Tài liệu Quy trình sản suất yaourt bổ sung probiotic

Ket-noi.com KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC LỜI MỞ ĐẦU Thực phNm là yếu tố quan trọng song hành với sự sinh tồn của loài người. Theo quá trình tiến hoá và phát triển của loài người, thực phNm cũng được phát triển theo. Cùng với sự tiến triển của khoa học công nghệ, công nghệ chế biến thực phNm cũng phát triển.Thời gian gần đây, chúng ta thường nghe nhiều về khái niệm “Probiotics” mà không phải ai cũng hiểu Probiotics là gì. Probiotics trên thực tế chính là các vi khuNn sống có lợi đường ruột, khi ăn vào đem lại các lợi ích sức khoẻ con người nhờ cải thiện hệ vi sinh đường ruột và chức năng của ruột. Bifidobacteria và Lactobacillus là hai probiotics thông dụng nhất hiện nay. Các nhà khoa học đã tìm được rất nhiều bằng chứng chứng minh vai trò to lớn của chúng trong giảm nguy cơ bệnh tiêu chảy, đặc biệt là tiêu chảy cấp và tiêu chảy do sử dụng kháng sinh. Probiotics còn giúp tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa ung thư...Chính vì những lợi ích probiotic mang lại và probiotic cũng là chủ đề được các nước trên thế giới để ý đến về khả năng kỳ diệu của các vi sinh vật được gọi là probiotic nên em đã chọn đề tài này. Em muốn hiểu thêm về một lĩnh vực hay được nhiều người quan tâm và điều quan trọng hơn là có thể giúp em vận dụng những điều mình tìm hiểu vào thực tế, cụ thể hơn là cho công việc trong tương lai. Em hy vọng rằng đề tài này còn phát triển hơn nữa trong tương lai và càng ngày càng nhiều người sử dụng sản phNm probiotic, đặc biệt là yaourt probiotic. 1 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Chương I TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG SẢN PHẨM 2 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC 1.1. Giới thiệu sản ph m _ Yaourt là một loại thực phNm mà ai cũng đều biết. Đây là một loại thức ăn ngon miệng đồng thời là một thực phNm có giá trị dinh dưỡng cao. _ Công nghệ lên men sữa do người du mục vùng Muont Elbus phát hiện ra từ xa xưa, xuất hiện đầu tiên ở các nước Đông Âu như: Bungari, Tuckey… với nhiều tên gọi khác nhau nhưng tên gọi phổ biến là yaourt. _ Các vi sinh vật đống vai trò khởi động trong yaourt là: Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus. _ Yaourt khác với các sữa lên men khác ở sự phân biệt như:
Mùi: Mùi chua đặc trưng của các aicd lactic, diacetyl và acid acetic...
Vị : Vị Chua của acid lactic, ngọt của đường và vị béo của sữa.
Màu: thông thường là màu trắng của sữa hoặc màu của các chất tạo hương khác. Bảng 1.1 Các sản ph m sữa lên men truyền thống và vi sinh vật khởi động của chúng. Robert W. Hutkins,( First edition, 2006). Microbiology and Technology Fermented Foods 3 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC 1.2. Phân loại yaourt. 1.2.1. Phân loại dựa theo thời điểm tiến hành quá trình lên men: – Yaourt dạng “set type” hay còn gọi là sữa chua truyền thống: trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì, quá trình lên men xảy ra ngay trong bao bì nên làm xuất hiện khối đông (coagulum) và tạo cấu trúc gel mịn đặc trưng cho sản phNm. – Yaourt dạng “stirred type” hay còn gọi là sữa chua dạng khuấy: Khối đông xuất hiện trong sản phNm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phNm vào bao bì. Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như yaourt truyền thống. – Yaourt uống “drink type”hay yaourt dạng lỏng: khối đông xuất hiện trong sản phNm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. Sản phNm có dạng lỏng, khi sử dụng, người tiêu dùng không cần dùng muỗng. Điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phNm. 1.2.2. Phân loại theo dạng yaourt: – Yaourt lạnh đông ( frozen type ): sản phNm có dạng tương tự như kem ( icecream). Quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo, hỗn hợp sau lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phNm (hardening) và sau đó bao gói, đem đi tiêu thụ. – Yaourt cô đặc (concentrated yaourt): quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phNm. Trong quá trình cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phNm. Yaourt cô đặc còn có tên gọi là strained yaourt hay labneh. 4 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC 1.2.3. Phân loại dựa vào hàm lượng béo trong sản ph m: Sản phNm yaourt có thể được chia thành ba nhóm như sau: – Yaourt béo (fat yaourt): hàm lượng chất béo trong sản phNm không thấp hơn 3%. – Yaourt “bán gầy” (partially skimmed yaourt): hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5 ÷ 0,3 %. – Yaourt gầy (skimmed yaourt): hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5 %. 1.3. Giới thiệu về sản ph m yaourt bổ sung probiotic 1.3.1. Giới thiệu Metshnikoff khám phá ra họat tính tiêu diệt vi sinh vật có hại trong đường ruột của một số vi khuNn lactic dẫn đến khái niệm probiotic. Sữa lên men được coi là “chất mang” vi khuNn probiotic thuận lợi nhất đến vị trí họat động của chúng là đường ruột. Từ đó dòng sản phNm sữa lên men probiotic ra đời. Hàng trăm năm qua ai cũng thấy được công dụng của yaourt đối với sức khỏe con người và ngày nay họ càng nhắc đến công dụng của yaourt nhiều hơn chính vì có các vi sinh vật probiotic. Hiện yaourt hay các loại sữa lên men có probiotic đang được mọi người quan tâm và sử dụng nó như một thực phNm chức năng để phòng chống một số bệnh tật. Theo nghiên cứu của ĐH California, ăn yaourt mỗi ngày giúp giảm các triệu chứng dị ứng, giảm 25% nguy cơ cảm lạnh so với những người không ăn, công dụng tăng cường miễn dịch càng tăng lên khi lợi khuNn Probiotics được bổ sung vào yaourt. Tìm hiển thị trường trong những năm gần đây về lượng tiêu thụ Yaourt cho mỗi người trên thế giới cho thấy: 5 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Bảng 1.2: Kg sản ph m yaourt cho người/năm ( ở nhiều nước trên thế giới) (Applied and Environmental Microbiology, June 2009, p. 1.3.2. Phân loại: Sữa lên men bổ sung probiotic Sữa uống: sinh khối probiotic được tăng sinh trong sữa bột gầy Yaourt: Sản phNm dùng để ăn có cấu trúc như yaourt truyền Yaourt truyền thống bổ sung probiotic Yaourt do vsv probiotic đóng vai trò khởi động Sơ đồ 1.1 Phân loại sữa lên men bổ sung probiotic 6 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Hình 1.1 sữa chua uống yakult Hình 1.2 Sữa vinamilk probi Hình 1.3 Sữa chua vinamilk probi 1.4. Vi sinh vật trong sản xuất yaourt. Hình 1.4 Lactobacillus bulgaricus Photo: Jeff Broadbent, Utah state University Hình 1.5 Streptococcus thermophilus Photo: Robert Hutkins, University of Nebraska 7 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC 1.4.1. Đặc điểm vi sinh vật Vi khuNn lên men yaourt là vi khuNn lên men lactic thuộc bộ Lactobacillales. Đây là những trực khuNn, cầu khuNn Gram dương, không tạo bào tử, không di động, kị khí chịu oxy. Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng sử dụng các loại glucid phức tạp. Đây là các vi khuNn đòi hỏi nhiều yếu tố tăng trưởng trong môi trường dinh dưỡng như các aicd amin, vitamin và khoáng vi lượng. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường axit pH từ 5,5 – 6, khi pH nhỏ hơn 4,5 quá trình lên men bị dừng lại. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men vi sinh vật từ 15 - 50oC. Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 80oC vi khuNn lactic bi tiêu diệt hoàn toàn Vi khuNn lactic sinh sản bằng cách phân cắt tế bào, với điều kiện thuận lợi thời gian thế hệ chúng chỉ là 25 phút, không thuận lợi kéo dài tới 24 giờ. Theo truyền thống người ta thường sử dụng phối hợp hai vi khuNn lactic: trực khuNn L. bulgaricus và cầu khuNn S. thermophilus theo tỉ lệ 1:1. Sự kết hợp này bảo đảm lên men nhanh và giá trị cảm quan cao nhất. Để hiểu rõ vai trò của giống trong lên men yaourt chúng ta tìm hiểu cơ chế hoạt động của vi khuNn lactic trong lên men sữa dưới đây. 1.4.2. Cơ chế lên men và đông tụ sữa trong sản xuất yaourt. Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuNn lactic. Lên men lactic là một trong những loại hình lên men phát triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic chính là lên men đồng hình và lên men dị hình. 8 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC A B CO2 Ethanol lactate Sơ đồ 1.2: Các con đường lên men lactose của vi khu n lactic. A) Lên men lactic đồng hình, B) Lên men lactic dị hình 9 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC 1.4.2.1. Lên men đồng hình (điển hình): Trong trường hợp này acid pyruvic được tạo thành theo sơ đồ Embden-Meyerhorf. Sau đó acid pyruvic sẽ tạo thành axit lactic dưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase. Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvic bị khử cacbon để tạo thành acid acetic, ethanol, CO2 và acetone. Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men: C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J Trong quá trình lên men lactic đồng hình, glucoza được chuyển hoá theo chu trình Embden-Meyerhorf, vi khuNn sử dụng cho qui trình này tất cả các loai enzyme aldolase, còn hydro tách ra khi dehydro hoá triosophosphate được chuyển đến pyruvate. Vì trong vi khuNn lên men lactic đồng hình không có enzyme carboxylase cho nên acid pyruvic không phân huỷ thành CO2 mà tiếp tục khử thành axit lactic theo (sơ đồ 1.2.A). 1.4.2.2 Lên men dị hình (không điển hình): Xảy ra trong trường hợp vi khuNn lactic không có các enzyme cơ bản của con đường Embden-Meyerhorf, do đó xylulose 5- phosphate sẽ được tạo thành theo con đường pentose phosphate (PP). Trong trường hợp này chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn có sản phNm phụ khác như: acid succinic, acid axetic, ethanol và CO2 (Sơ đồ 1.2B). Các sản phNm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm. Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men: C6H12O6 CH3CHOHCOOH+HOOC(CH2)COOH +CH3COOH +C2H5OH + CO2.. Trong đó, ngòai acid lactic còn có acid succinic và acid formic. Như vậy, các sản phNm phụ khác nhau đáng kể tạo thành trong quá trình lên men dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn so với lên men lactic đồng hình 10 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC C6H12O6 Ribulose -5 –phosphate Xylulose – 5 – photphat Phosphoglyceraldehyte Acetyl photphat CH3COCOOOH + +NADH(+H ) CH3CHOHCOOOH CH3CHO + CO2 +2H HOOCCH2COCOOH + H+ + CH3CH2OH Etanol -2H +2H2O CH3COOOH Acid acetic HOOC(CH2)2COOH Acid succinic Sơ đồ 1.3: Lên men dị hình Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen từ dehydrase theo phương trình : CH3COCOOH + dehydrase -H2 CH3CHOHCOOH+dehydrase Acid succinic tạo thành từ acid pyruvic do tác dụng với CO2 và tiếp theo là sự tiếp nhận hydrogen từ dehydrase theo phương trình sau: CH3COCOOH + CO2 COOH-CH2-CO-COOH COOHCH2COCOOH+2Dehydrase-H2 COOH(CH2 )2COOH + H2O+ 2Dehydrase Etanol và acid acetic tạo thành nhóm men aldehydrase tức acetaldehyde theo phương trình: 2 CH3CHO+H2O+ aldehydrase C2H5OH+ CH3COOH + aldehydrase Việc sinh ra các khí liên quan đến điều kiện yếm khí tứ là các hợp chất phức sinh ra phức thuộc vào môi trường dinh dưỡng và các loại vi khuNn lactic. 11 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Hai vi khuNn lactic chịu trách nhiệm lên men sữa chua thì L. bulgaricus lên men dị hình, trong khi đó , S. thermophilus lên men đồng hình. Hai vi khuNn này cộng sinh với nhau trong môi trường sữa tạo nên sản phNm yaourt giàu dinh dưỡng và cảm qquan. 1.4.3. Cơ chế tạo hương, vị và cấu trúc đặc trưng của yaourt. Yaourt được ưa chuộng bởi ba yếu tố tạo thành giá trị cảm quan của sản phNm: đó là hương, vị và cấu trúc đặc trưng. Các đặc tính cảm quan này gắn liền với đặc tính hóa lý của sản phNm, tạo nên nhờ lên men lactic đồng và dị hình. Mối quan hệ giữa đặc tính cảm quan và hóa lý với lên men lactic của các vi khuNn khởi động được tóm tắt trong sơ đồ 1.4. Vi khuNn lactic lên men lactose sinh acid lactic tạo vị chua cho sản phNm, đồng thời làm giảm pH đến điểm đẳng điện làm protein đông tụ tạo cấu trúc gel. Đồng thời lên men lactic dị hình sinh chất tạo hương là aldehyde. Chất này cũng được tạo ra từ amino acid threonine, một sản phNm thủy phân sữa của vi khuNn lactic. Gần đây người tiêu dùng có xu hướng ưa chuộng sản phNm bio (không phụ gia, không chất bảo quản), nên cấu trúc tự nhiên của yaourt do vi sinh vật khởi động tạo ra đóng vai trò ngày càng quan trọng, nhằm lọai trừ việc sử dụng chất ổn định cấu trúc như gelatin, alginate, pectin.... Hiện có nhiều nghiên cứu về vai trò của polysaccharide ngoại bào (EPS) trong việc tạo cấu trúc mịn, đặc sệt và dẻo cho yaourt. 12 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Sữa = lactose + protein =chất khô không béo Threonine (nhờ protease) Polysaccharide ngoại bào (EPS) Vi khu n lactic Lên men lactic dị hình Lên men lactic đồng dị hình Tạo độ mịn và dẻo Acid lactic Acetaldehyde Tạo gel protein pI =4.6 Hương Vị Cấu trúc Sơ đồ 1.4: Cơ chế lên men của vi khu n lactic 1.4.3.1 Cơ chế tạo hương vị Aldehyde được xác định có mặt trong yaourt khỏang 25 ppm chính là tác nhân tạo hương chính cho yaourt. Aldehyde tạo nên nhờ hai con đường chính: - Con đường 1: Chuyển hóa trực tiếp từ pyruvate nhờ pyruvate decarboxylase hoặc qua trung gian acetyl-CoA nhờ aldehyde decarboxylase (Sơ đồ 1.5). Con đường này chỉ xảy ra đối với vi khuNn lên men dị hình. 13 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Sơ đồ 1.5: Cơ chế tạo thành acetaldehyde trong yaourt - Con đường 2: aldehyde được tạo thành từ threonine nhờ serine hydroxymethyl transferase. Threonine chỉ có được khi vi khuNn khởi động có hoạt tính protease đáng kể. Cũng cần nói thêm rằng amino acid tự do chính là yếu tố tăng trưởng của vi khuNn lactic, thiếu hoạt tính protease vi khuNn lactic sẽ hoạt động yếu trong môi trường sữa. 1.4.3.2. Cơ chế tạo cấu trúc Cấu trúc cơ bản của yaourt là cấu trúc gel tạo nên nhờ casein đông tụ ở pH = pI =4.6. Sự tạo thành cấu trúc gel này đơn thuần do acid lactic tạo nên độ chua nhất định. Tuy nhiên chỉ với acid lactic và sữa sản phNm yaourt không hình thành vì còn thiếu vắng một dạng cấu trúc khác rất được người tiêu dùng quan tâm, đó là cấu trúc mịn, dẻo, đặc sệt. Trước kia, người tiêu dùng có thể dễ dãi chấp nhận cấu trúc mịn, dẻo, đặc sệt trên nhờ phụ gia thuộc nhóm ổn định cấu trúc như gelatin, pectin, alginate, bản chất là giữ bền vững cấu trúc gel. Thật ra trong yaourt đã có các chất ổn định cấu trúc tự nhiên là 14 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC các polyasaccharide ngoại bào (EPS). EPS tạo thành nang vi khuNn lactic, phân tử khối của EPS từ 10 kDa để lớn hơn 1.000 kDa (Welman and Maddox, 2003). Số lượng các monomer hiện trong những EPS từ khoảng 50 đến hơn 5.000. Các monosaccharides thường xuyên nhất được tìm thấy là glucose và galactose, nhưng rhamnose, mannose, fructose, arabinose và xylose, và các dẫn xuất đường, N-acetylgalactosamine và N-acetylglucosamine, cũng thường gặp. (Applied and Environmental Microbiology, June 2009, p. 3554-3563, Vol. 75, No. 11) Sơ đồ 1.6: Sinh tổng hợp EPS của Lactobacillus rhamnosus A) Gene chịu trách nhiệm tổng hợp EPS B) Sơ đồ sinh tổng hợp EPS 15 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Hinh 1.6: Vi khu n lactic và EPS tạo thành Robert W. Hutkins,( First edition, 2006). Microbiology and Technology Fermented Foods Trong bảng 1.3 ta thấy rõ thành phần monomer của EPS sinh ra từ vi sinh vật khởi động yaourt (L. bulgaricus và S. thermophilus) là glucose (Glu), galactose (Gal) và rhamnose (Rha). Ngày nay người ta đã xác định được gene chịu trách nhiệm sinh tổng hợp EPS (Sơ đồ 1.6) và cơ chế sinh tổng hợp. 16 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Bảng 1.3: Sự đa dạng của cấu tạo EPS tạo nên từ các chủng vi khu n acid lactic khác nhau.(Applied and Environmental Microbiology, June 2009, p. 3554-3563, Vol. 75, No. 11) 17 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC Như vậy, cơ chế tạo sản phNm yaourt khá phức tạp. Từ những năm 1960, người ta đã khám phá ra cơ chế hiệp lực tăng trưởng (synergistic growth) giữa L.bulgaricus và , S. thermophilus. S. thermophilus tăng trưởng trước làm giảm pH và thế oxy hóa khử thuận lợi hơn cho L. bulgaricus tăng trưởng. Ngược lại,, S. thermophilus có hoạt tính protease yếu không phân hủy được casein nên tăng trưởng được nhờ một lượng rất nhỏ amino acid có sẵn trong sữa. Khi lượng amino acid này bị tiêu thụ hết thỉ L. bulgaricus có khả năng thủy phân protein thành peptide và amino acid cung cấp tiếp tục cho tăng trưởng. L. bulgaricus lên men dị hình, là tác nhân chủ yếu tạo ra aldehyde, hợp chất hương chủ yếu của yaourt. Mặt khác, S. thermophilus sẽ vào pha diệt vong khi hàm lượng acid tạo ra quá lớn nên cuối cùng tỉ lệ hai vi khuNn này không bao giờ con được như ban đầu. Đó là lý do người ta nuôi cấy từng giống riêng, trước khi lên men yaourt mới phối trộn hai giống theo tỉ lệ xác định. Tỉ lệ cấy giống vi khuNn vào sữa chua nhằm đạt 107 cfu/g là khoảng 1.5 -2%. Nhiệt độ lên men từ 40-45oC. L. bulgaricus lên men tối ưu ở 45oC, trong khi S. thermophilus tối ưu ở nhiệt độ thấp hơn. Nhiệt độ thích hợp thường chọn là 43oC, nhiệt độ cao yaourt thường có vị chua nồng, nhiệt độ thấp thời gian lên men sẽ dài. Lên men kết thúc khi độ chua là 75-140oT (hay acid tổng là 0.8-0.9% tính theo acid lactic) và pH = 4.6 là điểm đẳng điện của casein. Ngoài giống khởi động yaourt ngày nay người ta thường bổ sung vi khuNn probiotic vào yaourt trước hoặc sau thời gian lên men để tạo sản phNm yaourt probiotic. 1.5.Vi sinh vật probiotics 1.5.1. Đặc điểm probiotics 1.5.1.1. Lịch sử − Probiotic được dùng để chỉ những vi sinh vật có lợi cho người và động vật do Dr.Eli Metchinikoff, một nhà khoa học người Nga đạt giải Nobel năm 1908, đưa ra khi ông nghiên cứu về vai trò của những vi khuNn có lợi trong đường ruột. 18 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC − Cũng vào thời điểm đó, Henry Tissier, một bác sĩ khoa nhi người Pháp, đã quan sát trong phân những đứa trẻ bị tiêu chảy có một số lượng ít vi khuNn lạ, hình Y, là những vi khuNn “bifid” ngược lại chiếm số lượng lớn trong những đứa trẻ khỏe mạnh. Và ông cho rằng những con vi khuNn này có khả năng chống lại bệnh tiêu chảy giúp khôi phục hệ thống vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh. 1.5.1.2. Khái niệm − Có thể định nghĩa probiotic như sau: “Probiotic là một hay hỗn hợp nhiều vi khuNn mà khi cung cấp cho người hay động vật thì mang lại những hiệu quả có lợi cho vật chủ bằng cách tăng cường các đặc tính của vi sinh vật trong hệ tiêu hóa”. −Đặc điểm cơ bản Probiotic là những vi sinh vật sống. Khi các probiotic được cung cấp với liều lượng thích hợp thì mang lại những hiệu quả mong muốn. 1.5.1.3. Các vi sinh vật có lợi là probiotic Bảng 1.4 Các vi sinh vật có lợi là probiotic((Holzapfel et al. 2001) Lactobacillus sp Bifidobacterium Vi khuNn axit lactic khác Các loại vi sinh vật khác L. acidophilus B. adolescentis Enterococcus faecalis Bacillus L. amylovorus B. animalis Enterococcus faecium toyoi L. casei B. bifidum Lactococcus lactis Escherichia coli strain L. crispatus B. breve Leuconstoc nissle L. delbrueckii B. infantis mesenteroides Propionibacterium Subsp. Bulgaricus B. lactis Pediococcus acidilactici freudenreichii L. gallinarum B. longum Sporolactobacillus Saccharomyces L. gasseri inulinus cerevisiae L. johnsonii Streptococcus Saccharomyces L. paracasei thermophilus boulardii cereus L. plantarum L. reuteri L. rhamnosus 19 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011 var. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT BỔ SUNG PROBIOTIC I. Chi Lactobacillus .−Đặc điểm chung Về mặt hình thái, vi khuNn Lactobacillus dạng que, đứng đơn độc hoặc thành chuỗi. Khả năng sinh tổng hợp của các vi khuNn lactic thuộc dạng yếu. Vi khuNn Lactic là những vi sinh vật có yêu cầu dinh dưỡng cao.Để sinh trưởng bình thường, ngoài một nguồn carbon, chúng cần nitơ một phần dưới dạng các acid amin, một số vitamin, các chất sinh trưởng và chất khoáng. Hình 1.7Vi khu n Lactobacillus (www.2008.igem.org/Team:Caltech) −Lactobacilli sống chủ yếu ở ruột non với khoảng 102 – 105 cfu/ml ruột hồi, và ít hơn với 1% trong ruột kết. −Đến nay người ta đã tìm thấy 56 loài thuộc giống Lactobacillus. Lactobacilli được sử dụng như các probiotic bao gồm: L.bulgaricus, L. casei, L. cellobiosus,L. crispatus, L. fermentum,… −Cơ chế tác động: Sinh ra acid lactic, hydrogen peroxide, một số chất giống bacteriocin ngăn chặn sự phát triển của một số vi khuNn và nấm, sinh ra các biosurfactant có thể bảo vệ chống một số vi khuNn bám vào biểu mô. Lactobacilli còn điều chỉnh các tế bào miễn dịch không đặc hiệu và các dịch miễn dịch bằng cách kích thích hoạt động của lympho bào, các đại thực bào và giảm cytokine. 20 SVTH: TRẦN PHONG LAN ĐÀI MSSV: 0811110012 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 05 NĂM 2011