Công nghệ chế biến nem chua

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU......................................................................................................................1
CHƯƠNG I. KỸ THUẬT LÊN MEN..................................................................................2
1. Tổng quan về lên men...................................................................................................2
1.1. Khái niệm...............................................................................................................2
1.2. Một số dạng lên men..............................................................................................4
1.2.1. Lên men Lactic (Lactic fermentation).............................................................4
1.2.2. Lên men rượu ( Alcoholic fermentation).........................................................5
1.2.3. Lên men acetic acid.........................................................................................6
1.3. Ứng dụng trong thực phẩm....................................................................................7
2. Các phương pháp, kỹ thuật lên men...........................................................................11
3. Các bước tiến hành của quá trình lên men..................................................................18
3.1. Giữ giống.............................................................................................................19
3.2. Hoạt hoá giống.....................................................................................................21
3.3. Nhân giống...........................................................................................................22
3.4. Lên men sản xuất.................................................................................................23
4. Một số hệ thống, thiết bị trong kỹ thuật lên men........................................................24
CHƯƠNG II. ỨNG DỤNG CHẾ BIẾN NEM CHUA......................................................36
1. Tổng quan về sản phẩm nem chua..............................................................................36
1.1. Giới thiệu.............................................................................................................36
1.2. Cơ sở quá trình sinh hóa lên men của nem chua..................................................37
1.3. Hệ vi sinh vật.......................................................................................................38
2. Nguyên liệu sản xuất...................................................................................................42
2.1. Thịt heo................................................................................................................42
2.1.1. Thành phần hóa học của thịt heo...................................................................42
2.1.2. Tiêu chuẩn lựa chọn nguyên liệu...................................................................48
2.1.3. Yêu cầu kỹ thuật của thịt heo trong quá trình giết mổ..................................50
2.1.4. Chỉ tiêu..........................................................................................................51
2.2. Bì heo...................................................................................................................52
2.2.1 Thành phần hóa học.......................................................................................52
i

2.2.2. Tính chất........................................................................................................53
2.2.3. Tính chất cơng nghệ......................................................................................54
2.3.4. Tiêu chuẩn lựa chọn nguyên liệu...................................................................54
2.3. Đường..................................................................................................................55
2.4. Nguyên liệu phụ...................................................................................................57
2.4.1. Ớt...................................................................................................................57
2.4.2. Tỏi.................................................................................................................58
2.4.3. Tiêu................................................................................................................59
2.4.4. Bao bì nem.....................................................................................................59
2.5. Phụ gia và gia vị...................................................................................................61
2.5.1. Muối..............................................................................................................61
2.5.2. Chất điều vị...................................................................................................62
2.5.3. Một số phụ gia khác......................................................................................63
3. Ứng dụng kỹ thuật lên men trong quy trình sản xuất nem chua.................................63
3.1. Quy trình sản xuất nem chua................................................................................63
3.2. Thuyết minh quy trình..........................................................................................64
3.2.1. Lựa chọn nguyên liệu....................................................................................64
3.2.2. Loại bỏ gân, mỡ.............................................................................................65
3.2.3. Cắt lát............................................................................................................65
3.2.4. Giã nhuyễn....................................................................................................65
3.2.5. Ướp gia vị......................................................................................................66
3.2.6. Quết thịt.........................................................................................................67
3.2.7. Cắt sơ bộ........................................................................................................67
3.2.8. Luộc...............................................................................................................69
3.2.9. Cắt sợi............................................................................................................72
3.2.10. Phối trộn......................................................................................................73
3.2.11. Định hình.....................................................................................................73
3.2.12. Bao gói........................................................................................................75

3.2.13. Lên men.......................................................................................................76
4. Một số yếu tố ảnh hưởng trong quá trình sản xuất nem chua.....................................79
ii


4.1. Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men.............................................................79
4.1.1. Giống vi sinh vật và môi trường....................................................................79
4.1.2. Điều kiện quá trình và một số tác nhân trong và ngồi.................................81
4.2. Yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nem chua........................................................82
5. Đánh giá chất lượng sản phẩm nem chua...................................................................86
5.1. Tiêu chuẩn kỹ thuật..............................................................................................86
5.2. Tính chất cảm quan..............................................................................................87
5.3. Thành phần hóa học, chỉ tiêu lý hóa....................................................................88
5.4. Vi sinh vật sản phẩm............................................................................................88
5.5. Một số các yêu cầu chỉ tiêu khác.........................................................................89
KẾT LUẬN........................................................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................91

iii


MỤC LỤC HÌNH
Hình 1: Bản chất cơ chế của q trình trao đổi chất của Glucose của E.coli.......................3
Hình 2: Cơ chế chuyển hóa của vi khuẩn Lactic..................................................................5
Hình 3: Cơ chế chuyển hóa của q trình lên men rượu......................................................6
Hình 4: Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật trong nuôi cấy theo mẻ..........................12
Hình 5: Sơ đồ minh họa cho quá trình ni cấy liên tục....................................................14
Hình 6: Mơ hình Chemostat với bioreactor........................................................................15
Hình 7: mơ hình Turbidostat..............................................................................................16
Hình 8: Cấu tạo tank lên men.............................................................................................24

