Tài liệu Tổng quan về kefir và các ứng dụng của kefir trong thực phẩm

  • Số trang: 71 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 75 |
  • Lượt tải: 0
trangtranthi64149

Tham gia: 04/06/2016

Mô tả:

Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay trên thế giới, các sản phẩm từ hạt Kefir (Kefir Grains) đang rất được ưa chuộng bởi giá trị dinh dưỡng mà nó còn đem lại cho con người. Ngoài việc cung cấp các vi sinh vật có lợi, kefir còn có tác dụng chống lão hóa và tăng cường khả năng tiêu hóa. Với những ứng dụng có tính phục vụ cho sức khỏe con người, kefir được một số công ty nghiên cứu và phát triển nên một số sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao như sữa chua kefir. Khác với sữa chua thông thường, kefir là sản phẩm vừa lên men lactic nhờ nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm, vừa lên men rượu nhờ nấm men. Đây là, sản phẩm được biết đến như một loại thực phẩm chức năng giúp tăng cường khả năng miễn dịch, giảm căng thẳng thần kinh, điều hoà huyết áp và những lợi ích sức khoẻ khác mà cho đến nay vẫn còn được xem là những điều bí mật. Song, sản phẩm này tuy đã có mặt từ rất lâu đời trên thế giới, nhưng vẫn còn rất mới trên thị trường tiêu thụ Việt Nam. Do đó, để góp phần giúp cho sản phẩm Kefir ngày càng phổ biến và quen thuộc với người tiêu dùng, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng và làm đa dạng phong phú cho sản phẩm Kefir là điều cần thiết. Với ý nghĩa khoa học và thực tiễn nêu trên đồng thời được sự chấp nhận của Khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học, chúng tôi tiến hành thực hiện nghiên cứu đề tài “Tổng quan về kefir và các ứng dụng của kefir trong thực phẩm”. 1.2. Mục đích Tìm hiểu về kefir và những ứng dụng của kefir trong lĩnh vực thực phẩm và các lĩnh vực khác của cuộc sống. 1.3. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu thành phần, tính chất, hệ vi sinh vật, công dụng của hạt Kefir (Kefir Grains), quy trình chế biến và bảo quản giống Kefir. Quy trình chế biến sữa chua Kefir (Kefir). Quy trình chế biến nước nho lên men Kefir. Nghiên cứu khả năng trung hòa tính gây độc tế bào của các yếu tố ngoại bào B. cereus của kefiran. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -1- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu về hạt kefir 2.1.1. Nguồn gốc hạt Kefir Cách đây hàng nghìn năm, Kefir được biết đến như một thứ nấm dùng chữa bệnh, nó xuất xứ từ cách nuôi riêng của các tu sĩ Ấn Tạng. Đây là loại nấm vi khuẩn có thể làm biến đổi sữa nhờ một hệ vi sinh vật phức tạp gồm nhiều loài vi khuẩn và nấm men được chứng minh là rất có lợi cho sức khoẻ. Dân miền núi Caucasus thuộc nước Xô Viết cũ - nguyên quán của Kefir - đã bào chế nó từ sữa của các sinh vật khác nhau và Kefir được lên men tự nhiên trong những túi da thú, theo các bộ tộc người ở đây họ xem kefir như là quà tặng của đấng Allah, như nguồn tài sản của gia đình và của bộ tộc, họ tiêu thụ Kefir từ thuở ấu thơ và cứ như vậy duy trì từ thế hệ này đến thế hệ khác. Họ không hề biết đến bệnh ung thư, bệnh lao, bệnh dạ dày… và họ thọ đến trung bình là 110 tuổi. Núi Caucasus là vùng duy nhất trên địa cầu mà người ta đạt sức khoẻ hoàn toàn ở lứa tuổi này. Từ rất sớm các bác sĩ Nga đã rất tin tưởng rằng Kefir có lợi cho sức khoẻ và có khả năng chữa bệnh. Mãi đến những năm đầu của thế kỷ 20 hạt Kefir mới được sản xuất với số lượng nhỏ ở Moscow . Nguyên liệu để sản xuất Kefir có thể là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò. Theo Oberman H và Libudiziz Z (1998) đầu tiên người ta lên men sữa thành Kefir trong các túi bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi. Đến cuối thế kỉ 19, Kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng đông âu (Nga, Ucraina, Balan, Czech, Hungari...) và các nước vùng Scandinavia. Tuy nhiên để sản xuất sản phẩm Kefir cho mục đích thương mại mà vẫn giữ được chất lượng như sản phẩm truyền thống là một điều không dễ dàng vì theo truyền thống thì người ta không sử dụng những vật dụng bằng kim loại cho quá trình chế biến mà chỉ từ các dụng cụ bằng gỗ, đất sét hoặc da thú. Đến 1950, một phương pháp sản xuất Kefir mới đã được công nhận về chất lượng đó là phương pháp lên men có khuấy trộn. Hiện nay có hai loại Kefir, một loại có vị ngọt được lên men với nước trái cây và đường, một loại được lên men từ sữa. Hệ vi sinh vật sử dụng trong sản phẩm Kefir bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men. Chúng cùng phát triển cộng sinh trên môi trường sữa. Do đó sản phẩm Kefir có vị chua đặc trưng và thoảng nhẹ mùi nấm men. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -2- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm 2.1.2. Hạt Kefir Trong sản xuất Kefir, người ta sử dụng tổ hợp giống vi sinh vật dưới dạng hạt Kefir ( Kefir Grains). Các hạt Kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng không ổn định và thường kết thành chùm với nhau tạo dạng tương tự hoa Chou-fleur với đường kính trung bình 0,3÷2 cm. Hạt Kefir là phức hệ vi sinh vật gắn với nhau bởi chất polisaccharide. Các hạt này bao gồm chủ yếu là vi khuẩn lactic (Lactobacilli, Lactococci, Leuconostoc...) và nấm men. Đôi khi ta còn tìm thấy vi khuẩn A.aceti và A.racens cùng với các vi sinh vật khác tổ chức thành khối cầu vi sinh vật. Tuy vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn nhưng từ hàng nghìn năm qua sự tiêu thụ đã chứng minh được rằng hệ vi sinh vật trong Kefir là không gây bệnh mà còn có khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh như Salmonella hay Shigella. Hình 2.1: Hình dạng, kích thước hạt Kefir nguyên vẹn và sau khi đã cắt đôi (http://user.chairot.net.au/~dna/thumb3-WKG.jpi) Thành phần, cấu trúc chính tạo nên cấu trúc hạt kefir là polisaccharide. Polisacharide chủ yếu là nước, vật chất hoà tan được biết là Kefiranofaciens và L. kefir sản sinh ra polisacharide này. Chúng là một phần của hạt, nếu không có sự hiện diện của chúng thì hạt Kefir không thể hình thành. Ngoài tế bào vi sinh vật, hạt Kefir còn chứa protein (chiếm khoảng 30% tổng chất khô) và Carbohydrate (25÷50%). Như vậy từ một số thông tin đã đưa ra thành phần hợp thành của hạt giống Kefir là phức protein Polisacharide béo. Thành phần hạt giống sấy khô đông lạnh với hàm ẩm 3,5% được tìm thấy bao gồm: béo 4,4%, tro: 12,1%, Muco-polisacharide (Kefiran): 45,7%, protein tổng số 34,3% gồm có: protein không hoà tan 27%, protein hoà tan 1,6% và acid amin tự do là 5,6%. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -3- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm 2.1.3. Chu kỳ phát triển của giống Kefir Kefir là những giống gốc tự nhiên, chúng được hình thành từ những màng bao bọc mỏng không theo một quy tắc nào cả bao gồm hỗn hợp protein, lipid, polisacharide. Những màng bao bọc phát triển với hình dạng không nhất định, hình thành các thuỳ phức tạp và không đồng đều, các thuỳ này lại có xu hướng trở về nguyên bản tạo thành cấu trúc sinh học bao gồm nhiều thuỳ con bao quanh mình. Với dấu hiệu phát triển đặc biệt như thế chúng hình thành những hạt con, mỗi tiểu thuỳ được kết nối với nhau ở phần giữa, xòe ra trong khi nó được gắn với các điểm trung tâm của hạt giống mẹ. Hình 2.2: Sự hình thành hạt kefir SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -4- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Nhờ sự xuất hiện đó mà các hạt con tách ra có mẫu hình phát triển giống như hạt mẹ ban đầu. Sau một thời gian có thể do chấn thương hoặc những tác động bên ngoài, một phần thùy con gắn với hạt mẹ bị tách ra thành hạt tự do. Những hạt con này lại tiếp tục nhân giống thành hạt mẹ. Chu kỳ phát triển được lặp lại với chu trình gần giống nhau (tự nhân giống). Trong vài trường hợp đặc biệt, có những hạt không thể cho ra bất cứ hạt con nào trong một thời gian dài mà thay vào đó, chúng hình thành nên một khối lớn (khối hạt Kefir) Hình 2.3: Hạt Kefir sau khi được vớt ra khỏi sữa và nước đường (www.Kleibers.de/.../guido/4a_kefir_tibet.jpg) Bề mặt ngoài của hạt biến đổi từ dạng phẳng đến không đồng đều gồm nhiều thứ phức tạp, có những chỗ lồi lõm rải rác khắp bề mặt. Một vài hạt có thể có những vùng rộng phẳng, trong khi từ mẻ tương tự có thể có những hạt có bề mặt không đồng đều. Nếu điều kiện thuận lợi, sau một thời gian, những hạt nhẵn này thường trở lại dạng nguyên thể, sau đó hình thành các hạt bao quanh mình, nơi mà có thể nhân giống lên. Thường ở những vùng không phẳng, xù xì thường có sự hoạt động mạnh của nấm men, trong khi ở vùng phẳng vi khuẩn lại chiếm ưu thế. Nấm men hình thành những khóm nhỏ nhô ra trên bề mặt, Streptococci thì bện vào nhau với các vi khuẩn khác chứ không hình thành dạng cụm. Ở sâu bên trong hạt, Lactobacilli chiếm ưu thế và có rất ít tế bào nấm men, chúng được gói gọn trong dịch polisacharide, các vi khuẩn hình que và nấm men hình thành các cụm riêng biệt bên ngoài và bên trong hạt. Ở đó Lb.Kefiranoficients được xem là nguyên nhân hình thành polisacharide hòa tan Kefiran. Trong khi đó L. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -5- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm bacitophilus là nguyên nhân hình thành vỏ bọc bên ngoài polisacharide mà có thể giúp hạt co giãn. Một số nghiên cứu cho rằng vi khuẩn có thể gây ra sự nhân giống hạt Kefir vì việc nhân giống của hạt không xảy ra khi vắng mặt Lb. kefiranoficients là vi khuẩn sinh ra Kefiran ở trung tâm hạt. 2.1.4. Kefiran Hình 2.4: Cấu tạo hóa học Kefir (www.kefir.co.kr/eng/image/sub_img_11.gif) Cơ chế phức tạp về cấu trúc gian bào vi sinh vật trong hạt Kefir hiện nay chưa được giải thích rõ ràng. Người ta khám phá được gel hòa tan polysaccharide trong hạt kefir là điều duy nhất đủ cho tên gọi kefiran (KGF-C). Hạt kefir sấy khô bao gồm chất gian bào khoảng 45% là kefiran. Polisaccharide này gồm hai đường đơn glucose và galactose với tỉ lệ cân đối. Kefiran hình thành ở trung tâm hạt, với điều kiện kỵ khí thuận lợi cho việc tổng hợp kefiran trong sự hiện diện của ethanol. Một vài loài Lactobaccilli khác cũng sinh ra polisaccharide như Lb. brevis, Lb. sp. Các loài Lactobaccilli khác nhau có thể sản sinh ra dạng gel polisaccharide gần giống nhau ở tốc độ khác nhau. Đây là một phần trong cơ chế phức tạp của hạt kefir. Có thể do những khuynh hướng khác nhau này mà Lactobaccilli sản sinh các phần ở trung tâm hạt. Một thử nghiệm trên chuột đã phát hiện tính kháng ung bứu của Kefiran. Trong thử nghiệm này kefiran được cung cấp từ đường miệng của chuột và kết quả cho thấy kích thước khối u đã giảm đi rõ. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -6- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm 2.1.5. Hệ vi sinh vật trong hạt Kefir Nhóm vi khuẩn lactic lactobacillus chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật trong hạt Kefir. Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt thực hiện quá trình lên men lactic theo cơ chế lên men đống hình lẫn dị hình. Nhóm vi khuẩn lactic Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12%, nấm men chiếm 16-20%. Hình 2.5: Ảnh chụp hạt Kefir dưới kính hiển vi điện tử gồm vi khuẩn, nấm men, và các chất gian bào (Kefir.vilabo.oul.com) Riêng nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không lên men được đường lactose. Các loài nấm men lên men được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt Kefir. Ngược lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt. Các tế bào nấm men tạo ra rượu và cacbon dioxyt. Protein bị phân giải một phần do quá trình trao đổi chất của nấm men mà kết quả làm cho kefir có mùi rất đặc trưng của nấm men. Hàm lượng acid lactic, alcol và cacbon dioxyt được điều chỉnh bằng nhiệt độ lên men. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -7- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Bảng 2.1: Các vi sinh vật có trong hạt Kefir (Oberman H và cộng sự, 1998) Giống vi sinh vật Loài Vi khuẩn Lactobacilli Lb. brivis Lb. cellobiosus Lb. acidepphilus Lb. Kefir Lb. casei ssp. alactosus Lb. casei ssp. rhamnosus Lb. helveticus. ssplactis Lb. delbruevii.ssp.lactic Lb. paracasei.ssp.paracasei Lb. casei Lb. lactis Lb. plantarum Lb. delbrueckii. ssp. hulgaricus Lb. fructivorans Lb. hilgardii Lb. kefiranofaciens Lb. kefirgarnum sp.nov Lb. parakefir sp.nov Streptococci S. thermophilus S. lactis S. filant S. durans Lactococci Lc. lactis.ssp.lactis Lc. lactis.ssp.lactis var diacetylactis Lc. lactis.ssp.cremoris Leuconostoc Leuc. mesesteroides.ssp.dextranicum Leuc. mesenteroides.ssp.cremoris SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -8- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Acetobacter Acetobcaters casei Acetobacters rasenes Nấm men Kluyveromyces K. lactis K. marxinnus. ssp. bulgaricus K.morxianus. ssp. Marxianus Saccharomyces S. lactis S. cerevisiae S. florentinus S. globosus S. unisporus S.carlsbergensis S. ssp. torulopsis holmii Candida C. kefir C. pseudotropicalis C. tenuis C. rancens Torulaspora T. delbrueckii (Lê Văn Việt Mẫn, 2004 và các nguồn trên internet) 2.1.5.1. Vi khuẩn lactic a. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic là những vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium, là vi khuẩn Gram (+). Đây là những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn, đa số không sinh bào tử, thường không chuyển động và kị khí tùy tiện, vi hiếu khí, chúng không chứa cytochrom và enzyme catalase, chúng có khả năng sinh tổng hợp enzyme peroxydase rất mạnh, phân giải H2O2 để phát triển. Đa số chúng lên men được mono và disaccharide, một số không lên men được saccharose, số khác không lên men được đường maltose. Các vi khuẩn lactic không có khả năng lên men tinh bột và các polysaccharide khác (chỉ có loài L. delbruckii là đồng hóa được tinh bột). Vi khuẩn lactic thường có dạng hình cầu, hình oval và hình que, đường kính của dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5-1,5 μm, các tế bào hình cầu xếp thành từng cặp hoặc SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo -9- Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào trực khuẩn lactic từ 1-8 μm, trực khuẩn thường đứng riêng lẻ hoặc kết thành chuỗi. Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau tạo thành acid trong môi trường và sức chịu đựng acid cũng khác nhau. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid cao hơn (khoảng 2-3,5%), liên cầu khuẩn (khoảng 1%). Các trực khuẩn này có thể phát triển được ở pH = 4-3,8 còn cầu khuẩn không thể phát triển được ở môi trường này. Hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn lactic ở vùng pH = 5,5-6. Đa số vi khuẩn lactic (đặc biệt là trực khuẩn đồng hình) rất kén chọn thành phần dinh dưỡng, chúng chỉ phát triển khi trên môi trường có tương đối đầy đủ các yếu tố dinh dưỡng cần thiết như acid amin, peptide, protein, vitamin (B1, B2, B6, PP, các acid pantotenic và acid folic)… Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease, chúng phân hủy được protein của sữa tới peptide và acid amin. Hoạt tính này ở các loài có khác nhau, thường trực khuẩn là cao hơn. Chúng chịu được trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và cồn ethylic, nhiều loài vẫn sống được trong môi trường có 10-15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl tới 7-10%. Các vi khuẩn lactic ưa ấm có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 25-350C, các loài ưa nhiệt có nhiệt độ tối ưu là 40-450C, loài ưa lạnh có thể phát triển được ở nhiệt độ tương đối thấp (khoảng 50C hoặc thấp hơn). Khi gia nhiệt tới 60-800C hầu hết chúng bị chết sau 10-30 phút. Một số loại có khả năng tạo màng nhầy. Một số khác có khả năng đối kháng với thể hoại sinh và các vi sinh vật gây bệnh và làm thối rữa thực phẩm. Vi khuẩn lactic ngoài khả năng lên men lactic, chúng còn có khả năng sản sinh ra các chất kháng khuẩn gọi là bacteriocin và được ứng dụng nhiều trong y học cũng như trong bảo quản thực phẩm. Vi khuẩn lactic phân bố rộng trong thiên nhiên, trong đất, trong nước, trong không khí, chủ yếu có mặt trên thực vật (đặc biệt có là ở trên cỏ), trong thực phẩm (rau, quả, sữa, thịt,…), một số chủng có mặt trong hệ thống đường ruột của cơ thể người và động vật. Trong cơ thể người và động vật, ngoài đường ruột chúng còn tồn tại trong khoang miệng. Các dạng cầu khuẩn đường ruột được gọi là Enterococus hay Streptococus fecalis. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 10 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Phân loại vi khuẩn lactic hiện nay chưa hoàn thiện và còn nhiều tranh cãi, chủ yếu phân loại dựa theo hình dáng tế bào. Thí dụ: cầu khuẩn xếp các giống Streptococcus và Leuconostoc, còn trực khuẩn xếp thành một giống Lactobacillus. b. Hoạt động sinh hóa, trao đổi chất của vi khuẩn lactic. Hoạt động sinh hóa, trao đổi chất tiêu biểu nhất của vi khuẩn lactic chính là cơ chế của quá trình lên men lactic. Qúa trình lên men lactic diễn ra trong tế bào vi khuẩn. Đầu tiên, đường sẽ được vi khuẩn lactic đưa vào bên trong tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào. Nếu phân tử đường là đường đơn như glucose thì sẽ vào thẳng chu trình chuyển hóa, còn nếu phân tử đường là đường đôi hay các dạng đường khác thì sẽ bị thủy phân thành các monosaccharide sau đó mới vào chu trình chuyển hóa. Sau đó, phân tử đường này sẽ đi vào chu trình chuyển hóa khác nhau và cuối cùng cho sản phẩm là acid lactic, acid acetic, CO2,… Dựa vào sản phẩm tạo thành của quá trình lên men, mà người ta chia chúng ra hai nhóm là vi khuẩn lactic lên men đồng hình hay vi khuẩn lactic lên men dị hình. - Trường hợp lên men lactic đồng hình: Quá trình lên men tạo acid lactic theo chu trình Embden-Meyerhorf (con đường EMP). Trong tế bào vi khuẩn lên men lactic đồng hình có đủ enzyme carboxylase, do vậy pyruvate không bị phân giải sâu hơn, mà thay vào đó nó nhận hydro được tách ra và chuyển tới pyruvate để tạo thành acid lactic. Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90% sản phẩm, chỉ một phần nhỏ pyruvate còn lại bị khử cacbon chuyển thành acid acetic, ethanol, CO2 và acetone… C6H12O6 → CH3-CO-COOH → CH3-CHOH-COOH + Năng lượng (glucose) (acid lactic) - Trường hợp lên men lactic dị hình: Xảy ra khi vi khuẩn lactic không có đủ các enzyme cơ bản của chu trình EMP là andolase và trizaphosphattizomerase. Do không theo con đường EMP nên chúng chuyển hóa theo con đường PentosePhosphate ở giai đoạn đầu, từ glucose-6-phosphate, 6-phosphoglucose và ribuloae-5phosphate dưới tác dụng của enzyme epimerase chuyển thành xilulose-5-phosphate. Xilulose-5-phosphate sẽ đi theo hai con đường chuyển hóa khác nhau: + Xilulose-5-phosphate sẽ được chuyển hóa tiếp thành glyceraldehydes3-phosphate. Sau đó bị thủy phân tiếp theo con đường EMP để tạo thành acid lactic. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 11 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm + Xilulose-5-phosphate bị thủy phân tiếp theo một con đường khác để tạo acetyl phosphate. Sau đó, dưới tác dụng của acetatkinase sẽ tạo thành acetate hoặc bị khử tiếp thành acetaldehyde rồi thành ethanol, acid acetic, CO2,… C6H12O6 → CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2-CH2-COOH + CH3-COOH (glucose) (acid lactic) (acid sucxinic) (acid acetic) + CH3-CH2OH + CO2 +H2 (ethanol) + Lượng sản phẩm phụ của quá trình lên men dị lactic như sau: acid lactic chiếm 40% (thấp hơn nhiều so với lên men lactic đồng hình), acid sucxinic chiếm 20%, ethanol chiếm 10%, acid acetic chiếm 10% và khoảng 20% còn lại là các loại khí. 2.1.5.2. Một số chủng vi khuẩn lactic a. Streptococcus sp Streptococcus lactic: vi khuẩn này phát triển tốt trong sữa và một số môi trường pha chế từ sữa, trong khi lại phát triển kém trong môi trường nước thịt pepton. Đây là loại vi khuẩn hiếu khí tuỳ tiện nên có thể phát triển sâu trong thạch và cho khuẩn lạc hình cây có nhánh. Đặc điểm sinh hoá quan trọng là lên men glucose, lactose, galactose, maltose, dextrin, không lên men saccharose. Vì vậy, streptococcus lactic đóng vai trò quan trọng trong việc chế biến sữa chua. Phát triển tốt ở nhiệt độ 0 30÷35 C, ở nhiệt độ này vi khuẩn gây đông tụ sữa sau 10÷12 giờ, độ acid giới hạn do 0 Streptococcus lactic tạo nên thường dao động trong khoảng 110-120 T, mặc dù có 0 những chủng yếu chỉ tạo khoảng 90-100 T. Sữa được lên men chua bởi vi khuẩn streptococcus lactic luôn luôn có hương vị đặc trưng của sản phẩm sữa chua. Ở nhiệt độ tối ưu Streptococcus lactic phát triển trong sữa có thể đạt đến số lượng tối đa là 1,2÷2 tỷ tế bào/ml sau 10÷12 0 giờ. Thời gian này tương ứng với thời gian lên men chua sữa đến 60 T. Độ acid sữa tăng lên rất nhanh trong vài giờ đầu, sau đó giảm dần và ngừng hẳn khi đạt đến gần 0 120 T. Đường biểu thị acid trong sữa lên men không có hướng đi xuống vì sau khi đạt cực đại độ chua được giữ nguyên theo thời gian mà không giảm đi Streptococcus cremoris: loại liên cầu khuẩn này thường thấy trong sữa dưới 0 dạng chuỗi dài hoặc hiện diện dưới dạng song cầu khuẩn, phát triển tốt ở 20÷25 C. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 12 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Các điều kiện nuôi cấy khác với giống S.lactic. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chúng đối với sữa hơi khác, chúng thường làm đông sữa nhưng chúng cũng có thể làm cho sữa bị nhớt. Một số chủng loại này phát triển trong sữa cho mùi đặc biệt dễ chịu được ứng dụng trong chế biến bơ. Cũng như S. lactic, S. cremoris lên men lactose thành acid lactic nhưng không lên men saccharose, maltose, dextrin. Streptococcus 0 cremoris làm cho sữa có độ chua thấp hơn (110÷115 T) tạo nên sản phẩm có vị ngon thường được dùng trong sản xuất bơ chua. Streptococcus diacetylatic: thuộc nhóm vi khuẩn không điển hình, tạo nên diacety, tạo hương cho sản phẩm. Streptococcus thermophillus và Streptococcus bovis: đây là hai vi khuẩn thuộc 0 0 nhóm Viridams Streptococci chúng không phát triển ở 10 C, phát triển tốt ở 40÷45 C khi lên men sữa tạo được khối đông, không phát triển khi có sự hiện diện của 0,1% xanh methylen, 6,5%NaCl, pH=9,6, arginin, pepton, không tạo thành amoniac. Streptococcus thermophillus là vi sinh vật ưa nhiệt giống như tên chủng, nhiệt độ 0 0 thích hợp khoảng 40÷45 C và bị tiêu diệt ở nhiệt độ 53 C. Khi làm môi trường nuôi 0 cấy từ sữa thanh trùng và ủ ở 32 C số lượng lớn khuẩn lạc của Streptococcus thermophillus xuất hiện. Streptococcus thermophillus là một vi sinh vật quan trọng trong sản xuất yaourt, phomat, nó bị ngăn cản sự hoạt động bởi 0,01 mg penicillin hay 5 mg streptomycin/ml. Streptococcus bovis được tìm thấy trong sữa bò và có thể xâm nhập vào sữa từ nguồn này hay nguồn khác, nó sống sót trong sữa thanh trùng, có thể tách chúng từ sữa thanh trùng hay một số loại phomat. Hình 2.6: Vi khuẩn Streptococcus thermophillus SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 13 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm b. Các trực khuẩn lactic Trực khuẩn lactic phát triển rộng rãi trong thiên nhiên, chúng luôn luôn có mặt trong sữa và các sản phẩm sữa chịu được độ acid cao, phát triển ở phạm vi nhiệt độ rộng trong môi trường có hoặc không có không khí. Trực khuẩn lactic đóng vai trò rất quan trọng trong chế biến sữa chua, quá trình làm fomat. Trực khuẩn lactic cũng chia thành nhóm điển hình và nhóm không điển hình tuỳ thuộc vào khả năng tạo thành sản phẩm phụ. Nhóm trực khuẩn lactic gồm các trực khuẩn ưa nhiệt, trực khuẩn xếp chuỗi cần nhiệt độ trung bình (ưa ẩm), Bacterium thuộc nhóm trực khuẩn không điển hình. Nhờ nhiều loại enzim thích hợp nên các vi khuẩn lactic điển hình có khả năng phân giải các đường đơn (glucose, galactose, levulose...) thành acid lactic. Các loại khác nhau có thể tích tụ lượng acid khác nhau: Lactobacterium bulgaricum tích tụ đến 3,5%, Thermobacter, Ribirium cerea là 2,2%, Lactobacterium plantarum là 1%. Các trực khuẩn lactic ưa nhiệt phát triển tốt ở môi trường acid yếu (pH=6,5), tuy nhiên có loài phát triển ở pH=5,4 như Lactobacillus bulgaricus, cũng có loại phát triển tốt ở pH=3,8 trong khi các trực khuẩn xếp chuỗi không thể phát 0 triển được, nhiệt độ tối ưu là 40÷45 C, đây là vi khuẩn tạo được độ acid rất cao 0 0 300÷350 T. Lactobacterium helveticum (trực khuẩn phomat) phát triển ở 22- 51 C, 0 0 làm cho sữa chua tới 200÷300 T, Lactobacterium bulgarium phát triển ở 22÷53 C 0 0 tạo độ acid trong sữa 200÷300 T, độ giới hạn là 200÷250 T. Lactobacterium lactic 0 0 phát triển ở 22÷50 C độ acid giới hạn là 110÷180 T. c. Lactobaccillus Lactobaccillus brevis: Là trực khuẩn Gram dương, kích thước rộng 0.7-1.0 m, dài 2.0-4.0m, thể hình que, không sinh bào tử, không di động. Chúng không sinh sản nitrate (Kandler và Weiss, 1986). Lb. Brevis là vi khuẩn lên men lactic dị hình, sử dụng đường hexoses qua con đường 2-keto-3-deoxy-6phosphogluconate (KDPG) hay Entenr Doudoroff (ED) sản sinh ra acid lactic, CO2, ethanol, acid acetic (Kandler, 1983). Chúng có thể lên men các loại đường như arbinose, xylose, glucose, fructose, maltose, nhiệt độ phát triển tối đa là 30oC. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 14 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Lactobaccillus casein: Là trực khuẩn Gram dương, kỵ khí tùy tiện, không sinh nha bào, không di động. Nó thường gặp ở dạng chuỗi dài hoặc ngắn, tích tụ tới 1,5% acid. Lb. Casein thuộc nhóm lên lên lactic dị hình. Nhiệt độ tối ưu cho phát triển là 30-350C. Trực khuẩn này dùng nhiều trong chế biến pho mát, nhờ nó có hoạt tính protease nên có thể phân hủy casein của sữa thành acid amin. Hình 2.7: Vi khuẩn Lactobaccillus casein Lactobaccillus acidophilus: Là trực khuẩn, kích thước trung bình 0.6-0.9 x 1.5-6m, thuộc nhóm vi hiếu khí, lên men đồng hình; phát triển tốt ở 37-40oC, không phát triển ở 4% muối. Lb. acidophilus là một một chuỗi, dài chỉ kết hạt khi nhuộm với xanh methylene. pHtối ưu=5,8-6,6. Nhiệt độ tối thích là 450C. Khi nuôi trong sữa gầy ở 370C, trong vòng 36 giờ, chúng sinh sản được 13,33g acid lactic/l. Trong sữa nó tích tụ tới 2,2% acid. Trực khuẩn này được phân lập từ ruột trẻ em và bê non mới đẻ, dùng trong sản xuất sữa, acidophin có khả năng sinh bacteriocin có hoạt tính ức chế vi khuẩn gây bệnh đường ruột. Một số chủng có khả năng tạo thành màng nhầy. Lactobaccillus delbrukii: Là trực khuẩn lactic chịu nhiệt, thường gặp trên hạt đại mạch. Đây là trực khuẩn lớn (2,7 x 0,4-0,8 μm). Trong quá trình lên men chúng có khả năng tạo thành hình sợi dài 100 – 1000 μm không lên men lactic, không tạo acid từ maltose. Trong môi trường dịch thể chúng có khả năng tạo 70% acid latic so với đường. Có lẽ đây là giống vi khuẩn lactic duy nhất có thể đồng hóa được tinh bột. Nó không lên men và đồng hóa được lactose, vì vậy không dùng trong công nghiệp sữa. Nhiệt độ tối ưu là 45-500C, tối thiểu là 200C, tích tụ 2,5% acid. Được dùng nhiều trong sản xuất acid lactic từ tinh bột và sản xuất bánh mì. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 15 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Lactobaccillus paracasei subsp. Paracasei: Tăng trưởng tốt khi nuôi cùng Lb. Acidophilus và delbrukii subsp. Bulgaricus. Chúng thuộc nhóm lên men lactic đồng hình, có khả năng sử dụng đường glucose, fructose, saccharose để thực hiện quá trình lên men, không tăng trưởng trên raffinose, stachyrose. Lactobacillus bulgaricus: Là trực khuẩn tròn (đôi khi ở dạng hạt), thường kết thành chuỗi dài, không lên men được saccharose. Đây là giống ưa nhiệt, nhiệt độ tối ưu là 40-450C, tối thiểu là 15-200C. Nó tạo thành acid mạnh, tích tụ ở trong sữa tới 2,5-3,5% acid lactic. Dùng trong chế biến sữa chua phương nam, sữa ngựa. Lactobacillus helveticus : Là trực khuẩn, có kích thước 0.7-0.9 m; 2.0-6.0 m, nhiệt độ phát triển của vi khuẩn này là 40-420C; tạo độ chua đến 200-3000T. Nó có khả năng lên men được glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose. d. Leuconostoc Là nhóm gồm những vi khuẩn lên men lactic không điển hình. Chúng có dạng hình cầu nhưng trong môi trường acid chúng nhọn ra ở hai đầu và dài ra sinh ra lượng acid có hạn vì thế không làm đông sữa. Khi cho vào môi trường nấm men và cao thực vật chúng phát triển rất mạnh. Những vi khuẩn thuộc loài Leuconostoc trong hạt Kefir gồm có: Leuconostoc lactic, Leuconostoc cremoris, Leuconostoc mensenteroides. Leuconostoc mensenteroides: Là vi khuẩn Gram dương, kỵ khí tùy tiện, thường được tìm thấy trong sản phẩm rau và trái cây lên men. Leuc. mensenteroides thường sản sinh ra lớp màng nhầy làm cho thực phẩm kém chất lượng. Hình 2.8: Vi khuẩn Leuconostoc mensenteroides SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 16 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Leuconostoc dextranicum: Là vi khuẩn gram dương, đường kính từ 0.6-1 μm. Nó phát triển tốt ở nhiệt độ 25-300C và phát triển chậm ở 80C, ở 450C ngừng phát triển, không tồn tại khi thanh trùng, rất nhạy cảm với chất kháng sinh penicillin. e. Betabacterium Trên môi trường thạch tạo những khuẩn lạc giống như khuẩn lạc của trực khuẩn lactic ưu nhiệt. Khi phát triển trong sữa vi khuẩn này cho ít acid, nếu cho dịch tự phân của nấm men vào môi trường, vi khuẩn này phát triển mạnh hẳn lên, đường sữa bị lên men bởi vi khuẩn này không chỉ tạo thành acid lactic mà còn tạo nhiều acid dễ bay hơi. Trong sữa thường có hai loại chính là Betabacterium causasium và Betabacterium breve. Bảng 2.2: Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng của loài vi khuẩn lactic 0 Loài vi sinh vật Topt, ( C) pHopt Lactococcus lactis 29 ÷ 34 6,0÷6,5 Lactococcus cremoris 28÷32 6,0÷6,5 Lactococcus diacetylactis 30÷34 6,0÷6,5 Streptococcus thermophilus 40÷42 6,0÷6,5 Lactobacillus bulgaricus 43÷46 5,5÷6,0 Lactobacillus helveticus 43÷46 5,5÷6,0 Lactobacillus casei 30÷37 - Lactobacillus kefir 30 - Lactobacillus acidophilus 37 5,5÷6,0 Lauconotoc lactis 20÷27 5,5÷6,0 Lauconotoc cremoris 25÷30 - Bifidobacterium bifidum 37÷41 - SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 17 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm 2.1.5.3. Acetobacter acetic Acetobacter aceti: là những trực khuẩn ngắn, không chuyển động, có thể liên kết với nhau thành chuỗi dài. Tốc độ sinh trưởng của chúng rất nhanh, từ một tế bào sau 12 giờ có thể sinh sản thành 17 triệu tế bào. Chúng bắt màu vàng với iod, sống ở nồng cồn khá cao (11%) và có khả năng ôxy hóa cồn để tạo thành 6% acid acetic. T0 op= 23-300C, pH op= 5,5-6,2 (có loài chịu pH < 3,2). Nếu T > 400C sẽ gây ra hiện tượng co tế bào và tạo thành hình quả lê. A. aceti có khả năng chịu acid cao, có khả năng đồng hóa đạm hữu cơ và có khả năng đồng hóa các nguồn cacbon như ethanol, glucose, fructose, saccharose, maltose, glycerin, lactose… A. aceti phải có acid pantothenic và các chất khoáng (K, Mg, Ca, Fe, S, P…) mới đồng hóa được khoáng, vitamin và không có khả năng sử dụng tinh bột. 2.1.5.4. Nấm men Nấm men thuộc đơn bào, tế bào có hình elip hoặc hình trứng, đường kính 10-15m, không di chuyển được. Một vài loài nấm men tạo bào tử túi (thường 4 tế bào), chúng sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi. Nấm men phát triển tốt ở 24-40oC và có thể chịu được acid cao, pH=3.5. Chúng oxi hóa và lên men mạnh mẽ nguồn nguyên liệu carbonhydate và acid hữu cơ. Nhìn chung, chúng không phân giải protein, một vài loài có thể phân giải lipid. a. Saccharomyces Saccharomyces cerevisiae: Là loài nấm men lên men nổi, kỵ khí không bắt buộc. Sinh sản theo kiểu nảy chồi, phân đôi bào tử. Saccharomyces cerevisiae được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất rượu, bia, nước giải khát lên men… Chúng có dạng cầu, ovan, elip… kích thước khoảng 2,5-10 x 4,5-21 μm, đơn bào, sinh sản chủ yếu bằng hình thức sinh sản vô tính theo lối nảy chồi. Saccharomyces cerevisiae có thể lên men nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose, raffinose. Nhưng không lên men đường lactose, cellobiose, Inulin… Loài này chịu được độ acid cao, T0op= 25-300C, T0min = 2-30C, ở 400C ngừng sinh trưởng và men bị chết. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 18 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm Hình 2.9: Nấm men Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces fragitis: Nó có hình trứng hay hình thuôn dài, đường kính 1.8-5.6m, được đặc trưng bởi khả năng tạo cồn và CO2. Nhiệt độ tối thích là 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC và không bị tiêu diệt khi thanh trùng. Candida pseudotropicalis var lactose: Nó là tế bào hình trứng, dài từ 715m, lên men tạo ra cồn và CO2. Nhiệt độ tối thích 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC. Nó không sinh bào tử, về mặt sinh hóa Candida oxy hóa tốt hơn lên men và được xem là nấm mốc hơn nấm men. Tế bào có hình hình trụ tròn và sinh sản bằng cách nhân đôi. Tế bào con được tách ra từ sự phân chia tế bào mẹ. Loài vi sinh vật này oxy hóa acid lactic thành CO2 và H2O. b. Kluyveroyces Kluyveroyces: hình thái tế bào rất giống với Saccharomyces cerevisiae, sinh sản bằng bào tử túi có thể có 1-60 bào tử túi, trong khi Saccharomyces chỉ có 1-4 bào tử túi. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 19 - Tổng quan Kefir và các ứng dụng của Kefir trong thực phẩm 2.1.6. Sự tiêu thụ kefir Kefir đã được tiêu thụ hàng ngàn năm và có nguồn gốc từ miền núi Caucasus. Mặc dù, kefir vừa mới được khám phá ở một vài khu vực trên thế giới, nhưng nó đã phổ biến ở Liên Xô, Hungary và Phần Lan được nhiều năm (Komai và Nanno, 1992). Sau đó, nó được biết đến ở Thụy Điển, Na Uy, Phần Lan và Đức (Kroger, 1993) và Hy Lạp, Áo, Brazil, Israel (Hllé, 1994). Sau đó thì phổ biến ở cả Mỹ và Nhật. Ở nhiều nước, những sản phẩm liên quan đến kefir được sản xuất rất nhiều như kefir đông lạnh và khô được cô đặc từ sữa (360 g/kg tổng thể tích) và được lên men bởi những giống truyền thống, bơ sữa kefir là một sản phẩm truyền thống được chế biến từ sữa được lắng hết kem, sữa kefir nuôi cấy được sản xuất đặc biệt từ việc pha trong nấm men bánh mì với kem hoặc yaourt ban đầu, những sản phẩm giống kefir được sản xuất bằng hỗn hợp vi sinh vật và nó cho kết quả cảm quan khác nhau, nhưng nó thiếu những đặc điểm điển hình của kefir truyền thống, ví dụ như Omaere (ở Tây Nam Châu Phi), Rob hay Roba (ở một vài nước Ả Rập), KjaKlder MjoKlk (ở Na Uy), Kellermilch (ở Đức), Tarag (ở Mông Cổ), kefir (ở Thổ Nhĩ Kỳ), Osobyi (ở Nga). Mặc dù, sữa bò, sữa dê, sữa cừu được sử dụng một cách rộng rãi cho nhiều loại sản phẩm sữa lên men khác nhau, nhưng những thông tin về chất lượng cảm quan của kefir trong việc sử dụng nhiều loại sữa từ động vật có vú khác nhau thì rất ít. (Semih Ot.es, Oz.em Cagindi, 2003) 2.1.7. Dinh dưỡng và những lợi ích về sức khoẻ của Kefir Bên cạnh những vi khuẩn có lợi và nấm men, Kefir còn chứa nhiều khoáng chất và những acid amin cần thiết giúp chữa bệnh và duy trì các chức năng cho cơ thể. Các protein hoàn chỉnh trong Kefir được tiêu hoá hoàn toàn, vì thế cơ thể hấp thu một cách dễ dàng. Tryptophan là một trong những acid amin cần thiết rất phong phú trong Kefir, có tác dụng xoa dịu hệ thống thần kinh. Kefir rất giàu Ca và Mg, là những chất quan trọng cho một hệ thần kinh khoẻ mạnh, nếu dùng Kefir thường xuyên sẽ có tác dụng tốt cho hệ thần kinh. Kefir cung cấp một lượng lớn phospho, đây là khoáng chất cần thiết thứ hai trong cơ thể con người, nó giúp sử dụng carbohydrat, chất béo, protein giúp tế bào phát triển tốt, duy trì và cân bằng năng lượng. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo - 20 -
- Xem thêm -