19 Bảng 3.3. Tỷ lệ giống bổ sung (%) ........................................................................... 20 Bảng 3.4. Nhiệt độ lên men ) .............................................................................. 20 Bảng 3.5. Thời gian lên men (giờ) ............................................................................ 21 Bảng 3.6. Bảng mã hóa các điều kiện tối ƣu ............................................................. 21 Bảng 3.7. Bảng thiết kế thí nghiệm tối ƣu chất lƣợng sản phẩm .............................. 23 Bảng 3.8. Tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng cảm quan sản phẩm ............................... 24 Bảng 3.9. Bảng đánh giá mức chất l ƣợng sản phẩm .................................................. 25 Bảng 4.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ giống đến pH lên men theo thời gian ...................... 26 Bảng 4.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ giống đến chất lƣợng cảm quan sản phẩm .............. 27 Bảng 4.3. Mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm lên men lactic từ gạo lứt ............. 27 Bảng 4.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến pH tại các thời gian lên men khác nhau ..... 28 Bảng 4.5. Bảng điểm đánh giá cảm quan chất l ƣợng n ƣớc uống lên men từ gạo lứt ...... 29 Bảng 4.6. Kết quả mật độ vi khuẩn lactic và pH ở các khoảng thời gian lên men ... 29 Bảng 4.7. Bảng điểm đánh giá chất lƣợng cảm quan n ƣớc uống lên men từ gạo lứt ...... 30 Bảng 4.8. Ma trận thực nghiệm Box – Behnken ba yếu tố ....................................... 31 Bảng 4.9. Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình mật độ vi khuẩn lactic ............. 32 Bảng 4.10. Giải pháp đƣợc lựa chọn ......................................................................... 33 v DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hỉnh ảnh về gạo lứt đỏ....................................................................................3 Hình 2: Gạo lứt tẻ......................................................................................................................................3 Hình 5: Lactobacillus bulgaricus.................................................................................8 Hình 6. Streptococcus thermophiles............................................................................ 8 Hình 7: Ảnh hƣởng của nhiệt độ và tỷ lệ giống đến mật độ vi khuẩn lactic...........34 Hình 8: Ảnh hƣởng của tỷ lệ giống và thời gian đến mật độ vi khuẩn lactic..........34 Hình 9: Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến mật độ của vi khuẩn lactic.......35 vi DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất sữa chua........................................................................11 Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất phomat.......................................................................... 12 Sơ đồ 3: Quy trình sản xuất bơ chua..........................................................................13 Sơ đồ 4: Quy trình tạo đồ uống lên men từ gạo lứt...................................................25 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đô 1: Mật độ vi khuẩn lactic và pH ở các khoảng thời gian lên men...............30 1 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Lên men lactic từ lâu đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, sản phẩm lên men góp phần tăng giá trị dinh dƣỡng, chất lƣợng và an toàn cho sản phẩm. Đặc biệt lên men lactic đã tạo nhiều sản phẩm có giá trị nh ƣ sữa chua, sản phẩm rau, quả muối chua, thịt chua, nem chua… [9]. Quá trình lên men bởi một số vi khuẩn lactic tạo ra một số enzym có lợi cho đƣờng ruột, giúp hệ tiêu hoá làm việc tốt. Vi khuẩn lactic còn giúp kích thích gia tăng số lợi khuẩn trong đ ƣờng ruột và khử hoạt tính một số hoá chất gây hại, kích thích tiêu hoá, tạo cảm giác ngon miệng và tăng hiệu quả hấp thụ dƣỡng chất [1]. Gạo lứt từ lâu đã đƣợc nghiên cứu là một loại gạo chứa nhiều chất dinh dƣỡng, có khả năng phòng và chống nhiều loại bệnh. Hiện nay, sản phẩm của gạo lứt đang đƣợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới, ngƣời Việt Nam đã xem gạo lứt nhƣ là món ăn chữa bệnh [17]. Việc lên men gạo lứt với vi khuẩn lactic cũng đã đƣợc Nhật Bản và Hàn Quốc khảo sát. Với nhiều loại gạo lứt khác nhau, sau khi ngâm số lƣợng vi khuẩn lactic đều gia tăng rõ trong nƣớc và gạo, ngăn chặn sự phát triển của những vi sinh vật khác. Khai thác nguyên liệu gạo lứt với ứng dụng lên men lactic là một hƣớng đi mới. Phƣơng 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 đƣờng ruột của vi khuẩn lactic để tạo thành một loại thực phẩm chức năng có lợi đối với sức khỏe của con ngƣời nhƣ: điều chỉnh hàm lƣợng glucose trong máu ở những ngƣời bị bệnh đái tháo đƣờng, giảm cholesterol và phòng ngừa tim mạch, tăng c ƣờng hệ thống miễn dịch của cơ thể…. Trong quá trình lên men, sản phẩm bị ảnh h ƣởng các yếu tố về tỷ lệ giống, thời gian, nhiệt độ lên men đến sản phẩm. Vì vậy tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt”. 2 1.2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt. 1.3. Mục đích nghiên cứu - Xác định đƣợc các yếu tố công nghệ của quá trình lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt: + Xác định đƣợc tỷ lệ giống sử dụng trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt + Xác định đƣợc nhiệt độ lên men lactic trong sản xuất n ƣớc uống lên men từ gạo lứt + Xác định đƣợc thời gian lên men lactic trong sản xuất n ƣớc uống lên men từ gạo lứt - Tối ƣu hóa đƣợc điều kiện lên men lactic trong sản xuất n ƣớc uống lên men từ gạo lứt. 1.4. Ý nghĩa của đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại kiến thức đã học. Giúp sinh viên rèn luyện kỹnăng và học tập nghiên cứu khoa học. Biết đƣợc các phƣơng pháp nghiên cứu một số vấn đề khoa học, xử lý và phân tích số liệu, cách trình bày một bài báo khoa học. Sử dụng vi khuẩn lactic nhằm nâng cao hiệu quả lên men và tạo chất l ƣợng tốt cho sản phẩm. 1.4.2 Ý nghĩa trong thực tiễn Nhằm nâng cao hiệu quả lên men và tạo chất lƣợng tốt cho sản phẩm, làm giảm chi phí giá thành, tăng năng suất… đáp ứng nhu cầu của con ngƣời. 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về gạo lứt 2.1.1. Đặc điểm của gạo lứt Gạo lứt là loại gạo chỉ xay bỏ vỏ trấu, vẫn còn lớp cám bao bọc bên ngoài. Nếu giã sạch lớp cám này sẽ cho ra gạo trắng là loại chúng ta ăn hằng ngày. Lớp cám của hạt gạo lứt chứa nhiều chất dinh dƣỡng quan trọng nh ƣ: vitamin E, B 1 , B3 , B6, magie, mangan, chất xơ, sắt…[17] [22]. Hình 1: Hỉnh ảnh về gạo lứt đỏ Hình 2: Gạo lứt tẻ Có 3 cách phân loại gạo lứt: - Phân loại theo tính chất gồm : gạo lứt tẻ, gạo lứt nếp. - Phân loại theo chiều dài của hạt gạo gồm: gạo ngắn ( 5,5 mm), gạo trung bình (5,5 – 6 mm), gạo dài (6 - 6,5 mm). - Phân loại theo màu sắc hạt gạo gồm: gạo lứt nâu vàng, nâu đỏ, gạo lứt tím, gạo lứt đen, gạo lứt đỏ [17]. 2.1.2. Thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt Thành phần của gạo lứt gồm tinh bột, chất đạm, chất béo, chất xơ cùng các vitamin nhƣ:E,B1,B3,B6các axit nhƣ pantothenic (vitamin B5),paraaminobenzoic (PABA), folic (vitamin M), phytic, các nguyên tố vi lƣợng nhƣ canxi, sắt, magiê, selen, glutathion (GSH), kali và natri…[23] [17]. Trƣờng hợp gạo trắng qua quá trình xay, giã, 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, một nửa lƣợng mangan và hầu hết chất xơ bị mất đi. Các 4 chuyên gia dinh dƣỡng cũng nhận thấy, một lon gạo lứt khi nấu thành cơm chứa 84mg magiê, trong khi đó ở gạo trắng chỉ có 19 mg. Lớp cám của gạo lứt cũng chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa qua các bệnh tim mạch [17]. Gạo lứt có thể nấu thành cơm bằng cách ngâm gạo với nƣớc khoảng 15-20 phút cho mềm và nấu nhƣ cơm nấu gạo trắng. Khi hạt cơm chín thƣờng không nở nh ƣ gạo trắng, ăn hơi ráp nhƣng nếu ăn quen sẽ thấy hƣơng vị ngon ngọt đặc biệt [23] [17]. Giáo sƣ tiến sỹ Hiroshi Kayahara của viện sinh học Nhật Bản là ngƣời đã phân tích chất gạo lứt và tìm ra rằng gạo lứt ngâm một ngày một đêm (khoảng 22 giờ) ở nhiệt độ trong nhà sẽ bắt đầu trƣơng nở và tiết ra nhiều chất enzyme cùng vitamin từ cám gạo[22] [17]. Gạo trắng thì không nẩy mầm bằng cách này. Gạo lứt sau ngâm nƣớc rồi đem nấu thành cơm sẽ mềm hơn và có vị ngọt hơn cơm thƣờng do các enzyme đã thủy phân tinh bột thành đƣờng [17]. Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng của 100g gạo lứt chưa chế biến [17] Chỉ tiêu Chỉ số dinh dƣỡng Năng lƣợng 1,548 kJ (370 kcal) Cacbonhydrat 77,24g Đƣờng 0,85g Chất xơ 3,5g Chất béo 2,92g Protein 7,94g Vitamin B1 0,401mg Vitamin B2 0,093mg Vitamin B3 5,091mg Vitamin B5 1,493mg Vitamin B6 0,509mg Vitamin B9 Canxi 20mg Mg 143mg Kali 223mg 23mg 5 Bảng 2. Thành phần hóa học của gạo lứt và gạo trắng xát[17] Tên các chất Gạo lứt (%) Gạoxát trắng(%) Chất đạm 7,1 5,4 Chất béo 3 6 Tinh bột 7 6,5 Vitamin B 1,2 0,5 Vitamin B2 0,6 0,33 Vitamin B6 6,2 2,3 Vitamin B12 0,5 0,3 Vitamin B15 0,13 0,7 Từ bảng trên ta có thể nhận thấy, thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt cao hơn gạo trắng xát khá nhiều. 2.1.3. Công dụng của gạo lứt Những lợi ích cho sức khỏe của gạo lứt bắt đầu với chất xơ của nó, 300g gạo lứt cung cấp khoảng 14% giá trị dinh dƣỡng chất xơ hằng ngày cho cơ thể, đã đƣợc chứng minh là có thể giảm lƣợng cholesterol. Nói cách khác gạo lứt dùng để chống xơ vữa động mạch. Chất xơ cũng có tác dụng giữ cho mức đ ƣờng trong máu dƣới mức kiểm soát, do đó gạo lứt là một lựa chọn ngũ cốc tuyệt vời cho ng ƣời bị tiểu đƣờng [22] [17]. Nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh rằng trong lớp cám của gạo lứt chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa các bệnh về tim mạch. Đặc biệt, đối với phụ nữ, nó làm giảm nguy cơ ung thƣ, giảm cholesterol và tốt cho hệ tim mạch của phụ nữ sau mãn kinh [17] [23]. Cám là lớp vỏ ngoài màu nâu của hạt gạo đã đƣợc sử dụng qua nhiều thế kỷ trong kỹ thuật chăm sóc da. Nghiên cứu dƣợc lý thực nghiệm cho thấy cám gạo có tác dụng bảo vệ chống viêm dây thần kinh và trị các bệnh về da. Cám tinh thu đƣợc sau khi chà xát gạo có 6 tác dụng làm tăng huyết sắc tố trong máu, chống thiếu máu. Thử nghiệm lâm sàng trên ngƣời cho thấy hoạt chất trong dầu cám gạo có tác dụng làm hạ nồng độ cholesterol trong máu. Dầu cám gạo là một hoạt chất chiết từ cám gạo có tác dụng chống ung thƣ, tăng hoạt tính miễn dịch của cơ thể bệnh nhân ung th ƣ [17]. Chất xơ còn có tác dụng giúp no lâu nên khi ăn cơm gạo lứt, bạn sẽ không bị tăng cân. 2.2. Tổng quan về lên men lactic 2.2.1. Đặc điểm vi khuẩn lactic Năm 1780, Scheele ngƣời Thụy Điển lần đầu tiên tách đ ƣợc axit lactic từ sữa bò lên men chua. Năm 1857, Pasteur chứng minh rằng sữa chua là kết quả hoạt động của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic. Năm 1878, Liester phân lập thành công vi khuẩn lactic đầu tiên và đặt tên là Bacterium hiện nay gọi là Streptococcus lactic, về sau các nhà khoa học liên tiếp phân lập đƣợc nhiều loài vi khuẩn lactic khác nhau. Công nghệ lên men sản xuất axit lactic đã đƣợc hình thành từ năm 1881 [16] [27]. Vi khuẩn lactic đƣợc xếp vào họ Lactobacteriaccae. Chúng có thể là cầu khuẩn, trực khuẩn ngắn hoặc dài nhƣng đều là vi khuẩn gram d ƣơng, không tạo bào tử và hầu hết không di động [1] [8]. Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, không chứa cytochrom và enzyme catalase, có khả năng sinh tổng hợp enzyme peroxydase rất mạnh. Chúng phân giải H2O2 để tạo ra H2O và O2 để phát triển. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid cao hơn (khoảng 2 – 3,5%), liên cầu khuẩn (khoảng 1%) [9] [14]. Đa số vi khuẩn lactic, đặc biệt là trực khuẩn đồng hình rất kén chọn thành phần dinh dƣỡng trong môi trƣờng và chỉ phát triển đƣợc trong môi trƣờng có tƣơng đối đầy đủ các acid amin hoặc các hợp chất nitơ phức tạp. Ngoài ra chúng còn nhu cầu về vitamin (B1, B2, B6, PP), các acid pantotenic và folic. Bởi vậy, môi trƣờng nuôi vi khuẩn lactic có thành phần khá phức tạp [9] [16]. 7 Vi khuẩn lactic chịu đƣợc ở trạng thái khô hạn, bền vững với CO 2 và cồn etylic, nhiều loài vẫn sống đƣợc trong môi trƣờng có 10 – 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl (tới 7 – 10%) [10] [26]. 0 Các vi khuẩn lactic ƣa ấm có nhiệt độ sinh trƣởng tối thích là 25 – 35 C, 0 các loài ƣa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 – 45 C, ƣa lạnh phát triển ở nhiệt độ 0 0 tƣơng đối thấp (5 C hoặc thấp hơn). Khi gia nhiệt tới 60 – 80 C hầu hết chúng bị chết sau 10 – 30 phút. Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của peptone, acid amin hay muối amôn. Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dƣỡng là giàu vitamin, acid amin và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi tr ƣờng acid pH từ 5,5 – 6 [10] [25]. Nhóm vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật có ý nghĩa quan trọng nhất trong công nghiệp sữa là tác nhân lên men sản xuất hàng loạt các sản phẩm từ sữa nhƣ sữa chua, bơ chua… Ngoài ứng dụng trong công nghiệp sữa, vi khuẩn lactic còn đƣợc sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất axit lactic, công nghiệp muối chua rau, chế biến thịt cá, sản xuất men tiêu hóa trong y học và dùng để ủ chua thức ăn gia súc trong công nghiệp [10] [26]. 2.2.2. Chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa chua Vi sinh vật trong sản xuất sữa chua là vi khuẩn lactic với hai loài đặc trƣng: Lactobacillus bulgaricus: lên men đồng hinh̀ , là trƣc c khuẩn tròn đôi khi ở dạng hạt, thƣờng kết thành chuôi dài , Gram (+), không có khả năng di động. Chúng có khả năng lên men đƣợc các loại đƣờng glucose, lactose, galactose, không lên men đƣơc c saccaroza , xylose, arabinose, sorbose, dulcitol, mannitol, dextrin, inulin. 0 Đây làgiống ƣa nhiêt c, nhiêt cđô cthích hợp cho phát triển là40 – 45C, tối thiểu là15 0 – 20 C, loại này có thể tạo 2,7% axit lactic từ đƣờng lactoza [10] [9]. 8 Hình 5: Lactobacillus bulgaricus Streptococcusthermophilus là cầu khuẩn k ết thành chuôi dài, chủ yếu lên 0 men lactic đồng hinh.̀ Giống ƣa ấm, sinh sản tốt nhất ở 37 - 45 C. Trong môi trƣờng nó tích tụ đƣợc 0.8 – 1% acid. Thƣờng dùng phối hơp c với trƣc c khuẩn lactic (thƣờng là Lactobacillus bulgaricus) để chế biến sữa chua và các loại đặc biệt nhƣ phomai [10][9]. Hình 6. Streptococcus thermophiles Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hôn hợp hai loài vi khuẩn này cho kết quả sinh ra axit lactic tốt hơn là chỉ sử dụng riêng từng loài. Lactobacillus bulgaricus có chứa enzyme phân giải protein nên có khả năng phân tách đƣợc một số axit amin từ casein. Các axit amin này có vai trò nhƣ chất kích thích hoạt động cho loài Streptococcusthermophilus. Trong số các axit amin tách đƣợc thì axit amin valin đóng vai trò quan trọng nhất [10][9] [26]. 9 2.2.3. Quá trình lên men lactic Lên men lactic làquátrình chuyển hoáđƣờng thành acid lactic nhờvi sinh vât, c điển hinh̀ làvi khuẩn lactic [7] [9]. Lên men lactic làm ột trong nhƣƣng loaịhinh̀ lên men phát triển nhất trong thiên nhiên. Lên men lactic làm ột quátrinh̀ trao đổi năng lƣơng c . Các phân tử ATP đƣợc hình thành trong quá trình chu yển hoácơ chất se đƣơc c vi khuẩn giƣƣlaịtrong tếbào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trƣởng của vi sinh vật . Ng ƣơc c laịcác sản phẩm nhƣ acid lactic , ethanol, CO2 đƣơc c vi khuẩn thải vào môi trƣờng lên men . Kết quả là hàm lƣợng acid lactic tích luỹ trong môi trƣờng lên men ngày càng tăng , làm giảm pH môi trƣờng và kéo theo những biến đổi lý hoá khác [14][16]. Trong qua trinh lên men lactic , ngoài sản phẩm là acid lactic , acid acetic, ́ ̀ ethanol, CO 2 trong dich c lên men con xuất hiên c nhi ều hơp c chất hoa hoc c khac . Chúng ̀ ́ là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men . Hàm l ƣợng của chúng trong dịch lên men thƣờng rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn ). Môt csốhơp c chất trong nhóm trên rất dê bay hơi . Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trƣng cho nhƣƣng sản phẩm lên men lactic [9]. Khi nồng độ của acid lactic đạt 2 – 3% sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh vật khác, kể cả E.coli. Chính vì thế nên lên men lactic đƣợc ứng dụng để sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau nhƣ: sữa chua, bơ chua, phomai, dƣa chua… Phƣơng trình tóm tắt của quá trình lên men lactic: C6H12O6 → 2C3H6O3 + 136 Kj (32,4 Kcal). Lên men lactic gồm co lên men đồng hinh va lên men di chinh [9]. ́ ̀ ̀ ̀ Lên men đồng hinh : Lƣơng c acid lactic taọ thanh chiếm hơn 90%, chỉ m ột ̀ ̀ lƣơng c nho pyruvat ckhƣ carbon chuyển thanh acid acetic , ethanol, CO 2 và acetoin. bi ̉ ̉ ̀ Lƣơng c san phẩm ctaọ ra phụ thuộc sự có mặt của oxy [9]. phu ̉ Các chủng vi sinh vật đƣợc sử dụng trong lên men đồng hình : nhƣ Lactobaterium casei, Lactobacterium cremoris, Lactobacterium bulgaricus, 10 Lactobacterium delbruckii… Phƣơng trình tổng quát trong quá trình lên men đồng hình [26:] C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2CH3CHOHCOOH + 2ATP Trong một số trƣờng hợp, lên men đồng hình có thể đƣợc chuyển sang dạng dị hình khi điều kiện lên men thay đổi [10] [9]. Lên men di hịnh:̀ Chỉ có 50% lƣơng c đƣờng taọ thành acid lactic, ngoài ra còn có các sản phẩm phụ khác nhau nhƣ acid acetic , ethanol, CO2, các sản phẩm ph ụ tƣơng tác với nhau taọ thành ester cómùi thơm . Phƣơng trinh̀ tổng quát trong quá trình lên men dị hình: C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OH Lƣơng c san phẩm phu ctaọ thanh hoan toan phu cthuôc c vao giống vi sinh vât c , ̉ ̀ ̀ ̀ môi trƣờng dinh dƣơng va điều kiên c ngoaịcanh . Acid lactic thƣơng chiếm 40% ̀ ̉ lƣơng c đƣơng đa đƣơc c phân , rƣơụ 10%, acid acetic 10% và các loại kh í huy etylic ̀ ̉ gần 20% [10][9]. 2.2.4. Một số sản phẩm ứng dụng lên men lactic - Quy trình sản xuất sữa chua [10] [9]: 11 Sữa nguyên liệu Tiêu chuẩn hóa Đồng hóa Gia nhiệt Thanh trùng Lên men Làm nguội Rót Bảo quản lạnh Sữa chua Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất sữa chua - Quy trình sản xuất phomat[10][9]: