Tài liệu Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức

Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Lên men ứng dụng rất rộng rãi trong chế biến thực phẩm, sản phẩm của lên men góp phần làm gia tăng giá trị dinh dưỡng, chất lượng và an toàn cho sản phẩm. Đặc biệt, lên men lactic là loại lên men được ứng dụng rộng rãi và tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị. Có nhiều loại thức uống truyền thống được lên men lactic từ ngũ cốc như “Boza” của Thổ Nhĩ Kỳ, Rumani, Bulgari… “Kunun zaki” của Nigeria, “Sobia” của Ả Rập Saudi… Các loại đồ uống này không chứa cồn, có vị chua ngọt, giàu dinh dưỡng và năng lượng [15]. Ngày xưa, con người đã biết sử dụng lên men lactic để tạo ra những loại thức uống bổ dưỡng. Sau đó con người đã nghiên cứu về việc bổ sung hệ vi sinh vật trong quá trình lên men nhằm cải tiến và làm gia tăng quá trình lên men, làm cho sản phẩm lên men ngày càng hoàn thiện hơn. Gần đây, con người còn bổ sung thêm các chế phẩm có lợi như: Probiotic, Prebiotic, Bactoriocin vào thức uống làm gia tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, tốt cho hệ tiêu hóa và tăng cường sức đề kháng cho cơ thể. Điều này đã mở ra những bước ngoặc mới quan trọng về vai trò tạo đồ uống nhờ lên men lactic. Gạo lức từ lâu đã được nghiên cứu là một loại gạo chứa nhiều chất dinh dưỡng, có khả năng chống lại được nhiều bệnh. Hiện nay, những sản phẩm của gạo lức đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, người Việt Nam đã xem gạo lức như là món ăn chữa bệnh [13]. Việc lên men gạo lức với vi khuẩn lactic cũng đã được Nhật Bản và Hàn Quốc khảo sát. Với nhiều loại gạo lức khác nhau, sau khi ngâm, số lượng vi khuẩn lactic đều gia tăng rõ trong nước và gạo, ngăn chặn sự phát triển của những vi sinh vật khác. Họ đã tạo loại đồ uống tương tự Amazake từ sự lên men Lactobacillus amylovorus với cơ chất gạo Koji. Từ giá trị của lên men lactic và thành phần của gạo lức mang lại là cơ sở cho các nghiên cứu để cho ra sản phẩm nước uống lên men từ gạo lức, sản phẩm lên men bởi Lactobacillus acidophilus dựa trên cơ chất gạo lức. Đề tài “Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức” nhằm tạo ra sản phẩm nước uống mới đưa đến cho thị trường thực phẩm trong nước đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cần thiết. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 1 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu về gạo lức 2.1.1. Giới thiệu chung về hạt gạo Ở Việt Nam, thóc gạo là thực phẩm chính của nhiều dân tộc, không phải như nhiều người cứ nghĩ rằng ăn nhiều thịt, nhiều đường mới tốt và coi đó là thức ăn chính. Dân tộc ta có câu cửa miệng “bữa cơm”, “ăn cơm” thể hiện đầy đủ cơm gạo là thức ăn chính. Đó là thức ăn mà dân tộc ta cũng như nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng để sinh tồn hàng ngàn năm nay. Từ lâu chúng ta chỉ quen ăn loại gạo trắng mà ít người để ý đến loại gạo nào bổ dưỡng, đáp ứng nhu cầu cơ thể, phù hợp với sinh lý, với cơ thể của con người hơn. Những năm gần đây, qua phân tích chất gạo, đặc biệt là gạo lức, người ta thấy không những có đủ những chất chủ yếu như đạm, béo, bột mà còn có nhiều loại sinh tố, các chất khoáng, các loại acid, chất xơ và nhiều chất khác, càng thấy rõ tính chất ưu việt và khả năng bổ dưỡng, phòng và chữa bệnh của gạo lức trong cây lúa. Thế nhưng gạo đem giã xát thật trắng chỉ còn lại chất bột, mất đi 1/3 hoặc có khi mất hết các chất dinh dưỡng thiên nhiên. Do đó ăn thuần gạo trắng dễ phát sinh những bệnh vì thiếu các chất kể trên. Gạo không giống đa số các ngũ cốc khác là hạt được tiêu thụ toàn bộ. Bởi vậy những tính chất vật lý như kích thước, hình dạng, sự đồng đều và cảm quan chung là vô cùng quan trọng. Hơn nữa, đa số gạo trước khi sử dụng phải qua xay chà, do đó thuộc tính vật lý quan trọng xác định chủ yếu bởi nội phôi nhũ. Trong trường hợp độ thuần khiết, chất lượng gạo ảnh hưởng bởi đặc tính do gen điều khiển, các điều kiện môi trường và các công nghệ chế biến. Trong trường hợp ảnh hưởng do chế biến, các đặc tính chi phối đó là tồn trữ và phân phối. Kiểu gen của một giống cụ thể ức chế mức độ lớn các đặc điểm chất lượng hạt. Những nhà lai tạo giống và di truyền học tiếp tục cải thiện gen của các giống mới để tạo ra sản phẩm mong muốn. Sự chọn lọc chú trọng cải thiện chất lượng xay chà, nấu, ăn và chế biến là những thành phần chủ yếu của chương trình tạo giống dựa trên nền tảng của các tiêu chuẩn công nghiệp. Quan tâm gần đây trong việc tạo ra giống chất lượng cho thị trường xuất khẩu là kết GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 2 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức quả trong sự lựa chọn hương vị đặc biệt và các đặc điểm nấu ăn được ưa thích bởi người tiêu thụ. 2.1.1.1 Chất lượng hạt gạo Sau năng suất hạt, chất lượng hạt gạo là quan trọng nhất. Gạo xay với hạt trong mờ nguyên hạt được ưa thích. Vùng bị mờ đục trong một nội nhũ trong mờ được gọi là bạc bụng. Gạo có vô số kiểu chiều dài hạt khác nhau. Bảng sau đưa ra phân loại tiêu chuẩn kích thước hạt. Bảng 1: Phân loại các tiêu chuẩn hạt gạo Kích thước Chiều dài (mm) Cấp độ Hình dạng Tỷ lệ dài/rộng Cấp độ Dài nhất > 7.5 1 Thon > 3.0 1 Dài 6.61 – 7.5 3 Trung bình 2.1 – 3.0 3 Trung bình 5.51 – 6.6 5 Hơi tròn 1.1 – 2.0 5 Ngắn - 5.5 7 Tròn - 1.1 7 [49]. Kiểu hạt hơi thon, hơi tròn, và tròn, không bạc bụng khi chà với ẩm độ 14% ít bị gãy và có năng suất gạo nguyên cao. Tỷ lệ gạo xay và màu sắc của gạo rất quan trọng, các giống khác nhau có kiểu và cường độ mùi thơm khác nhau. Hương thơm trong gạo là do chất hóa học diacetyl – 1 – pyroproline tạo nên. Chất lượng gạo nấu và ăn thay đổi theo vùng. Gạo xay có hạt trong mờ, thon dài có hoặc không có mùi thơm, có độ nở nhiều khi nấu (do sự kéo dài nhân hạt), có tính mịn (không dính và mềm), cấu trúc hạt chắc, mùi vị hấp dẫn và thời hạn sử dụng kéo dài được ưa chuộng trong thị trường nội địa cũng như thị trường quốc tế. Hình dưới đây trình bày các kiểu hạt dài, trung bình và ngắn điển hình của Mỹ. Trong cột đầu tiên bên phải (1 đến 3) là kiểu hạt lúa (rough rice or paddy rice). Cột ở giữa (1 đến 3) là gạo lức hay gạo chưa qua đánh bóng (brown rice or unpolished rice). Cột cuối bên trái (1 đến 3) là gạo trắng (milled rice/white rice/head rice). Mỗi loại bao gồm cả dạng hạt dài, trung bình và ngắn. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 3 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Hình 1: Các loại gạo dài, trung bình, ngắn điển hình [35]. Màu của vỏ cám: Màu vỏ cám bao gồm màu trắng nâu sáng, nâu tối, nâu, đỏ, tím sáng và tím. Mức độ bạc bụng: Mức độ bạc bụng của hạt gạo được chia như sau: Cấp 0: không bạc bụng. Cấp 1: vùng bạc bụng ít hơn 10% ở trong hạt gạo. Cấp 5: diện tích bạc bụng trung bình 11 – 20% Cấp 9: hơn 20%. Hình 2: Một số loại gạo lức [36]. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 4 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Thành phần hạt gạo sau khi xay chà gồm có vỏ trấu, cám, gạo lức, gạo chà (head rice) và chiếm 67 – 70% trọng lượng của hạt gạo. Gạo trắng chia thành hai phần: Gạo nguyên và tấm (gạo bị gãy). Gạo nguyên chiếm từ 40 – 60% trọng lượng lúa đem chà và phụ thuộc điều kiện, kỹ thuật sau thu hoạch, đôi khi tỷ lệ này dưới 40%. Phần trăm gạo gãy thay đổi tương ứng với tỷ lệ gạo nguyên. Chất lượng xay chà: Yếu tố này bao gồm phần trăm gạo lức, gạo trắng và gạo nguyên. Trọng lượng hạt lúa không vỏ Gạo lức (%) = ------------------------------------- x 100 Trọng lượng lúa Trọng lượng gạo sau khi chà và đánh bóng Gạo trắng (%) = ----------------------------------------------------- x 100 Trọng lượng lúa Trọng lượng gạo nguyên (không gãy) Gạo nguyên (%) = ----------------------------------------------- x 100 Trọng lượng lúa Trung bình phần trăm vỏ hạt từ 18 – 26% trọng lượng lúa, phụ thuộc vào giống có vỏ dày hay mỏng. Gạo trắng chiếm khoảng 70% nhưng thay đổi do nhiều điều kiện như giống, môi trường và công nghệ sau thu hoạch. Trên thị trường yếu tố quan trọng là phần trăm gạo nguyên và thay đổi từ 25 – 65%. 