Hình 9: Cấu tạo hệ thống lọc ống.......................................................................................25
Hình 10: Cấu tạo hệ thống lọc đĩa......................................................................................26
Hình 11: Cấu tạo hệ thống lọc tinh (lọc chỉ)......................................................................27
Hình 12: Sơ đồ tạo nước khử khí.......................................................................................28
Hình 13: Sơ đồ phối trộn....................................................................................................29
Hình 14: Thiết bị lọc ép khung bản....................................................................................30
Hình 15: Mơ phỏng chi tiết thiết bị lên men chậm.............................................................32
Hình 16: Thiết bị lên men chậm.........................................................................................32
Hình 17: Mơ phỏng chi tiết thiết bị lên men nhanh............................................................34
Hình 18: Thiết bị bồn lên men nhanh.................................................................................34
Hình 19: Mơ phỏng chi tiết thiết bị lên men chìm.............................................................35
Hình 20: Thiết bị acetators.................................................................................................35
Hình 21: Quy trình sản xuất sữa chua cơng nghiệp............................................................36
Hình 22: Thiết bị lên men sữa chua cơng nghiệp...............................................................36
Hình 23: Nem Làng Vẽ và nem Phùng Hà Nội..................................................................38
Hình 24: Nem chua truyền thống.......................................................................................38
Hình 25: Hình thái vi khuẩn thuộc chủng Lactobacillacea................................................40
Hình 26: Hình thái vi khuẩn thuộc chủng Pediococcus.....................................................41
Hình 27: Hình thái vi khuẩn thuộc chủng Staphylococcus................................................42
Hình 28: Hình thái nấm men Debaryomyces hansenii.......................................................43
Hình 29: Da heo được sử dụng trong sản xuất nem chua...................................................56
iv


Hình 30: Cơng thức hóa học của saccharose......................................................................56
Hình 31: Đường trong quá trình sản xuất nem chua..........................................................57
Hình 32: Ớt được sử dụng trong nem chua........................................................................59
Hình 33: Tỏi được sử dụng trong nem chua.......................................................................59
Hình 34: Tiêu được sử dụng trong nem chua.....................................................................60
Hình 35: Lá vong dùng để gói nem chua...........................................................................61

Hình 36: Lá chuối dùng để gói nem chua...........................................................................61
Hình 37: Muối ăn...............................................................................................................62
Hình 38: Thiết bị cắt lát thịt...............................................................................................66
Hình 39: Thiết bị xay nhuyễn thịt.......................................................................................67
Hình 40: thiết bị nồi luộc....................................................................................................72
Hình 41: Thiết bị xắt sợi bì heo..........................................................................................73
Hình 42: Thiết bị phối trộn nằm ngang..............................................................................74
Hình 43: Định hình nem chua bằng phương pháp ép khn..............................................75
Hình 44: Định hình nem chua bằng phương pháp ép đùn..................................................75
Hình 45: Thiết bị đùn nem chua.........................................................................................75
Hình 46: Quá trình bao gói nem chua với lá chuối............................................................76
Hình 47: Sự thay đổi pH của nem chua trong quá trình lên men.......................................79
Hình 48: Sự thay đổi số lượng vi khuẩn tạo acid trong quá trình lên men.........................79
Hình 49: Tác nhân ảnh hưởng q trình chín (rippening) và chất lượng của ferment
sausage................................................................................................................................83
Hình 50: Ảnh hưởng của quá trình lên men đến chất lượng thịt lên men và sản phẩm thịt
............................................................................................................................................87

v


MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1: Ví dụ các sản phẩm bánh mì(bread) và pancake gây nở bằng tác nhân acid sử
dụng ở các vùng khác nhau trên thế giới..............................................................................7
Bảng 2: Ví dụ các sản phẩm cereal gruel lên men acid và đồ uồng không cồn sử dụng ở
các vùng khác nhau trên thế giới..........................................................................................8
Bảng 3: Ví dụ các sản phẩm đồ uồng có cồn liên quan đến lên men acid............................9
Bảng 4: Ví dụ các sản phẩm rau củ quả lên men acid ở các vùng trên thế giới...................9
Bảng 5: Ví dụ các sản phẩm hải sản, thịt, ngũ cốc lên men acid........................................10
Bảng 6: Thành phần khối lượng và hóa học của thịt heo...................................................43

Bảng 7: Thành phần các acid amin trong thịt heo..............................................................44
Bảng 8: Các chỉ tiêu cảm quan (TCVN, 2018)..................................................................51
Bảng 9: Các chỉ tiêu lý- hóa (TCVN, 2018).......................................................................52
Bảng 10: Hàm lượng kim loại nặng (TCVN, 2018)...........................................................52
Bảng 11: Các chỉ tiêu vi sinh vật (TCVN, 2018)...............................................................52
Bảng 12: Các chỉ tiêu kí sinh trùng (TCVN, 2018)............................................................52
Bảng 13: Các mức cấu trúc của collagen...........................................................................53
Bảng 14: Chỉ tiêu cảm quan của đường trắng....................................................................57
Bảng 15: Chỉ tiêu hóa lý của đường trắng..........................................................................58
Bảng 16: Chỉ tiêu muối thực phẩm.....................................................................................62
Bảng 17: Thông số ảnh hưởng đến chất lượng Fermented sausage...................................85
Bảng 18: Yêu cầu cảm quan của thịt không qua xử lý nhiệt..............................................88
Bảng 19: Yêu cầu lý hóa của thịt chế biến không qua xử lý nhiệt.....................................89
Bảng 20: Yêu cầu dư lượng kim loại nặng của thịt chế biến không qua xử lý nhiệt..........89
Bảng 21: Yêu cầu vi sinh vật của thịt chế biến không qua xử lý nhiệt..............................89
Bảng 22: Yêu cầu ký sinh trùng của thịt chế biến không qua xử lý nhiệt..........................90
Bảng 23: Yêu cầu dư lượng thuốc thú y của thịt chế biến không qua xử lý nhiệt..............90
Bảng 24: Yêu cầu dư lượng hoocmon của thịt chế biến không qua xử lý nhiệt.................90

vi


LỜI MỞ ĐẦU
Nem chua là món ăn truyền thống của người dân Việt Nam. Món ăn này sử dụng
thịt lợn, lợi dụng men của lá chuối và thính gạo để nấu chín, có vị chua ngậy. Tuy khơng
rõ nem được xuất xứ từ vùng miền nào đầu tiên. Nhưng nem chua xuất hiện phổ biến ở
khu vực miền Trung. Có thể kể đến một số nơi sản xuất nem chua nổi tiếng như nem chua
Thanh Hóa, nem chua Bình Định. Món ăn này được rất nhiều người u thích bởi hương
vị thơm ngon và được sử dụng chủ yếu trong các bữa tiệc hoặc những dịp lễ chính của gia
đình.

Tuy nhiên chất lượng sản phẩm hiện nay vẫn chưa được ổn định, thời gian bảo
quản thấp, thiếu các chỉ tiêu về đảm bảo chất lượng nem chua và chưa được sản xuất rộng
rãi trên quy mô công nghiệp. Các nghiên cứu về nem chua ở nước ta hiện nay chưa được
đầy đủ và khoa học. Vì vậy, nhằm đem lại sản phẩm nem chua có chất lượng, đảm bảo
chất lượng đến người tiêu dùng, các kỹ sư công nghệ thực phẩm đã nghiên cứu những kỹ
thuật lên men và ứng dụng chúng trong quá trình chế biến nem chua.
Trong bài báo cáo này, nhóm chúng em xin được trình bài đề tài “ Kỹ thuật lên
men và ứng dụng chế biến nem chua” nhằm làm rõ vấn đề này hơn.

1


CHƯƠNG I. KỸ THUẬT LÊN MEN
1. Tổng quan về lên men
1.1. Khái niệm
Thuật ngữ “lên men” (fermentation) có nguồn gốc xuất phát từ động từ “fervere”
trong tiếng Latinh, với ý nghĩa sự sôi ( nổi bọt), thuật ngữ này dùng để mô tả hoạt động
của nấm men xuất hiện trong dịch chiết trái cây hay dịch chiết của đại mạch. Hiện tượng
sơi bọt này được giải thích là do CO 2 sinh ra do sự phân giải hiếu khí của các loại đường
có trong dịch chiết. Bên cạnh đó, nhiều nhà sinh hóa và các nhà sinh vật học thì “ lên
men” mang nghĩa khác, trong đó với mảng sinh hóa lên men liên quan đến sự giải phóng
năng lượng từ quá trình phân giải hợp chất hữu cơ, mảng sinh vật học ở cơng nghiệp có
nghĩa rộng rãi hơn ( Hoàng Văn Quốc Chương, 2016).
Về lịch sử, lên men đã xuất hiện khá sớm từ thời cổ đại, một số sản phẩm đã được
phát triển ( bánh mì, rượu, bia, giấm…). Những năm 1700-1900, đồ uống có cồn và giấm
chiếm phần lớn trước 1900 với các nhà máy bia quy mô lớn xuất hiện sớm nhất vào
những năm 1700. Năm 1837, Pasteur đưa ra đề xuất đầu tiên trong việc nấm men chuyển
hóa đường thành ethanol và CO2. Đầu những năm 1900, kỹ thuật lên men mẻ được phát
minh để sản xuất Baker’yeast nhằm chuyển việc sử dụng mạch nha từ sản xuất ethanol
sang lượng sinh khối mà cho thể làm thức ăn do thiếu hụt trong thế chiến thứ nhất. Những

năm 1970-1995, nền văn hóa cải thiện, quá trình lên men cho các sản phẩm trao đổi chất
dẫn đến khả năng lên men dư thừa cho sản phẩm mới hoặc theo hợp đồng sản xuất. Đến
những năm gần đây, phương pháp lên men có thay thế để tiến hành lên men ở quy mơ nhỏ
cho mục đích sàng lọc và phát triển quy trình (Junker, 2004).
Đối với cơng nghiệp vi sinh, quá trình lên men được xem là q trình ni cấy vi sinh
vật nhằm chuyển hóa mơi trường thành sản phẩm hoặc để thu nhận các sản phẩm trao đổi
chất trong quá trình lên men do vi sinh vật tổng hợp. Lên men theo nghĩa này nếu có điều
kiện oxy thì q trình lên men gọi là hiếu khí, với điều kiện khơng có oxy là q trình lên
men kị khí (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2011).
Về bản chất của quá trình, đường khi bị phân giải là do q trình oxy hóa, tạo thành
các phân tử pyridine nucleotides ở dạng khử, tiếp đến bị oxy hóa cho các phản ứng tiếp
theo. Ở điều kiện oxy bị hạn chế hoặc cạn kiệt oxy, sự oxy hóa pyridine nucleotides dạng
2


khử xảy ra cùng sự khử hợp chất hữu cơ thường là sản phẩm trung gian của quá trình
phân giải. Ở trường hợp có mặt của oxy, sự oxy hóa pyridine nucleotides diễn ra tiếp tục
với sự chuyển điện tử thơng qua hệ thống cytochrome, và oxy đóng vai trị như là chất
nhận điện tử cuối cùng.

Hình 1: Bản chất cơ chế của quá trình trao đổi chất của Glucose của E.coli
( Nguồn: Han et al, 1992)
Khái niệm lên men do trong ngành công nghiệp vi sinh sẽ mang nghĩa khác hẳn so
với khái niệm lên men trong lĩnh vực sinh vật học. Trong thực phẩm, lên men được hiểu
là q trình ni cấy vi sinh vật trong sản xuất công nghiệp để tạo sản phẩm phục vụ con
người (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2011). Trong dịch nước trái cây, nấm men hoạt động,
acid pyruvic bị khử thành ethanol và tạo NADH. Các chủng vi sinh vật khác nhau sẽ tạo
sản phẩm khác nhau đa dạng từ sự khử pyruvate, khi đó theo sinh hóa q trình lên men là
quá trình sinh năng lượng với chất cho và nhận điện tử là chất hữu cơ ( Hoàng Văn Quốc
Chương, 2016). Dịch trái cây và đại mạch lên men sinh ra alcohol nhờ tác động của nấm

men đã có từ rất lâu đời, và alcohol đồng thời là chất trao đổi của vi sinh vật được sản
3


xuất cơng nghiệp đầu tiên. Vì vậy các nhà nghiên cứu đã mở rộng khái niệm lên men
nhằm bao hàm hết các nghĩa về thuật ngữ này.
1.2. Một số dạng lên men
Q trình lên men có thể được phân loại dựa vào trạng thái quá trình ( lên men bề mặt
và lên men chìm ). Lên men cũng được phân loại dựa theo sản phẩm cuối cùng của q
trình, có một số loại lên men như lên men Lactic, lên men rượu, lên men acetic acid…
Dựa vào số sản phẩm tạo thành, cũng có thể chia thành 2 dạng là lên men đồng hình và dị
hình. Trong đó, lên men đồng hình là khi kết thúc quá trình lên men chỉ tạo một sản phẩm
duy nhất, dị hình sẽ tạo nhiều hơn một sản phẩm.
1.2.1. Lên men Lactic (Lactic fermentation)
Trong ngành công nghệ thực phẩm, việc chuyển Carbohydrate thành lactate bởi vi
khuẩn lactic (LAB) được coi là quá trình quan trọng phổ biến. Acid lactic là sản phẩm
cuối trong quá trình lên men này khi pyruvate bị khử. Sau quá trình đường phân, pyruvate
tạo thành bị khử thành lactate, NADH bị oxy hóa tạo NAD+ cung cấp cho q trình
đường phân. Dưới sự xúc tác của enzyme lactate dehydrogenase, phản ứng này được diễn
ra. Ở quá trình lên men này, nhóm vi khuẩn Lactic đóng vai trị quan trọng.
Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn liên quan đến sản xuất acid lactic từ carbohydrate
thơng qua q trình lên men. LAB đã được sử dụng để lên men và nuôi cấy thực phẩm ít
nhất 4000 năm, đây là nguồn sinh vật dị dưỡng, cần dinh dưỡng phức tạp do thiếu khả
năng sinh tổng hợp. Các chủng Lactococcus, Lactobacillus, Carnobacterium,
Enterococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Pediococcus, Aerococcus, Oenococcus,
Tetragenococus, Vagococcus, Weisella là các chủng lồi chính của

LAB. Các chi LAB

được chia dựa trên con đường lên men của chúng (Reddy và cộng sự, 2008).

 Homofermentative ( LAB lên men đồng hình ): sản phẩm tạo thành chiếm 85% acid
lactic được hình thành từ glucose. Quá trình lên men 1 mol glucose sẽ tạo thành 2 mol
lactic acid, tạo 2 phân tử ATP trên mỗi phân tử glucose bị phân giải, như vậy sản
phẩm chủ yếu của lên men đồng hình bởi là acid lactic.
 LAB Heterofermentative( LAB lên men dị hình): sản xuất khoảng 50% acid lactic,
quá trình phân giải 1 mol glucose thành 1 mol acid lactic và 1 mol ethanol, 1 mol
CO2.
4


 Một ít lồi dị hình được biết đến có sản xuất DL-Lactic acid, acid acetic và CO 2.
( (Reddy và cộng sự, 2008).

Hình 2: Cơ chế chuyển hóa của vi khuẩn Lactic
1.2.2. Lên men rượu ( Alcoholic fermentation)
Lên men rượu ( alcoholic fermentation) là q trình chuyển hóa kị khí của đường, chủ
yếu là glucose và fructose thành ethanol và CO2. Qúa trình lên men này thường tác động
bời nấm men hoặc một vài loài vi khuẩn ( Zamora, 2009). Sau khi kết thúc quá trình
đường phân, sản phẩm trung gian được tạo thành là pyruuvate, tiếp đến dưới sự xúc tác
của enzyme pyruvate decarboxylase ( có hỗ trợ của cofactor là Magnesium và Thiamine
pyrophosphate) sẽ khử carboxyl hóa pyruvate để tạo ethanal ( acetaldehyde). Ethanal bị
khử tạo ethanol dưới xúc tác của enzyme alcohol dehydrogenase.

5


Hình 3: Cơ chế chuyển hóa của q trình lên men rượu
Lên men rượu là q trình cơng nghệ sinh học được thực hiện nhờ nấm men hoặc một
vài loải vi khuẩn, trong quá trình lên men rượu, nấm men thường thực hiện q trình lên
men hiếu khí, nhưng đồng cũng diễn ra các q trình lên men kỵ khí các ngun liệu thơ.

Trong điều kiện oxy khơng có, q trình lên men xảy ra tại tế bào chất (cytosol) của nấm
men. Khi chất nhận điện tử là NAD+ bị khử thành NADH, sự trao đổi electron của quá
trình này giúp tổng hợp ATP làm năng lượng (Malakar và cộng sự, 2020).
1.2.3. Lên men acetic acid
Vi khuẩn acetic acid (Acetic acid bacteria - AAB) là lồi hiếu khí nghiêm ngặt và có
khả năng oxy hóa một phần nguồn Carbon thành các hợp chất hữu cơ tương ứng như
ethanol hoặc acid acetic. Acid acetic được xem là sản phẩm trao đổi chất đầu tiên của
AAB, đây là thành phần chủ yếu có trong giấm và được cho xem là một chất kháng khuẩn
có thể ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật gây hư hỏng trong
thực phẩm lên men (Gullo và cộng sự, 2014).
Sự sản xuất acid acetic có thể được tiến hành dưới q trình lên men hiếu khí hoặc kị
khí. Lên men kị khí là q trình một gia đoạn được tác động bơi chủng Clostridium.
Trong khi q trình hiếu khí diễn ra hai giai đoạn, glucose được chuyển thành ethanol bởi
nấm men S.cerevisiae và giai doạn sau là chuyển ethanol thành acid acetic bởi acetobacter
aceti. Thơng thường q trình lên men acetic acid này sẽ có sự hỗ trợ của nấm men trong
giai đoạn đầu và chủng acetobacter aceti ( Rutu, Hiral, 2015).
Phản ứng chuyển đường (glucose) thành ethanol :
C6H12O6 → 2CO2 + 2CH3CH2OH

6


Phản ứng chuyển ethanol thành Acid acetic:
CH3CH2OH+ O2 → CH3COOH + H2O
1.3. Ứng dụng trong thực phẩm
Chế độ ăn uống của người Đông Á đặc trưng do tiêu thụ lượng lớn gạo và lượng nhỏ
sản phẩm từ sữa. Do gạo có lượng protein thấp, do đó các thực phẩm bổ sung hương vị và
protein được thêm vào khẩu phần ăn. Đậu nành có thể tạo hương vị thịt từ nguồn nguyên
liệu thực vật bằng cách áp dụng kỹ thuật lên men với nồng độ muối cao. Cá là sản phẩm
lên men đặc trưng, lên men cá cũng là phương pháp bảo quản hải sản ở nồng độ muối cao.

Lên men lactic ỡ Đông Á được áp dụng với các mục đích khác nhau. Chúng có thể làm
giảm pH của thực phẩm và kéo dài thời hạn bảo quản sản phẩm ( Lee, 1997).
Giấm là một trong những sản phẩm được sử dụng trên toàn cầu như một chất bảo
quản hoặc gia vị cho thực phẩm, đây là dung dịch pha lỗng của acid acetic và tạo ra bởi
q trình oxy hóa do AAB thực hiện. Giấm có thể được tiến hành lên men trong 2 kiểu là
Solid-state fermentation hoặc liquid fermentation (Gullo và cộng sự, 2014).
Lên men lactic được tìm thấy sử dụng phổ biến trong ngành thực phẩm, lên men lactic
cũng quan trọng đối với quá trình lên men đồ uống có cồn và khơng cồn. Dưới đây là
bảng các sản phẩm sử dụng kỹ thuật lên men lactic hoặc lên men rượu.
Bảng 1: Ví dụ các sản phẩm bánh mì(bread) và pancake gây nở bằng tác nhân acid sử
dụng ở các vùng khác nhau trên thế giới ( Lee, 1997)
Tên sản

Quốc gia sử

Ngun liệu

phẩm

dụng

chính

Sour bread
Rye bread

Germany
Denmark

Lúa mì

Hệ vi sinh vật

Sử dụng

Vi khuẩn lactic, Sandwich

Lúa mạch đen

nấm men

bread

Vi khuẩn lactic

Sandwich
bread,
bread

Idli
Puto

India, Sri Lanka
Philippines

Gạo, black gum
Gạo

L. Mesenteroides,

Steamed

S.faecalis

cake

L.Mesenteroides,

Steamed

S.faecalis,
7

nấm cake


men
Kichudok

Korea

Gạo

Steamed
cake

Enjera

Ethiopia

Tef hoặc ngũ cốc L.Mesenteroides,
khác

Pancake

P. cerevisiae, L.
plantarum,
S.cerevisiae

Kisra

Sudan

Sorghum, millet

Lactobacillus sp., Pancake
Acetobacter

sp.,

S.cerevisiae
Kishk

Egypt

Lúa mì + sữa

L.casei,

L.brevis, Dried ball

L.plantarum,
S.cerevisiae
Hopper

Sri Lanka

Gạo + nước dừa

Nấm

men,

khuẩn lactic

vi Stakebaked
pancake

Bảng 2: Ví dụ các sản phẩm cereal gruel lên men acid và đồ uồng không cồn sử dụng ở
các vùng khác nhau trên thế giới ( Lee, 1997).
Tên sản

Quốc gia sử

Nguyên liệu

phẩm

dụng

chính

Ogi

Nigeria

Hệ vi sinh vật

Bắp, sorghum, L.plantarum,Corynebact
millet

Mahewu
Hulumur

Sour porridge,

erium sp., Acetobacter, baby
nấm men

Uji

Sử dụng

food,

main meal

Kenya,

Bắp, sorghum, L.mesenteroides,

Sour porridge,

Uganda,

millet hoặc bột L.plantarum

main meal

Tanzania

sắn

South Africa

Bắp + lúa mì

Sudan

S.lactice,

Sorghum đỏ
8

Lactobacillus Sour drink, 8-

sp.

10% DM

Lactobacillus sp.

Clear drink


Busa

Turkey

Gạo, millet

Lactobacillus sp.

Bảng 3: Ví dụ các sản phẩm đồ uồng có cồn liên quan đến lên men acid ( Lee, 1997).
Tên sản

Quốc gia sử

Nguyên liệu

phẩm

dụng

chính

Bussa

Mbege

bouza

Kenya

Tanzania

Egypt

Hệ vi sinh vật

Bắp, sorghum, Candida

Sử dụng

crusei, Thực

malt,

finger S.cerevisiae,L.helveticus, thức

millet

L.salivarius,L.plantarum

phẩm,
uống

refresh

Malted millet,

Thực

phẩm,

dịch ép chuối

thức

uống

tính acid

refresh

Lúa mì, malt

Vi khuẩn Lactic

Alcoholic thin
gruel

Kaffir

South Africa

Malt

của

Beer

sorghum, bắp
Merrisa

Sudan

Millet, sắn

S.cerevisiae

Takju

Korea

Gạo, lúa mì

Vi

Bantu beer

khuẩn

Lactic, Turbid drink

S.cerevisiae
Tapuy

Philippines

Gạo, glutinuos Saccharomyces, Mucor, Sour/sweet
rice

Rhizopus,

Aspergillus, alcohol

Leuconostoc,
L.plantarum
Tapekekan

Indonesia

Glutinuos rice

A.rouxii,
E.fibulinger

E.burtonii, Sweet/sour
alcoholic
paste

Bảng 4: Ví dụ các sản phẩm rau củ quả lên men acid ở các vùng trên thế giới ( Lee,
1997).
9


Tên sản

Quốc gia sử

Nguyên liệu

phẩm

dụng

chính

Sauerkraut
Kimchi

Germany
Korea

Cải, muối

Hệ vi sinh vật

Sử dụng

L.mesenteroides,

Salad,

L.brevis, L.plantarum

fish

Cải hàn quốc, L.mesenteroides,

Salad,

radish, rau củ L.brevis, L.plantarum

fish

sideside-

khác, muối
Dhamuoi

Vietnam

Cải,

rau

củ L.mesenteroides,

khác
Dakguadon

Thailand

g

Lá

L.plantarum

Mustard, L.plantarum

muối

Burong

Philippines

Salad,
fish
Salad,

Mustard

L.brevis, P.cerevisiae

Salad,
fish

Bảng 5: Ví dụ các sản phẩm hải sản, thịt, ngũ cốc lên men acid ( Lee, 1997).
Tên sản

Quốc gia sử

Nguyên liệu

phẩm

dụng

chính

Korea

Cá

Hệ vi sinh vật

biển, L.mesenteroides,

Sử dụng
Side-dish

cooked millet, L.plantarum
muối
Narezushi

Japan

Cá

biển, L.mesenteroides,

Side-dish

cooked millet, L.plantarum
muối
Burong-

Philippines

isda
Pla-ra

Fresh-water

L.brevis,

Side-dish

fish, gạo, muối Streptococcus sp.
Thailand

Fresh-water

Pediococcus sp.

Side-dish

fish, gạo rang,
muối
Balaobalao

Philippines

Tôm,

side-

fish

mustala

Sikhae

side-

gạo, L.mesenteroides,P.cer

muối

evisiae
10

Gia vị

side-


Kungchao

Thailand

Tôm,

muối, P.cerevisiae

Side-dish

sweetend rice

Nham
Sai-krok-

Thailand
Thailand

prieo

Thịt heo, tỏi, P.cerevisiae,

Thịt heo trong lá

muối, gạo

chuối

L.plantarum, L.brevis

Thịt heo, tỏi, L.plantarum,
muối, gạo

Sausage

L.salivarius,
P.pentosaccus

Nem-chua
Salami

Viet Nam

Europe

Thịt

heo, Pediococcus

muối, cơm

Lactobacillus sp.

Thịt heo

Lactobacillus,

sp., Sausage
Sausage

Micrococcus
2. Các phương pháp, kỹ thuật lên men
Các quy trình nuôi cấy/ lên men được xem xét vào những năm 1980-1990 đề cập đến 5 kỹ
thuật lên men sau để lựa chọn sản xuất tế bào:



Lên men theo mẻ (Batch culture).



Lên men bán liên tục (Semi-continuous culture): một phần của môi trường nuôi
cấy được lấy ra với một lượng đồng đều, và được thay thế bằng một lượng thể tích

mơi trường mới tương ứng  Đây là hình thức trung gian giữa nuôi cấy theo mẻ
và nuôi cấy bổ sung cơ chất.



Lên men bổ sung cơ chất (Fed-batch culture): môi trường nuôi cấy được bổ sung
cơ chất dẫn đến sự tăng lên về thể tích.



Lên men tưới liên tục (Continuous perfusion): mộy lượng tế bào bất động được
tưới lên một mơi trường mới và nó tương tự như hệ thống bổ sung cơ chất liên tục
kín (internal)  đây là hình thức trung gian giữa ni cấy bổ sung cơ chất và nuôi
cấy liên tục.



Lên men liên tục (Continuous culture).

Trong đó có 3 kỹ thuật chính:
Kỹ thuật lên men theo mẻ (batch culture): Kỹ thuật lên men mẻ được xem là một
hệ thống ni cấy khép kín. Ban đầu, chủng vi sinh vật được nuôi cấy được cho vào cùng
với một lượng chất dinh dưỡng ban đầu và hàm lượng chất dinh dưỡng này sẽ bị giới hạn
11


với một lượng nhất định sau đó ngồi sự sục khí sẽ khơng có bất gì chất nào được bổ sung
vào trong suốt q trình lên men. Trong ni cấy theo mẻ, môi trường nuôi cấy mới
không được bổ sung vào và môi trường nuôi cấy cũng không được lấy ra ngồi khỏi bồn
lên men. Từ đó, thể tích trong bồn lên men là khơng đổi. (Trịnh Khánh Sơn, 2022)

Hình 4: Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật trong ni cấy theo mẻ
Nguồn: (Peter F. S, 2017)
Q trình ni cấy, lên men sẽ trải qua nhiều giai đoạn, như thể hiện trong trên. Có
một khoảng thời gian sau khi cấy mà dường như khơng có sự tăng trưởng nào xảy ra; giai
đoạn này nằm trong pha đầu tiên của đồ thị sinh trưởng gọi là pha Lag và có thể được coi
là giai đoạn thích nghi (Peter F. S, 2017). Trong một quy trình lên men sản xuất thương
mại, độ dài của giai đoạn pha Lag phải được giữ càng ngắn càng tốt, điều này có thể đạt
được bằng cách sử dụng chất cấy phù hợp và các điều kiện nuôi cấy được nghiên cứu và
thử nghiệm kỹ càng. Do đó, q trình lên men theo mẻ có thể được sử dụng để gia tăng
sinh khối, sản xuất các sản phẩm trao đổi chất sơ cấp (Bậc 1) và các sản phẩm trao đổi
chất thứ cấp (Bậc 2). Đối với sản xuất gia tăng sinh khối, các điều kiện ni cấy phải có
vai trị hỗ trợ làm cho tốc độ tăng trưởng trở nên nhanh nhất và số lượng tế bào tối đa sẽ
được sử dụng cho mục đích này. Đối với sản xuất các sản phẩm trao đổi chất sơ cấp (Bậc
12


1), các điều kiện ni cấy đều nhằm mục đích kéo dài pha Log kèm theo tạo ra sản phẩm .
Đối với sản xuất các sản phẩm trao đổi chất thứ cấp (Bậc 2), môi trường nuôi cấy tạo điều
kiện giúp pha Log ngắn đi đồng thời các điều kiện làm giảm tốc độ tăng trưởng của pha
Log dẫn đến hình thành sản phẩm trao đổi chất thứ cấp (Bậc 2) sớm hơn.
Kỹ thuật lên men liên tục (continuous culture):
Trái ngược với nuôi cấy theo mẻ, nuôi cấy liên tục là một hệ thống được thiết kế để
vận hành lâu dài. Ni cấy liên tục có thể được vận hành trong thời gian dài vì đây là một
hệ thống mở, với nguồn cung cấp liên tục dung dịch có ảnh hưởng có chứa chất dinh
dưỡng và chất nền (Raina M. M, 2015). Kỹ thuật lên men liên tục được xem như là một
hệ thống lên men mở. Trong kỹ thuật này, môi trường lên men đã được tiệt trùng mới sẽ
được bổ sung vào bồn lên men một cách liên tục đồng thời môi trường lên men cũ (đã
được sử dụng) chứa chủng vi khuẩn sẽ được lấy ra khỏi bồn một cách liên tục với tốc độ
và vận tốc tương đương. Do đó, thể tích bồn lên men và mật độ vi khuẩn được duy trì

khơng đổi. Trong suốt quá trình lên men liên tục, vi khuẩn phát triển liên tục trong gia
đoạn pha Log, sự phát triển này được gọi là steady state growth. Mật độ tế bào trong lên
men liên tục được duy trì nhờ vào sự ổn định của tốc độ pha loãng và tốc độ dòng chảy
(Trịnh Khánh Sơn, 2022). Tăng trưởng theo cấp số nhân trong ni cấy mẻ có thể được
kéo dài bằng cách bổ sung môi trường lên men mới vào bồn. Với điều kiện là môi trường
lên men phải được thiết kế sao cho sự phát triển bị giới hạn bởi cơ chất (tức là bởi một số
thành phần của môi trường) và không bị giới hạn bởi độc tố, sự phát triển theo cấp số
nhân sẽ tiếp tục cho đến khi cơ chất bổ sung cạn kiệt. Thao tác này có thể được lặp lại cho
đến khi bình lên men đầy. Tuy nhiên, nếu một thiết bị chống tràn được lắp vào thiết bị lên
men sao cho môi trường được thêm vào sẽ thay thế một lượng thể tích mơi trường ni
cấy cũ bị lấy ra khỏi bình tương đương thì có thể đạt được q trình sản xuất lên men liên
tục. Nếu môi trường dinh dưỡng mới được cung cấp liên tục cho môi trường nuôi cấy với
tốc độ dịng chảy phù hợp, thì trạng thái ổn định cuối cùng sẽ đạt được tức nghĩa là sự tạo
thành sinh khối mới của môi trường nuôi cấy bằng với sự lấy đi tế bào vi khuẩn ra khỏi
bình (Peter F. S, 2017).

13


Hình 5: Sơ đồ minh họa cho q trình ni cấy liên tục
Có 2 kỹ thuật trong lên men liên tục:
a) Chemostat: Thường dùng trong quy mô công nghiệp. Đây là kỹ thuật phổ biến nhất
trong việc điều chỉnh mật độ tế bào và sự sinh trưởng của vi sinh vật. 2 yếu tố được
quan tâm trong Chemostat là tốc độ pha loãng (dilution rate) và nồng độc của chất
dinh dưỡng giới hạn (concentration of limiting nutrient) (Trịnh Khánh Sơn, 2022).
Trong nuôi cấy liên tục, sản phẩm cuối không được tích lũy và chất dinh dưỡng
gần như khơng cạn kiệt, vì thế vi sinh vật sẽ khơng bao giờ đạt tới pha cân bằng
bởi vì chất dinh dưỡng mới được bổ sung liên tục và sản phẩm cuối được lấy ra
liên tục. Trong Chemostat, môi trường dạng lỏng chứa các chất dinh dưỡng với
nồng độ giới hạn và nồng độ của các chất dinh dưỡng giới hạn này sẽ quyết định

tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật. Trong suốt giai đoạn steady state chemostat,
nồng độ của các chất dinh dưỡng giới hạn được duy trì khơng đổi vì tốc độ bổ sung
chất dinh dưỡng bằng với tốc độ chất dinh dưỡng được sử dụng bởi vi sinh vật
cộng với lưu lượng lấy sản phẩm ra. Để kiểm tra xem mật độ tế bào có được duy trì
ổn định hay khơng, ta kiểm tra nồng độ chất dinh dưỡng đó. Nếu nồng độ chất dinh
dưỡng đó bị thay đổi thì nó cho biết mật độ vi sinh vật đang thay đổi. Vì thế trong
14