2.1.1.2 Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng gạo Chất lượng cơm: Chất lượng gạo được nấu gồm hàm lượng amylose, nhiệt độ trở hồ và độ bền gel. Tiêu chuẩn Quốc tế hàm lượng amylose như sau: 0 – 2% gạo dẻo 2 – 20% gạo mềm (hàm lượng amylose thấp) GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 5 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức 20 – 25% gạo mềm (hàm lượng amylose trung bình) > 25% gạo cứng (hàm lượng amylose cao) Nhiệt độ trở hồ (GT) là đặc tính chỉ nhiệt độ nấu gạo thành cơm và không thể trở lại trạng thái ban đầu. GT thay đổi từ 55 – 790C. GT trung bình là điều kiện tối hảo cho chất lượng gạo tốt. GT thấp 55 – 690C GT trung bình 69 – 750C GT cao 75 – 790C Độ bền gel: Tiêu chuẩn Quốc tế cho độ bền gel dựa vào chiều dài gel. Trong nhóm gạo, các giống có cùng hàm lượng amylose nhưng độ bền gel cao hơn được ưa chuộng hơn. 80 – 100 mm mềm 61 – 80 mm mềm 41 – 60 mm trung bình 36 – 40 mm cứng < 35 mm cứng Chất lượng dinh dưỡng và hương vị: Hương vị: Vị ngon hoặc hương thơm trong gạo được tạo bởi hóa chất diacetyl – 1 – pyroproline. Đánh giá tiêu chuẩn theo Viện Nghiên cứu lúa gạo quốc Tế (IRRI) được chia làm 3 mức độ: Không thơm Ít thơm Thơm nhiều Chất dinh dưỡng: Tinh bột cao nhất ở lúa mì 81,1%, tiếp đó là gạo 74,8% và thấp nhất trong cây lúa miến 67,4%. Thành phần quan trọng thứ hai trong gạo là protein với 8,5% trong khi trong cây kê cao nhất với 13,4%. Nói chung, dinh dưỡng trong ngũ cốc nghèo lysine và threomine. Chất lượng protein trong gạo cao nhất bởi vì có lysine cao 3,5 – 4% hơn ngũ cốc. Trong những năm gần đây, viện nghiên cứu lương thực và thực phẩm Việt Nam thành công trong việc phát triển giống có hàm lượng protein cao 10% như các giống P4 và P6. Sắt và vitamin thiếu nghiêm trọng ở những vùng người ta chủ yếu tiêu thụ gạo, sắt có rất ít trong gạo [17]. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 6 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức 2.1.1.3 Gạo lức Gạo lức là loại gạo chỉ vừa mới bóc đi lớp 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 hàng ngày. Lớp cám của hạt gạo lức chứa nhiều dưỡng chất quan trọng như: vitamin E, vitamin B1, B3, B6, magiê, mangan, chất xơ, sắt... [37]. Hình 3: Gạo lức đỏ [38]. Gạo lức gồm có ba loại: gạo lức tẻ hột dài (long grain brown rice), gạo lức tẻ hột tròn (short – grain brown rice), và gạo lức nếp (sweet brown rice). Gạo được phân loại theo bề dài của hạt gạo : Gạo ngắn < 5,5 mm Gạo trung bình 5,5 – 6 mm Gạo dài 6 – 6,5 mm Gạo thật dài > 6,5 mm Tất cả gạo lức đều bổ dưỡng, nên cần được ăn trong các bữa ăn hằng ngày. Mặc dầu thời gian nấu gạo lức lâu khoảng 45 phút, nhưng có thể nấu một lần cho một tuần thì cũng tiết kiệm được nhiều thì giờ. Gạo lức là một loại thực phẩm nhiều dinh dưỡng khi so sánh với gạo trắng. Tuy nhiên, nó còn gia tăng nhiều dinh dưỡng hơn nữa khi được đem ngâm trong nước ấm, lâu khoảng 22 giờ. Đây là một khám phá mới nhất của khoa học. Gạo lức khi ngâm lâu chứa rất nhiều chất bổ dưỡng vì gạo lức ở trạng thái nẩy mầm. “Các enzyme ngủ trong hạt gạo ở trạng thái này được kích thích hoạt động và cung cấp tối đa các chất dinh dưỡng” [17]. Theo Hiroshi Kayahara, giáo sư khoa sinh học và kỹ thuật sinh học tại viện Đại học Shinshu University in Nagano, đã nói như vậy trong bài tường trình kết GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 7 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức quả nghiên cứu của nhóm ông tại Hội nghị hoá học quốc tế ở Hawaii vào cuối năm 2000 vừa qua. “Mầm gạo lức chứa nhiều chất xơ, vitamin và chất khoáng hơn là gạo lức chưa ngâm nước”. Kayahara viết trong tờ trình, gạo lức đã ngâm nước chứa gấp ba lần lysine, một loại amino acid cần thiết cho sự tăng trưởng và bảo trì các mô tế bào cơ thể con người và chứa nhiều hơn mười lần chất gamma – aminobutyric acid, một chất acid tốt bảo vệ bộ phận thận (kidneys). Các khoa học gia cũng tìm thấy trong mầm gạo lức có chứa một loại enzyme, có tác dụng ngăn chặn prolylendopeptidase và điều hoà các hoạt động ở trung ương não bộ. Gạo lức nẩy mầm không những chỉ đem lại nhiều chất dinh dưỡng mà còn nấu rất dễ dàng và cung ứng cho chúng ta một khẩu vị hơi ngọt vì các enzymes đã tác động vào các chất đường và chất đạm trong hạt gạo. Gạo lức bổ dưỡng hơn gạo trắng nhưng khó tiêu hơn vì lớp cám ngoài chứa nhiều chất celuloze rất cứng. Gạo lức có thể để khoảng 4 – 5 tháng. Nếu để lâu, chất dầu trong lớp cám sẽ bị hư, gạo sẽ có mùi, không thể sử dụng được. Nên cất gạo ở nơi thoáng mát. 2.1.2. Thành phần chính có trong gạo lức Hạt lúa được cấu tạo gồm: Vỏ trấu: Vỏ ngoài cứng, có nhiều silic, thường dùng để đốt lò. Gia súc không ăn được trấu… ngoại trừ gà vịt. Cám: Cám có nhiều lớp tế bào nằm ngang, chứa chất béo, sinh tố, chất đạm, tạo màu sắc cho gạo. Lớp cám của hạt gạo lức chứa nhiều dưỡng chất quan trọng như: vitamin E, vitamin B1, B3, B6, magiê, mangan, chất xơ, sắt... Lõi: Khi chà xát, bỏ các lớp ngoài, hột gạo còn lại lõi chứa tế bào tinh bột và chất đạm. Mầm thóc: chứa nhiều chất đạm và chất béo. Thành phần của gạo lức gồm có chất bột, chất đạm, chất béo, chất xơ cùng các vitamin nhóm B1, B2, B3, B6 và các acid pantotenic, acid paraaminobenzoic, acid polic, acid phytin, chất canxi, chất sắt, chất magiê, chất selen, glutathion, kali và natri. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 8 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Tùy từng phần của hạt gạo mà có các thành phần hóa học khác nhau: Bảng 2: Thành phần hóa học của hạt gạo Tên các phần Toàn Protein (%) Tinh bột Đường Cellulose Pantozan (%) (%) (%) (%) Chất béo (%) Tro (%) Các chất khác (%) 10,07 59,00 4,43 2,76 8,10 2,24 2,18 1,22 12,91 79,56 3,54 0,15 2,72 0,67 0,45 - Phôi 41,3 Rất ít 25,12 2,46 9,74 15,04 6,31 0,03 Vỏ 28,7 Rất ít 4,18 16,2 32,56 7,78 10,51 0,07 bộ hạt Nội nhũ [1]. Gạo lức và gạo trắng gần giống nhau về lượng calories, carbohydrate, chất béo và protein nhưng một số vitamin như B1, B3 và chất khoáng như sắt đã bị mất trong quá trình xay xát [13]. Các nhà khoa học đã tìm thấy ở trong chất cám bọc ngoài hạt gạo lức có chất dầu tên là tocotrienol factor (TRF) có tác dụng khử trừ những chất hóa học gây nên hiện tượng đông máu và đồng thời giảm cholesterol. Ngoài ra, trong chất cám bọc ngoài gạo lức còn có thêm một chất khác có khả năng chống lại chất xúc tác enzyme HMG – CoA, một chất có khuynh hướng giúp gia tăng lượng cholesterol xấu LDL. Trong 100g bột mầm gạo lức chứa: Sinh tố B1 (2,83 mg%) hiệu quả với chứng thiếu sinh tố và bệnh tê phù. Sinh tố B2 (0,56 mg%) làm đẹp người. Sinh tố B6 (5,30 mg%) chữa bệnh thần kinh, mất ngủ. Sinh tố E (17,60 mg%) làm trẻ lại và cường tinh. Chất nai – a – min (6,80 mg%) phòng loét dạ dày mãn tính. Acid pangtotenic (0,82 mg%) nhân tố đẩy mạnh sự trưởng thành. Acid nicotinic (20,64 mg%) làm máu trong sạch, da dẻ mịn màng. Ngoài ra, còn có sinh tố B12 hiệu quả đối với chứng thiếu máu, glu –ta – xion đề phòng chướng ngại phóng xạ nặng, có acid glutamic chữa chứng nhức đầu, có GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 9 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức thành phần sắt làm cho máu trở nên trong lành, có các chất khoáng như can – xi, v.v… Đặc biệt protein của gạo lức không có prolamin và do đó không có gluten. Trong quá trình chế biến, thành phần của gạo có sự thay đổi. Bảng 3: Thành phần hóa học của gạo lức xay Tên sản phẩm Hàm lượng % theo chất khô Protein Chất béo Tro Cellulose 8,76 1,87 1,42 0,84 Gạo xay nguyên (gạo lức) [1]. 2.1.3.Các sản phẩm của gạo lức 2.1.3.1 Nước uống từ gạo lức Quy trình được thực hiện như sau: GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 10 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Pectin Gạo lức Đường Nước Hương liệu Màu Làm sạch, ngâm Xay thô Lọc sơ bộ Nấu Xay tinh Lọc tinh Phối trộn Đồng hóa Tiệt trùng Làm nguội Giống vi sinh vật Cấy giống Lên men Rót chai Thanh trùng Bảo quản Sản phẩm Sơ đồ 1: Quy trình tạo thức uống lên men từ gạo lức [39]. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 11 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Rửa sạch tạp chất, dùng máy xay truyền thống (hai thớt đá thẳng đứng) hay máy xay kiểu mới, hoặc máy xay sinh tố để xay, lượng nước khi xay bằng 3 – 5 lần lượng gạo. Tiến hành lọc sơ bộ qua lớp vải lọc nhằm loại bỏ một phần tạp chất. Bổ sung nước với tỷ lệ nhất định rồi gia nhiệt lên 1000C trong 45 phút. Sau đó, đem dung dịch đi xay một lần nữa. Cuối cùng là, công đoạn lọc tinh nhằm giúp cho sản phẩm khi hoàn thành có màu sắc trong và loại bỏ hoàn toàn các tạp chất. Đổ đường và pectin vào nước, hòa tan hoàn toàn dung dịch và lọc qua tấm vải để loại bỏ phần cặn. Lấy phần dịch bổ sung vào dịch gạo sau khi đã lọc xong với một tỷ lệ nhất định. Dịch nước gạo sau khi lên men xong, thì đem bổ sung thêm đường, hương liệu và một số màu thực phẩm thích hợp để tăng tính cảm quan của sản phẩm. Sản phẩm sau đó được đem đi rót chai trong điều kiện vô trùng tuyệt đối. Trước khi rót chai, dịch gạo phải được kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý và cảm quan. Chế độ thanh trùng thường là 750C trong vài phút. Nếu thanh trùng quá mức có thể làm mất màu, mất mùi sản phẩm và các vi sinh vật có lợi. Sản phẩm cần được bảo quản ở nhiệt độ từ 4 – 60C trong tủ lạnh. Quá trình lên men có thể chia làm 3 giai đoạn: Giai đoạn đầu: 0 – 80 giờ chủ yếu là sinh khối, đường tiêu hao chậm, acid lactic tích tụ ít. Giai đoạn 2: 80 – 135 giờ là giai đoạn tạo acid lactic mạnh nhất, vì vậy lượng đường tiêu hao rất nhanh. Giai đoạn 3: là giai đoạn lên men cuối cùng của sản phẩm, tốc độ lên men chậm vì lượng acid sản sinh ra nhiều ức chế lại sự hoạt động của vi khuẩn lactic [40]. 2.1.3.2 Gạo lức muối mè Phương pháp điều trị bệnh tật bằng cách ăn "gạo lức, muối mè" được gọi là "phương pháp thực dưỡng" (Macrobiotics), ra đời bởi giáo sư người Nhật có tên Sakurazawa Nyoichi mà bây giờ, người ta vẫn quen gọi là phương pháp Oshawa. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 12 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Phương pháp này không chỉ được áp dụng ở các nước phương Đông mà còn được biết đến ở một số nước phương Tây. Với nước ta, các bác sĩ nghiên cứu áp dụng phương pháp này cho biết, việc ăn gạo lức muối vừng đã giúp nhiều người chữa khỏi bệnh mãn tính mà không cần dùng đến thuốc. Một số người áp dụng biện pháp này trên 10 năm, có người trên 20 năm mà không thấy biểu hiện thiếu chất. Chất selen đã được y học chứng minh rằng có khả năng ngăn ngừa ung thư, chất glutathion thì phòng nhiễm bụi phóng xạ, acid pantotenic giúp tăng cường chức năng của vỏ não, chống viêm da, u bướu ác tính nên việc duy trì một chế độ ăn gồm toàn gạo lức, muối mè để phòng ngừa và chữa bệnh ung thư là có cơ sở. Ở Việt Nam, phương pháp thực dưỡng bằng gạo lức, muối mè bắt đầu xuất hiện vào khoảng năm 1963 [41]. 2.1.3.3 Gạo lức rang 2.1.4 Giá trị dinh dưỡng của gạo lức Những ích lợi cho sức khỏe của gạo lức bắt đầu với chất xơ của nó, 300g gạo lức cung cấp khoảng 14% giá trị dinh dưỡng hàng ngày của chất xơ, đã được chứng minh là có thể giảm lượng cholesterol. Nói cách khác gạo lức dùng để chống xơ vữa động mạch. Chất xơ cũng có thể giúp đỡ cơ thể bằng cách giữ cho mức đường trong máu dưới mức kiểm soát, do đó gạo lức là một lựa chọn ngũ cốc tuyệt vời cho người bị tiểu đường. Nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh rằng trong lớp cám của gạo lức chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa qua các bệnh về tim mạch. Đặc biệt, đối với phụ nữ, nó làm giảm nguy cơ ung thư và ruột kết, giảm cholesterol và tốt cho hệ tim mạch của phụ nữ sau mãn kinh. Đồng thời, với nguồn chất xơ dồi dào, gạo lức giúp chống lại bệnh xơ vữa động mạnh, ung thư vú, giảm nguy cơ mắc bệnh tim, ung thư và bệnh tiểu đường. Cám là lớp vỏ ngoài màu nâu của hạt gạo đã được sử dụng qua nhiều thế kỷ trong kỹ thuật chăm sóc da. Các thành phần chính có trong gạo gồm: GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 13 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Acid cám gạo: Cám gạo chứa đến 10% canxi ion giúp nới lỏng sự liên kết giữa các tế bào chết xỉn màu trên bề mặt da. Đồng thời chúng kiểm soát và ngăn ngừa các đốm nâu xuất hiện do tuổi tác. Tocopherols/tocotrienols: Các dẫn xuất vitamin E và thành phần hiệu nghiệm khác giúp bảo vệ da khỏi các tác động xấu của môi trường và làm chậm quá trình lão hóa. Proanthocyanidins: Các chất ức chế enzyme giúp bảo vệ sự liên kết và độ đàn hồi của da, giúp da giữ được sự mềm mịn và săn chắc. Những hạt gạo lức sẽ bổ sung thêm các loại vitamin nhóm B, kiểm soát lượng đường trong máu và làm cho tính khí dễ chịu hơn. Nghiên cứu dược 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 được sau khi chà xát gạo có tác dụng làm tăng huyết sắc tố trong máu, chống thiếu máu. Thử nghiệm lâm sàng trên người 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 thư, có thể do khả năng kích thích hoạt tính miễn dịch của cơ thể bệnh nhân ung thư. Chất xơ còn có tác dụng giúp no lâu nên khi ăn cơm gạo lức, bạn sẽ không bị tăng cân. Theo nhiều nghiên cứu khoa học cho biết chất xơ trong gạo lức giúp phòng ngừa các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa và bệnh tim mạch. Viện Ung Thư Quốc Gia Hoa Kỳ khuyến cáo nên dùng 25 grams chất xơ mỗi ngày. Với 300g cơm gạo lức cung cấp 3,5g trong khi đó cơm gạo trắng chỉ cho có 1g. Ăn gạo lức thường xuyên giúp cơ thể dẻo dai, gân cốt cứng cáp, hoạt bát, đỡ đau nhức xương khớp. Ở những người bị thừa cân (béo phì), nếu dùng gạo lức lâu dài sẽ giảm cân và cũng gián tiếp tránh được bệnh tiểu đường [43]. Đối với những người lo lắng về nguy cơ mắc bệnh ung thư trực tràng, gạo lức có tác dụng gấp 2 lần vì nó là nguồn chứa lượng chất xơ cần thiết để gia hạn tối đa thời gian các chất gây ung thư tiếp xúc với tế bào trực tràng. Đó là do các chất xơ này ràng buộc những hóa chất gây ung thư, cách li chúng khỏi những tế bào gắn trên GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 14 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức ruột kết, đồng thời giúp bình thường hóa chức năng ruột, giảm chứng táo bón hay bệnh tiêu chảy ở những người mắc hội chứng ruột kích thích (IBS). Tác dụng của selen có trong gạo lức. Ngoài việc cung cấp 14% lượng chất xơ cần thiết hàng ngày, một chén cơm gạo lức còn cung cấp 27,3% lượng giá trị dinh dưỡng hàng ngày đối với selen. Đây là một lợi ích quan trọng vì selen là một vi khoáng quan trọng thiết yếu cho sức khoẻ con người. Chất selen là thành phần thiết yếu của một vài con đường trao đổi chất trong cơ thể, bao gồm sự trao đổi chất hormone tuyến giáp, hệ thống phòng chống sự oxi hoá và hệ miễn dịch. Các thí nghiệm nghiên cứu trên mẫu động vật cho thấy rõ ràng là giữa lượng selen đưa vào cơ thể và nguy cơ mắc phải ung thư có mối liên quan tỷ lệ nghịch với nhau. Selen giúp thúc đẩy sự phục hồi và tổng hợp ADN trong các tế bào bị phá huỷ, ngăn chặn sự sinh sôi của các tế bào ung thư, gây ra các phản ứng dị ứng của nó, kết quả sự tự phá huỷ của cơ thể đối với các tế bào ốm yếu hay bất bình thường. Selen kết hợp chặt chẽ với các cofactor như glutathione peroxidase rất quan trọng đối với quá trình chống ung thư. Không những thế, nó còn kết hợp với vitamin E trong rất nhiều hệ thống chống oxi hoá thiết yếu cho sự sống của cơ thể người. Các hoạt động chống oxi hoá mạnh mẽ này của selen khiến cho selen rất hữu ích trong việc phòng chống không chỉ ung thư mà còn cả nguy cơ đau tim, cũng như làm giảm các triệu chứng của bệnh hen suyễn, các cơn đau và sưng khớp. Tác dụng của mangan có trong gạo lức Tạo năng lượng và bảo vệ quá trình chống oxy hoá Chỉ cần một chén cơm gạo lức cũng đủ để cung cấp 88% lượng mangan cần thiết hàng ngày. Vi chất khoáng này giúp tạo năng lượng từ protein và carbonhydrat, tham gia vào quá trình tổng hợp acid béo rất cần thiết cho một hệ thần kinh khoẻ mạnh cũng như quá trình sản xuất cholesterol cần thiết cho cơ thể để sản xuất ra các hormone giới tính. Mangan cũng là thành phần chính của 1 loại enzyme chống oxi hoá rất quan trọng tên là superoxide dismutase (SOD). SOD được tìm thấy ở ty thể trong tế bào GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 15 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức của cơ thể giúp ngăn chặn ảnh hưởng xấu của các gốc tự do được giải phóng trong quá trình giải phóng năng lượng. Magiê là một chất dinh dưỡng khác cũng có nhiều trong gạo lức, đã được chứng minh trong các nghiên cứu là có tác dụng giảm tính khắc nghiệt của bệnh hen suyễn, giảm huyết áp, giảm sự thường xuyên của các cơn đau nửa đầu, giảm nguy cơ của các cơn đau tim và đột quỵ [43]. Nhiều nghiên cứu khoa học gần đây cho biết những thực phẩm có nhiều chất xơ, như gạo lức và các loại đậu khác có khả năng ngăn ngừa bệnh ung thư ruột không phải vì chất xơ mà chính là chất phytate chứa trong chất xơ. 2.2 Giới thiệu về lên men lactic 2.2.1. Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong lên men lactic 2.2.1.1 Lactobacillus Lactobacillus là tên một giống vi khuẩn, giống này có nhiều loài như Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus sporogenes, Lactobacillus kefir... Trong đường ruột luôn có nhiều loại vi khuẩn ký sinh, trong đó có cả những loại có ích và có hại cho sức khỏe con người. Sự tồn tại của vi khuẩn lactic tạo thành sự cân bằng vi khuẩn trong đường ruột. Vi khuẩn Lactobacillus có thể làm giảm hội chứng nhạy cảm đường ruột. Các vi khuẩn này có nhiệm vụ biến đổi chất xơ thực phẩm, thức ăn chưa tiêu hóa hết ở ruột non thành acid lactic, acetic, butyric, hàng loạt vitamin, acid amin, men, hocmon và các chất dinh dưỡng quan trọng khác. Nó cũng sinh ra các khí như NH3, CO2, H2S… Quá trình biến đổi đó gọi chung là quá trình lên men, mà nhờ nó, thức ăn được tiêu hóa hoàn toàn. Trong môi trường hoạt động của đại tràng, các vi khuẩn có ích có khả năng lấn áp, đè bẹp và tiêu diệt rất nhiều loại vi trùng gây bệnh. Ngoài glucose, Lactobacillus acidophillus còn sử dụng aesculin, cellobiose, galactose, lactose, maltose, salicin, sucrose, trehalose cho sự lên men [2]. Lactobacillus cũng giúp tiêu hoá đường lactose trong sữa một cách dễ dàng hơn. Loại vi khuẩn có ích này cũng đem lại hiệu quả cao cho những người bị đau GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 16 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức bụng tiêu chảy vì loạn khuẩn đường ruột do hậu quả của việc dùng quá nhiều kháng sinh khiến các vi khuẩn có ích bị tiêu diệt. Một nghiên cứu gần đây cho thấy, vi khuẩn Lactobacillus còn có tác dụng chữa bệnh chàm ở trẻ em. Để phòng ngừa rối loạn đường ruột, hệ vi sinh vật đóng một vai trò rất quan trọng ở đường tiêu hóa, đặc biệt là hệ tiêu hóa của trẻ. Một số chủng Lactobacillus thường dùng trong lên men lactic như: Lactobacillus bulgaricus: lên men đồng hình, là trực khuẩn tròn đôi khi ở dạng hạt, thường kết thành chuỗi dài, Gram (+), không có khả năng di động. Chúng có khả năng lên men được các loại đường glucose, lactose, galactose, không lên men được sacaroza, xylose, arabinose, sorbose, dulcitol, mannitol, dextrin, inulin. Chúng không có khả năng tạo ra nitrit từ nitrate. Đây là giống ưa nhiệt, nhiệt độ tối thích cho phát triển là 40 – 450C, tối thiểu là 15 – 200C, tạo thành acid mạnh. Hình 4: Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus [48]. Lactobacillus casei: lên men lactic đồng hình, trực khuẩn nhỏ, Gram (+), thường gặp ở dạng chuỗi dài hoặc ngắn, tích tụ tới 1,5% acid. Chúng không có khả năng chuyển động. Có khả năng lên men được các loại đường glucose, fructose, mannose, galactose, maltose, lactose, salicin. Trong quá trình lên men chúng tạo ra D – acid lactic. Nhiệt độ tối thích cho phát triển là 38 – 400C, nhờ có hoạt tính proteaza nên có thể phân huỷ protein trong sữa thành acid amin. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 17 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Hình 5: Vi khuẩn Lactobacillus casei [48]. Lactobacillus lycopersici: lên men lactic dị hình, là trực khuẩn Gram (+), sinh hơi, trong thiên nhiên chúng tồn tại thành từng đôi một, có khả năng tạo bào tử. Trong quá trình lên men đường, chúng tạo ra cồn, acid lactic, acid acetic và CO2. Ngày nay chúng được coi như các biến chủng của Lactobacillus brevis [3]. Lactobacillus pasteurianus: là trực khuẩn Gram (+), có kích thước rộng: 0.5 – 1.0µm, dài: 7.0 – 35µm. Trong thiên nhiên chúng tồn tại riêng lẻ, không di động. Chúng có khả năng lên men được arabinose, glucose, fructose, galactose, maltose, saccharose, rafinose, trehalose, manitol, dextrin. Trong quá trình lên men chúng tạo ra một loạt sản phẩm như: CO2, alcohol, acid lactic, acid acetic, acid formic. Nhiệt độ thích hợp từ 29 – 330C. Lactobacillus bifidus: trực khuẩn rất nhỏ, thuộc loại Gram (+). Chúng không có khả năng di dộng, có khả năng lên men được các loại đường glucose, fructose, galactose, saccharose, inulin, dextrin. Nhiệt độ phát triển tốt nhất của vi khuẩn này là 370C. Lactobacillus causaciccus: trực khuẩn Gram (+) ngắn, không có khả năng chuyển động, có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, mannose, galactose, maltose, lactose, mannitol. Nhiệt độ phát triển tối ưu là 48 – 500C. Lactobacillus delbruckii: trực khuẩn dài Gram (+), có kích thước rộng: 0.5µm – 0.8µm, dài: 2.0 – 9.0µm, không di động. Chúng có khả năng lên men các loại đường glucose, maltose, fructose, galactose và dextrin, chúng không có khả năng lên men xylose, arabinose, rhamnose, lactose, raffinose, trehalose, inulin. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 18 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Lactobacillus brevis: lên men lactic dị hình, là loại trực khuẩn Gram (+), không có khả năng di động, có kích thước rộng: 0.7 – 1.0µm, dài: 2.0 – 4.0µm, tìm thấy chủ yếu trong muối chua bắp cải, rau cải, dưa chuột, vì vậy nó còn được gọi là trực khuẩn bắp cải. Trong thiên nhiên chúng thường liên kết với nhau thành chuỗi. Trong quá trình phát triển chúng có thể sử dụng lactate canxi như nguồn cung cấp carbon. Chúng có khả năng lên men các loại đường arbinose, xylose, gluxose, fructose, galactose, maltose. Trong lên men ngoài acid lactic (1,2%), nó còn tạo thành acid acetic, rượu etylic (2,4%), CO2, nó còn tạo hương làm cho sản phẩm có hương vị dễ chịu. Nhiệt độ phát triển tối đa là 300C, vi khuẩn này có nhiều trong sữa, kefia, dưa chua… Hình 6: Vi khuẩn Lactobacillus brevis [47]. Lactobacillus leichmannii: trực khuẩn Gram (+). Trong tự nhiên chúng có khả năng tạo thành chuỗi ngắn, kích thước tế bào từ 0.6 – 2.0µm. Chúng có khả năng lên men glucose, fructose, maltose, saccharose, trehalose và không có khả năng lên men lactose, galactose, raffinose, arabinose, rhamnose, dextrin, inulin. Trong quá trình lên men, chúng tạo ra L – acid lactic, không có khả năng tạo nitrit từ nitrat. Nhiệt độ phát triển tối ưu là 360C. Lactobacillus helveticcus: trực khuẩn, có kích thước rộng: 0.7 – 0.9µm, dài: 2.0 – 6.0µm. Trong thiên nhiên chúng có thể tồn tại riêng lẻ từng tế bào, cũng có thể tạo thành chuỗi tế bào. Chúng có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose. Nhiệt độ phát triển từ 40 – 420C. Vi khuẩn này được sử dụng nhiều trong sản xuất sữa chua và phomai cứng. GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 19 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY Đề tài: Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức Lactobacillus thermophilus: là trực khuẩn gram (+), kích thước tế bào 0.5 – 3.0µm, không có khả năng di động. Nhiệt độ phát triển tối ưu là 300C, có thể chịu được nhiệt độ 65 – 750C. Vi khuẩn này được sử dụng nhiều trong sản xuất sữa chua và phomai. Lactobacillus plantarum: trực khuẩn gram (+), kích thước tế bào rộng: 0.7 – 1µm, dài: 3 – 8µm. Nhiệt độ phát triển tối ưu là 300C, có khả năng chịu được nồng độ NaCl 5,5%. Vi khuẩn này được dùng nhiều trong chế biến sữa [4]. Hình 7: Vi khuẩn Lactobacillus plantarum [47]. * Ứng dụng của vi khuẩn Lactobacillus Vi khuẩn lactic ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm, trong y học và trong nông nghiệp. Những hướng ứng dụng cơ bản gồm: Ứng dụng của Lactobacillus trong công nghệ thực phẩm Ứng dụng để sản xuất dưa chua: Muối chua rau quả chính là quá trình hoạt động sống của vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Quá trình phát triển của chúng trong rau quả, khi lên men sẽ tạo ra acid lactic và acid acetic cùng một số loại acid hữu cơ khác. Các acid hữu cơ này làm pH của dịch chống lại hiện tượng gây thối rau quả. Mặt khác, nhờ có lượng acid hữu cơ được tạo thành sẽ làm tăng hương vị của khối ủ rau quả. Chính vì thế, người ta cho rằng muối chua rau quả là quá trình vừa mang ý nghĩa chế biến, vừa mang ý nghĩa bảo quản. Sản xuất tương: Sản xuất tương theo phương pháp của người miền Bắc (Việt Nam) có giai đoạn ngả nước đậu sau khi rang. Quá trình ngả nước đậu xảy ra nhiều GVHD: TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG 20 SVTH: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY