sản xuất sữa chua probiotic

Chương 1 Giới thiệu
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1.Đặt vấn đề
Trong tự nhiên không có sản phẩm thực phẩm nào mà thành phần dinh dưỡng lại kết hợp
một cách hài hòa như sữa. Chính vì thế mà sữa và các sản phẩm từ sữa có một ý nghĩa đặc biệt
đối với dinh dưỡng của con người.
Do không ngừng đổi mới về công nghệ cũng như trang thiết bị hiện đại, ngành công
nghiệp chế biến sữa ở Việt Nam đã phát triển rất mạnh mẽ trong những năm qua và đã đáp ứng
được một phần nhu cầu tiêu dùng của cộng đồng. Các sản phẩm sữa của nước ta đã có mặt trên
thị trường thế giới.[2].
Các loại sản phẩm lên men từ sữa động vật ngoài việc cung cấp cho cơ thể nguồn chất
dinh dưỡng thiết yếu, còn là phương tiện vận chuyển probiotics tiềm năng vào cơ thể vật chủ.
Trên thị trường hiện nay có nhiều sản phẩm lên men từ sữa như: sữa chua có đường, sữa
chua Probi, sữa chua có đường SuSu, sữa chua Nha Đam, sữa chua hương vị Dâu Đặc điểm của
các sản phẩm trên là được sản xuất từ hoạt động lên men của chủng men truyền thống
Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus. Đối với sữa chua có hoạt tính probiotics
thì sau khi lên men từ chủng truyền thống còn có bổ sung thêm vi sinh vật probiotics nhằm tăng
cường vi khuẩn có lợi cho cơ thể vật chủ.
Bên cạnh sữa chua bổ sung probiotics như trên, các nước trên thế giới còn sản xuất sữa
chua mà vi khuẩn probiotics đóng vai trò vi sinh vật khởi động, gọi là sữa chua probiotics để
phân biệt với sữa chua truyền thống bổ sung probiotics. Điểm khác biệt của sản phẩm sữa chua
probiotics với sản phẩm truyền thống có bổ sung probiotics là khi sử dụng vi khuẩn probiotic làm
vi sinh vật khởi động trong quá trình lên men, chúng sẽ chịu trách nhiệm chính trong việc tham
gia tạo sản phẩm như hương, vị, cấu trúc sản phẩm.
Xu hướng sản xuất thực phẩm probiotics hiện nay đang bùng nổ, nhằm góp phần đa dạng
thêm sản phẩm probiotics trên thi trường nên chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu sản xuất
yoghurt probiotics”.
1.2. Nội dung nghiên cứu
Đề tài thực hiện với những nội dung sau:
-1-
Chương 1 Giới thiệu

Khảo sát khả năng lên men yoghurt của các chủng probiotics (L. casei Shirota, L. acidophilus).
• Xác định tỉ lệ cấy giống thích hợp cho từng chủng .
• Xác định nhiệt độ lên men tối ưu cho từng chủng
• Theo dõi biến đổi chỉ tiêu hóa lý và cảm quan trong quá trình bảo quản lên chất lượng sản
phẩm.
• So sánh sản phẩm thí nghiệm với yoghurt thị trường.
-2-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về sữa
2.1.1. Sữa và giá trị dinh dưỡng của sữa
Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu,được
tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non. Sữa có đầy đủ
dinh dưỡng
cần

thiết
cho sự phát triển của cơ thể. Những chất này có khả năng đồng hóa cao vì
vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm rất bổ dưỡng cho cơ thể nhất
là đối với trẻ sơ sinh.
Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin, ngoài
ra

còn
có chất màu và nhiều chất khác. Trong các chất trên trừ nước và những chất bay hơi
khi
chế

biến
thì những chất còn lại gọi là chất khô của sữa. Hàm lượng chất khô của sữa

khoảng 10-20% tùy theo loại sữa, chất khô của sữa càng nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao,
nếu không kể đến lipit thì chất khô trong sữa gọi là chất khô không béo.
Thành phần hóa học của các loại sữa không giống nhau, chúng luôn thay đổi và phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn
nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống và nhiều yếu tố khác. [1]
2.1.1.1. Tính chất vật lí của sữa
Sữa tươi ở dạng lỏng, hơi nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng,
vị hơi ngọt.
Bảng 2.1: Một số chỉ tiêu vật lý trong sữa bò [1]
Đại lượng Đơn vị đo Giá trị
Tỷ trọng g/cm
3
1.028÷1.036
Điểm đông đặc
o
C -0.54÷-0.59
Độ dẫn điện 1/0hm.cm 0.004÷0.005
Nhiệt dung riêng Cal/g.
o
c 0.933÷0.954
pH 6.5÷6.8
Độ nhớt Cp ở 20
o
C 2.0
Độ acid %acid lactic 0.14÷0.18
-3-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
2.1.1.2.Thành phần hóa học của sữa
Bảng 2.2: Thành phần trong sữa từ các nguồn động vật khác nhau (g/100g) [2]
Nguồn động vật Protein Casein Whey

protein
Chất béo Cacbohydart Tro
Người 1,2 0,5 0,7 3,8 7,0 0,2
Ngựa 2,2 1,3 0,9 1,7 6,2 0,5
Bò 3,5 2,8 0,7 3,7 4,8 0,7
Trâu 4,0 3,5 0,5 7,5 4,8 0,7
Dê 3,6 2,7 0,9 4,1 4,7 0,8
Cừu 5,8 4,9 0,9 7,9 4,5 0,8
Sữa ở các loài động vật gồm 2 nhóm: Nhóm chủ yếu như nước, protein, chất béo, đường
sữa hay lactose, khoáng. Nhóm thứ yếu như vitamin, enzym, hợp chất sterol, chất màu, hợp chất
nitơ phi protein, phospholipid và các khí hòa tan. Tuy nhiên các thành phần dinh dưỡng cơ bản
này thường thay đổi theo giống gia súc, mùa vụ, chế độ nuôi dưỡng, tình trạng sức khỏe, giai
đoạn cho sữa, kỹ thuật vắt sữa
a. Nước
Nước là thành phần chính của sữa, nước dao động khoảng 80,32% ÷ 90,37%. Nước đóng
vai trò là dung môi hòa tan, là môi trường phân tán các chất vô cơ, hữu cơ và còn là cầu nối thực
hiện các phản ứng hóa học, sinh hóa, các phản ứng lên men, tham gia trực tiếp các phản ứng trao
đổi chất, thủy phân, hydro hóa và các phản ứng oxi hóa khử. Nước trong sữa được phân biệt
thành 2 dạng hiện diện: plasma sữa và serum sữa.
Plasma sữa: Chứa phần sữa không béo. Nó rất giống với sữa tách béo (skimmed milk).
Do đó, sữa nguyên kem là hệ mà chất béo sữa phân tán trong plasma.
Serum sữa: Chứa dung dịch còn lại sau khi chất béo và casein bị tách ra. Nó rất giống
whey tuy nhiên whey vẫn còn chứa một số chất béo và casein nguyên thủy của sữa [2]
b. Chất béo
Là thành phần quan trọng nhất trong sữa, hơn 95% chất béo hiện diện trong sữa dưới dạng
phân tán ở kích thước nhỏ từ 0,1÷ 15µm. Mỗi hạt chất béo được bao bằng một màng bao là lớp
-4-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
mỏng protein, phospholipid, đồng nguyên tố, và khoảng 3/4 là enzym phosphatase có chiều dài 8
÷ 10 nm nhằm bảo vệ chất béo, ngăn cản chúng kết hợp lại với nhau, nếu cấu trúc màng chất béo

bị biến đổi các hạt chất béo có thể tiến lại gần rồi kết dính lại với nhau, làm mất đi tính đồng nhất
của sữa.
Trung bình trong một lít sữa có khoảng 40 gam lipid, trong đó lipid đơn giản chiếm
70÷75% tổng số acid béo. Lipid phức tạp chiếm 20-15% [2]
c. Hợp chất chứa nitơ trong sữa
Thành phần nitơ trong sữa chiếm khoảng 3÷4 %, trong đó 3,3% là protein và 0,1% là chất
phi protein.
Protein sữa
Là các hợp chất hữu cơ phức tạp gồm 3 loại chính: casein, globulin và lactoalbumin hiện
diện ở dạng keo phân tán trong sữa (trong đó casein chiếm tỷ lệ cao nhất là 80%). Có 2 dạng
protein chủ yếu trong sữa là:
+ Phức chất casein: là cấu trúc toàn bộ các thành phần casein, calciumphosphate và các muối
khác được biết như phức chất calcium caseinate – calciumphosphate. Các cấu tử casein quan
trọng gồm alpha (S1) casein, alpha (S2) casein, beta casein và kappa casein. Hầu hết protein
casein này hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với một số thành phần khác được gọi là
micell casein. Hệ keo casein này mang một lượng lớn calcium, phospho không có khả năng hòa
tan. Dưới tác dụng của nhiệt trong thời gian dài hay ở nhiệt độ cao sẽ làm thay đổi tính chất của
phức hệ casein và phá hủy amino acid, hình thành sự thay đổi màu và mùi trong quá trình nấu.
+ Protein nước sữa (whey)
Whey là phần dịch còn lại khi chất béo và casein bị kết tủa, tuy nhiên trong whey vẫn còn
chứa một số chất béo và casein nguyên thủy. Protein trong whey quan trọng là albumin, globulin,
globulin miễn dịch và globulin kháng thể.
Những hợp chất nitrogen phi protein
Sự hiện diện của nitrogen là một trong những đặc tính chủ yếu của protein, vết của các
nitrogen phi protein cũng được tìm thấy trong sữa như các creatin, acid uric, polypeptid, urê
Chúng có lẽ là những sản phẩm phụ của sự trao đổi chất [2]
-5-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
d. Glucid
Glucid của sữa chủ yếu là đường lactose. Trung bình mỗi lít sữa chứa khoảng 50g lactose.

Lactose là một disaccharide của 2 đường đơn là glucose và galactose. Lactose trong sữa có ý
nghĩa rất quan trọng vì nó dễ bị một số vi sinh vật lên men, chuyển hóa lactose thành acid lactic
và những sản phẩm phụ khác (acetyl, metyl, diacetyl). Độ ngọt của lactose kém saccarose 30 lần,
độ hòa tan trong nước cũng kém hơn. Khi gia nhiệt đến 100
o
C không làm thay đổi lactose. Ở
nhiệt độ cao hơn, xảy ra sự biến màu do sự xuất hiện các melanoid tạo thành khi các acid amin
của sữa tác dụng với lactose. Ngoài ra khi ở nhiệt độ cao hơn 100
o
C, lactose bị phân giải một
phần, tạo thành các acid lactic, acid formic mà kết quả làm tăng độ chua của sữa lên 1÷ 2
o
T.
Sự tạo thành melanoid còn có thể xảy ra khi bảo quản sữa bột trong thời gian dài, ở nơi có
độ ẩm cao. Đó là do các nhóm acid amin tự do tác dụng với lactose làm cho sữa có thể bị sậm
màu [2]
e. Các enzym trong sữa
Trong sữa có nhiều nhóm enzym hiện diện như:
Lipase: có thể làm cho sữa và các sản phẩm sữa bị trở mùi xấu đi do chúng phân giải
glyceride và giải phóng acid béo tự do. Enzym lipase vẫn còn hoạt tính ở nhiệt độ thấp (khoảng
4÷ 5
o
C). Đa số lipase bị phá hủy ở nhiệt độ thanh trùng.
Protease: tham gia vào quá trình thủy phân hay phá hủy protein tạo thành mùi vị không dễ
chịu trong sữa và các sản phẩm sữa. Protease được hình thành tự nhiên trong sữa và chúng không
bị thủy phân hoàn toàn ở nhiệt độ thanh trùng.
Phosphatase: phân hủy phosphate hữu cơ. Có 2 loại enzyme là phosphatase kiềm và
phosphatase acid. Trong đó loại kiềm có pH tối ưu là 9,6 rất quan trọng. trong công nghiệp chế
biến sữa [2]
f. Các chất kháng sinh

Sự có mặt các chất kháng sinh trong sữa có nguồn gốc xuất phát từ:
• Các chất kháng sinh dùng điều trị cho gia súc.
• Cho các chất kháng sinh vào sữa với mục đích bảo quản.
-6-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
• Do các vi sinh vật trong sữa tiết ra.
• Do bản thân tuyến sữa tiết ra (kháng thể do các hạch lâm ba của tuyến sữa tiết ra).
• Sự có mặt các chất kháng sinh trong sữa nói chung là không có lợi vì nó gây ảnh
hưởng tới chất lượng sữa và các sản phẩm của sữa. Tuy vậy, một số vi sinh vật
lactic có khả năng tổng hợp một số chất kháng sinh trong sản phẩm sữa chua có
tác dụng chữa bệnh tốt [2]
g. Chất khoáng
Khoáng hiện diện trong sữa hầu hết ở dạng dễ đồng hóa và chiếm khoảng 0,72%. Có
khoảng 40 loại khoáng trong sữa chủ yếu là các nguyên tố: Ca, P, Na, K, Mg, Fe ngoài ra còn
có các nguyên tố vi lượng khác như: Cu, Zn, Mn, Al, Ag chiếm hàm lượng rất nhỏ nhưng có
giá trị sinh học rất lớn đối với cơ thể người.
Bảng 2.3: Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa
Thành phần mg/l Thành phần µg/l Thành phần µg/l
Kali 1500 Kẽm 4000 Silic 1500
Calci 1200 Nhôm 500 Brom 1000
Natri 500 Sắt 400 Bo 200
Magie 120 Đồng 120 Flo 150
Phospho 3000 Molipden 60 Iot 60
Clo 1000 Mangan 30
Lưu huỳnh 100 Niken 25
[2]
h. Vitamin
Sữa chứa hầu hết các vitamin cần thiết cho cơ thể người, ngoài các vitamin tan trong nước
còn có vitamin kết hợp với chất béo sữa như vitamin A, D, E, K. Tất cả các vitamin tan trong
nước cũng được tìm thấy trong plasma sữa. Những vitamin quan trọng thuộc nhóm này là

vitamin C. Vitamin C là nguồn quan trọng trong sữa, chúng hoạt động như chất chống oxi hóa.
Tuy nhiên chúng rất dễ bị mất hoặc biến tính khi chế biến ở nhiệt độ cao.
Bảng 2.4: Thành phần các vitamin trong sữa
Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng
-7-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
(mg/l) (mg/l)
A (retinol) 0,300 PP (niacin) 1,00
B (canciferol) 0,001 B3 (acid pantothenic) 3,50
E (tocoferol) 1,400 C (acid ascorbic) 20,0
B1 (thiamin) 0,400 H (biotin) 0,04
B2 (riboflavin) 1,700 B9 (acid folic) 0,05
B6 (pyridoxin) 0,500 K (phylloquinone) 0,05
B12 (xyanocobalamin) 0,005
[2]
i. Các sắc tố trong sữa
Sữa thường có màu trắng đục đến hơi vàng. Màu trắng sữa là do sự khuếch tán ánh sáng
bởi các micell protein. Sữa màu vàng là do hiện diện của carotenoid trong chất béo sữa, hàm
lượng caroten này phụ thuộc vào loại động vật cho sữa, thức ăn gia súc, giống, thời vụ Nước
sữa có màu trắng hơi xanh là do hàm lượng chất béo trong sữa thấp, do các hạt casein trong sản
phẩm không béo. Ngoài ra, nuớc sữa có màu vàng xanh là có liên quan đến riboflavin, trong sữa
còn có hợp chất chlorophyl màu xanh lá cây nhưng không nhiều [2].
j. Các chất khí
CO
2
, O
2
, N
2
là các chất khí chủ yếu có trong sữa (ở dạng hòa tan). Trong quá trình chế

biến chất khí thay đổi. Khi đun nóng chất khí giảm, kết quả của việc bài khí này khiến cho độ
acid của sữa giảm 0,5÷ 2
o
T. Chất khí tăng khi có sự phát triển của vi sinh vật. Trong số các chất
khí có mặt trong sữa chỉ có O
2
là ảnh hưởng xấu vì nó có thể là nguyên nhân phát triển các quá
trình oxi hóa [2]
2.1.1.3. Giá trị dinh dưỡng của sữa
Sữa là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nhất. Trong sữa có
đầy đủ tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thu. Ngòai các thành phần
chính là protein, lactoza, lipit , muối khoáng còn có tất cả các loại vitamin chủ yếu, các enzyme,
các nguyên tố vi luợng không thể thay thế.
-8-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Protein của sữa rất đặc biệt, có chứa nhiều và hài hòa các acid amin cần thiết. Hàng ngày
mỗi người chỉ cần dùng 100gr protein sữa có thể đã thỏa mãn hòan tòan nhu cầu về acid amin.
Cơ thể người sử dụng protein sữa để tạo thành Hemoglobin dễ dàng hơn bất cứ protein của thực
phẩm nào khác. Độ tiêu hóa của protein sữa là 96-98%.
Lipit của sữa giữ vai trò quan trọng trong dinh dưỡng. Khác với mỡ của các loài động vật
và thực vật khác, mỡ sữa chứa nhiều nhóm acid béo khác nhau, chứa nhiều vitamin và có độ tiêu
hóa cao do có nhiệt độ nhiệt độ thấp và chất béo ở dưới dạng các cầu mỡ có kích thước nhỏ.
Giá trị dinh dưỡng của đường sữa ( lactoza ) không thua kém saccaroza. Hàm lượng muối
canxi và photpho trong sữa cao giúp cho quá trình tạo thành xương, các họat động của não. Cơ
thể có thể hấp thị được hòan toàn. Đối với trẻ em canxi của sữa là nguồn canxi không thể thay
thế.
Sữa là nguồn cung cấp tất cả các vitamin. Sữa không những bổ sung mà còn có tác dụng
chữa bệnh, giải độc. Trong số các thức ăn tự nhiên của con người không có sản phẩm nào mà
hỗn hợp các chất cần thiết lại được phối hợp một cách hiệu quả như sữa.
Sữa có thể lấy từ nhiều loài gia súc khác nhau như: dê, cừu, bò, trâu, lừa, ngựa, Tuy

nhiên, người ta chú ý nhiều nhất đến sữa bò. Từ sữa bò có thể sử dụng để chế biến thành nhiều
sản phẩm khác nhau: sữa tươi tiệt trùng, bơ, phomat, sữa bột, yoghurt [2]
2.1.2. Sữa lên men
2.1.2.1. Giới thiệu về sữa lên men
Sữa lên men là tên gọi chung cho các sản phẩm chế biến từ sữa, nhờ quá trình lên men bởi
nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic và nấm men. Các sản phẩm sữa lên men rất đa
dạng và nổi tiếng trên thế giới gồm có yoghurt, kefir, filmjolk, ymer, koumiss
Do luôn sử dụng vi khuẩn lactic trong quá trình chế biến, các sản phẩm sữa lên men đều
chứa acid lactic và các sản phẩm phụ từ các quá trình lên men lactic như diacetyle, acetaldehyde,
acid acetic, khí CO
2
Trong trường hợp có sử dụng thêm nấm men, sản phẩm sữa lên men có
chứa ethanol.[1]
2.1.2.2. Phân loại sữa lên men
Dựa vào vi sinh vật khởi động mà ta có các loại sản phẩm sữa lên men sau (bảng 2.5).
-9-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Bảng 2.5: Phân loại các sản phẩm sữa lên men [1]
Tên sản phẩm VSV khởi động VSV bổ sung
Yoghurt L.Bulgaricus
S.thermophilus
L.acidophilus
L.casei
Bifidobacterium longum
Cultured
buttermilk
And sour
cream
Lactococcus lactis subsp lactis
Lactococcus lactis supsp cremoris

Lactococcus lactis subsp
var.diacetylactis
Leuconostoclactis
Leuconostoc mensenteroides subsp
cremoris
Fermented
milk
Streptococcus sulvarius susp
thermophilus
Lactobacillus acidophilus
Bifidobacterum longum/bifidus
Leuconostoclactis subsp.lactis/cremoris
Acidophilus
milk
Lactobacillus acidophilus
Bugarian
buttermilk
Lb. delbruekii
ssp.bulgaricus,
Kefir Lactococus clactis
subsp.lactis/cremoris
Lb. delbruekii
subsp.bulgaricus,
Lb. delbruekii subsp.lactis
Lb. case, Lb. helveticus,
Lb. ker
Leuconostoc
mesenteroides/
Dextranicum
yeasts:

Kluyveromyces marxianus
subsp. Marxianus
Torulaspora delbrueckii,
Saccharomyces cerevisiae,
Candida kefyr
Acetic acid bacteria:
Acetobacter aceti
Yakult Lb.casei
2.1.2.3. Vai trò vi sinh vật trong sữa lên men
-10-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Vai trò của vi sinh vật trong sữa lên men là rất quan trọng. Ở đây chỉ đề cập đến hệ vi
sinh vật trong sản phẩm yoghurt.
Để thực hiện quá trình lên men yoghurt, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng
hình. Hai loài phổ biến nhất là cầu khuẩn Streptococcus thermophilus và trực khuẩn
Lactobacillus bulgaricus. Một số tính chất của hai loài này thể hiện trong bảng 2.6.
Bảng 2.6: Một số tính chất của vi khuẩn lactic được sử dụng trong sản xuất yoghurt
Tính chất Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus
-Nhiệt độ sinh trưởng(
o
C)
+Tối thiểu 20 22
+Tối ưu 40 40-45
+Tối đa 50 52
-Sinh tổng hợp acid lactic
+Nồng độ lactacte(%) trong
sữa sau 24g lên men ở nhiệt độ
độ tối ưu.
0,9 2,5
+Dạng đồng phân của acid

lactic
L(+) D(-)
-Chuyển hóa citrate Không Không
-Sinh trổng hợp acetaldehyde Vết Có
-Sinh tổng hợp diacetyl Vết Vết
-Sinh tổng hợp polysaccharide
ngoại bào
Có Có
Các nhà khoa học cho rằng khi cùng nuôi cấy streptococcus thermophilus và
Lactobacillus bulgaricus trong môi trường sữa thì hiện tượng tương tác sinh học sẽ làm cho sự
sinh trưởng của cả hai loài trở nên tốt hơn khi so sánh với trường hợp nuôi cấy mỗi loài trong một
môi trường riêng lẻ. Vi khuẩn Streptococcus thermophilus có hoạt tính protease rất thấp; trong
khi đó , khả năng thủy phân protein bởi hệ protease của Lactobacillus bulgaricus thì tốt hơn. Do
đó, sự sinh trưởng của trực khuẩn sẽ làm tăng nồng độ các peptide mạch ngắn và acid tự do (đặc
biệt là valine) trong sữa. Từ đó cung cấp nguồn cơ chất có chứa nitơ dễ hấp thu và thúc đẩy sự
-11-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
sinh trưởng của cấu khuẩn. Streptococcus thermophilus sẽ thúc đẩy quá trình sinh trưởng của cầu
khuẩn Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành acid formic.
Khả năng sinh tổng hợp của polysaccharide ngoại bào của vi khuẩn lactic sẽ ảnh hưởng
có lợi đến cấu trúc của yoghurt truyền thống và yoghurt dạng khuấy. Kết quả nghiên cứu thực
nghiệm cho thấy polysaccharide do vi khuẩn lactic sinh ra sẽ kết hợp với các thành phần protein
trong sữa, từ đó làm tăng độ nhớt và ổn định cấu trúc cho sản phẩm.[1]
2.1.2.4. Cơ sở hóa sinh yoghurt
2.1.2.4.1.Lên men lactic đồng hình
Lên men lactic đồng hình là quá trình lên men trong đó các sản phẩm axit lactic tạo ra
chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ axit acetic, aceton, di-acetyl,…
Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:
C
6

H
12
O
6
2 CH
3
CHOHCOOH + 21,8.10
4
J
Trong quá trình lên men lactic đồng hình, glucoza được chuyển hoá theo chu trình Embden-
Mayerhoff, vi khuẩn sử dụng cho qui trình này tất cả các loai enzym aldolase, còn hydro tách ra
khi dehydro hoá triozophophat dược chuyển đến pyruvat. Vì trong vi khuẩn lên men lactic đồng
hình không có enzyme cacboxylase cho nên axit pyruvic không phân huỷ nữa mà tiếp tục khử
thành axit lactic theo sơ đồ chuyển hoá dưới đây.
Sơ đồ 1:


Sơ đồ 2:
-12-
Glucose
Glucose - 6 – photphat
Glucose
- 6 – photphat
Glucose - 6 –
photphat
Glucose
- 6 – photphat
Fructose– 6 – photphat
Glucose - 6 –
photphat

Glucose
- 6 – photphat
Fructose–1,6– photphat
Glucose - 6 –
photphat
Glucose -
6 – photphat
Photpho dioxyaceton
Glucose - 6 –
photphat
Photphoglyceraldehyde
Glucose - 6 –
photphat
Axit – 1,3 – diphotphoglyceric
Glucose - 6 –
photphat
Axit pyruvic
Axit lactic
2 NAD
+
2 NADH(H
+
)
2 CH
3
CHOHCOOH
C
6
H
12

O
6

2CH
3
COCOOH
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Hình 2.1 : Sơ đồ chuyển hóa đường thành acid lactic
Cũng có một số tác giả cho rằng lên men lactic đồng hình tiến hành theo hai giai đoạn :
Giai đoạn 1: thời kỳ sinh trưởng cấp số mũ của vi khuẩn, từ hexoza nhờ sự oxi hoá
photphoglyceraldehyde kèm theo việc khử pividinnucleotide (PN) để tạo axit photphoglyceriaic.
PCH
2
-CHOH + H
2
O + PN P.CH
2
CHOG-COOH + PNH
2
Giai đoạn 2: do chất nhận hydro là PN-H
2
tăng mà thế oxy hoá khử của môi trường giảm
xuống dẫn đến sự nhường hydro từ PN-H
2
cho axit photphoglycerinic để khử nó thành axit lactic.
CH
2
OP-CHOH-COOH + H
2
O ( PN-H

2
) CH
3
CHOHCOOH + H
3
PO
4
+ PN + H
2
O
Tuỳ thuộc vào tính đặc hiệu quang học của enzym lactate- dehydrogenase và sự có mặt
của lactataxemase mà loại axit lactic dạng nào được tạo ra D(-), L(+) hoặc DL.
2.1.2.4.2.Lên men lactic dị hình
Lên men lactic dị hình là quá trình lên men trong đó ngoài sản phẩm axit lactic còn tạo ra
một lượng đáng kể các sản phẩm phụ như axit acetic, etanol, axit xucxinic, CO
2
,
Phương trình chung biển diễn quá trình lên men:
-13-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
C
6
H
12
O
6
CH
3
CHOHCOOH+ HOOC(CH
2

)COOH + CH
3
COOH + C
2
H
5
OH + CO
2
…
Trong đó, axit lactic chiếm khoảng 40%, axit xucxinic khoảng 20%, rượu êtylic và axit
acetic 10% các loại khí 20% đôi khi không có các khí mà thay vào đó là sự tích luỹ một lượng
ít axit foocmic. Như vậy, các sản phẩm phụ khác nhau đáng kể tạo thành trong quá trình lên men
lactic dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn so với lên men lactic đồng hình.
Trong vi khuẩn lên men lactic dị hình không có các enzyme cơ bản của sơ đồ Embden-
marehof là aldolase triozophotphatizomerase bước đầu phân giải đường glucose ở những vi
khuẩn này theo con đường pentozophotphat, tức là thông qua glucose-6photphat, 6-
photphogluconat và ribulose-5-photphat chuyển thành xilulose -5-photphat, hợp chất này tiếp tục
biến đổi thành photphoglyceraldehyde và acetylphotphat dưới tác dụng của enzyme
pentozophotpho xelolase.


-14-
C
6
H
12
O
6
Ribuloza -5 –photphat
Xilulosse – 5 - photphat

Photphoglycerraldehyt

Acety photphat
CH
3
COCOOOH
CH
3
CHO
+NADH(+H
+
)

+ CO
2


CH
3
CHOHCOOOH
HOOCCH
2
COCOOH
+ H
+


HOOC(CH
2
)

2
COOH
Axit xucxinic
+ 2H
+


- 2H

+2H
2
O
CH
3
CH
2
OH
Etanol
CH
3
COOOH
Axit acetic
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Hình 2.2: Sơ đồ chuyển hóa đường thành các sản phẩm trong lên men dị hình
+ Axit lactic được tạo thành từ axit pynivic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen từ dehydrase theo
phương trình :
CH
3
COCOOH + dehydrase-H
2

CH
3
CHOHCOOH + dehydrase
+ Axit xucxinic tạo thành từ axit pynivic do tác dụng với CO
2
và tiếp theo là sự tiếp nhận
hydrogen từ dehydrase theo phương trình sau:
CH
3
COCOOH + CO
2
COOH-CH
2
-CO-COOH
COOHCH
2
COCOOH+2 Dehydrase -H
2
COOH(CH
2
)
2
COOH + H
2
O + 2Dehydrase
+ Etanol và axit acetic tạo thành nhờ men aldehydrase từ acetaldehyde theo phương trình
2 CH
3
CHO + H
2

O + aldehydrase C
2
H
5
OH + CH
3
COOH + aldehydrase
+ Việc sinh ra các khí liên quan đến điều kiện yếm khí tỉ lệ các hợp chất phụ sinh ra phụ thuộc
vào môi trường dinh dưỡng và các loại vi khuẩn lactic.
-15-
Lactose
Glucose Galactose
Các sản phẩm trung
gian
CH
3
COOH
Acid
pyruvic
+ H
H
2
O
+2H

+O

CH
3
CHOHCOO

H Acid lactic
CH
3
CHOHCOOH

CH
3
COOH
Acid acetic
CO
2
CH
3
CHO
Acetaldehyde
CH
3
CH
2
OH
Êtanol
CH
3
COOH

CH
3
CHOHOCC
H
3

Aceton

-2H
CH
3
COCOCH
Di-
acetyl

Lên men đồng hình
Lên men dị hình
Chương 2 Tổng quan tài liệu


Hình 2.3: Cơ chế của quá trình chuyển hoá đường trong sữa do Vi khuẩn lactic gây nên
Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic(lên men đồng hình), acid
lactic, ethanol, CO
2

(lên men dị hình) trong dịch lên men xuất hiện cả trăm hợp chất hóa khác
Acetadehyde, Acid Acetic, Aceton, Di-acetyl Chúng là sản phẩm trung gian hoặc là sản phẩm
phụ của quá trình lên men. Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp. Một số hợp
chất trong nhóm này thường rất dễ bay hơi. Chúng đóng vai trò quan trong việc hình thành nên
mùi, vị đặc trưng cho sản phẩm lên men lactic. Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde.[1]
-16-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Hình 2.4: Cơ chế hình thành các chất tạo hương .
2.1.2.4.3.Hoạt tính protease của vi khuẩn lên men lactic
Nhiều nghiên cứu đã tìm thấy trong sữa có hoạt tính enzyme protease. Các nhà khoa hoc

đã đi sâu tìm hiểu nguồn gốc của các enzyme này. Theo Humber và Alis (1979) thì có haai loại
enzyme protease acid và protease kiềm được tuyết ra từ tuyến vú. Chúng thường liên kết với
casein và cũng bị kết tủa ở pH 4.6. Một số nghiên cứu khác tìm thấy hai loại enzyme trên có mặt
trong màng bao xung quanh các hạt cầu béo trong sữa.
Các enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein, tạo các sản phẩm như protose-
peptone, peptide và các acid amin tự do. Các acid amin là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật
-17-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
phát triển và một số acid amin là tiền chất tạo hương. Các protease acid trong sữa có pH tối
thích là 4.0, còn protease kiềm hoạt động mạnh nhất ở pH 7.5-8.0. chúng vô hoạt hoàn toàn ở
80
o
C sau 10 phút[1]
2.1.2.5. Phân loại sữa chua
Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yoghurt rất đa dạng về chủng loại. Cấu trúc và mùi vị
yoghurt luôn được các nhà sản xuất thay đổi phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng của
khách hàng tại các nước khác nhau. Sản phẩm yoghurt có thể được phân loại như sau:
2.1.2.5.1.Theo giá trị dinh dưỡng
Một khóa phân loại cho yoghurt là dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm. Lượng
chất béo trong sản phẩm có thể dao động từ 0 - 10%, thông thường từ 0-3.5%. Theo tổ chức y tế
thế giới WHO và tổ chức nông lương FAO, sản phẩm yoghurt có thể chia thành ba nhóm như
sau:
Yoghurt béo (fat yoghurt): hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%.
Yoghurt bán gầy (partially skimmed yoghurt ): hàm lượng chất béo nằm trong khoảng
0,5-3%.
Yoghurt gầy (skimmed yoghurt): hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%.[1]
2.1.2.5.2.Theo công nghệ
Yohgurt truyền thống (set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình sản xuất
yoghurt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì.
Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản

phẩm.
Yoghurt dạng khuấy (stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên
men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. Trong quy trình sản xuất yoghurt dạng
khuấy, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo
-18-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì. Yoghurt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel
mịn và đồng nhất như yoghurt truyền thống.
Yoghurt uống (drinking type) hay yoghurt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện trong quá
trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng, người tiêu dùng không
cần dùng muỗng. Điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy
trộn hoặc phương pháp đồng hóa áp suất cao để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm
độ nhớt của sản phẩm.
Yoghurt lạnh đông (frozen type): Sản phẩm có dạng tương tự như kem. Quá trình lên men
sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗ hợp sau khi lên men sẽ được đem đi
xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói.
Yoghurt cô đặc (concentrated yoghurt): Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn
quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm. Trong quá trìnhcô đặc, người
ta tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm.
Ngày nay, để đa dạng hóa hơn nữa sản phẩm yoghurt trên thị trường, người ta có thể bổ
sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc purée trái cây cho vào sản phẩm. [1]
2.1.3. Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua các loại
-19-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Hình 2.5: Quy trình công nghệ sản xuất các loại yoghurt
-20-
Sữa nguyên
liêụ
Vi khuẩn lactic
thương mại

dang đông khô.
Chất ổn
định
Bao bì
Đường
Chuẩn hoá
Hiệu chỉnh hàm
lượng chất khô
Bài khí
Đồng hóa
Xử lý nhiệt
Cấy giống
Hoạt hoá
Phối trộn Lên menLên men
Phối trộnLàm lạnh
Puree
trái cây
Rót sản phẩm
Lên men
Làm lạnh
Bảo quản lạnh
Phối trộn
Rót sản phẩm
Bảo quản lạnh
Hương
liệu
Hương
liệu
Hương
liệu

Bao bì
Đồng hoá Đồng hoá
Thanh trùng
Rót sản phẩm
Đồng hoá
Rót sản phẩm
Triệt trùng UHT
Rót sản phẩm
Làm lạnh
Bảo quản lạnh Bảo quản lạnh
Bảo quản ở
nhitệ độ phòng
Bao bì
Bao bì
Bao bì
Yoghurt
truyền
thống
Yoghurt
dạng khuấy
Yoghurt
uống
Yoghurt
uống
Yoghurt
uống
Hình 2.5: Quy trình công nghệ sản xuất các loại yoghurt [1]
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Thuyết minh qui trình
Quy trình công nghệ sản xuất yoghurt thay đổi phụ thuộc vào dạng sản phẩm và mức giá

trị của các chỉ tiêu chất lượng cần đạt.
Nguyên liệu: Có thể sử dụng sữa dê, sữa cừu hoặc sữa bò để sản xuất yoghurt . Yêu cầu:
chất lượng cao, không chứa kháng sinh và đạt các mức chỉ tiêu về vi sinh.
Chuẩn hóa: Quá trình này được thực hiện nhằm hiệu chỉnh chất béo cho sản phẩm sữa
chua. Hàm lượng chất béo trong yoghurt thành phẩm thường dao động trong khoảng 0,5-3,5%
Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô: theo Bourgeois và Larpent (1989), tổng hàm lượng
chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất yoghurt là từ 14-16%. Thực tế, mỗi nhà sản
xuất sẽ chọn một giá trị thích hợp cho sản phẩm của mình.
Bài khí: hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt. Khi đó,
hiệu quả của quá trình đồng hóa và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu
trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm yoghurt sẽ tốt hơn.
Đồng hóa: Mục đích của quá trình là làm tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra
trong quá trình lên men sữa và làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm yoghurt thường sử dụng áp
lực 200-250 bar, nhiệt độ sữa khi vào thiết bị 65-70
0
C.
Thanh trùng: Nhằm diệt hệ vi sinh vật và enzyme trong sữa, biến tính một phần protein
trong sữa để cải thiện cấu trúc cho sản phẩm. Nhiệt độ: 90-95
0
C, thời gian: 5 phút.
Cấy giống: Trong quy trình sản xuất sữa chua trên hình 2.5 thường sử dụng ha chủng vi
sinh vật là Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilius. Thông thường hai chủng này
sử dụng với tỷ lệ 1:1. Tuy nhiên, tỷ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc vào hoạt tính của chủng sử
dụng và những yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm.
Các quá trình khác: Sau giai đoạn cấy giống vi khuẩn lactic vào môi trường sữa, tùy
theo dạng sản phẩm yoghurt cần thu nhận mà các quá trình xử lý tiếp theo trong quy trình sản
xuất sẽ khác nhau.
a. Sản phẩm yoghurt truyền thống: Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sẽ được
đảo trộn đều và hiệu chỉnh nhiệt độ trong khoảng 43-45
o

C rồi đưa qua thiết bị rót vào bao bì,
-21-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
đóng nắp. Các thiết bị làm việc trong điều kiện vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường
bên ngoài vào sữa. Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic đưa vào
phòng lên men. Nhiệt độ lên men tối thiểu thường là 42-43
o
C. Thời gian lên men phủ thuộc vào
chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của giống và yêu cầu về độ chua của yoghurt thành
phẩm. Thông thường quá trình lên men kết thúc 2,5-3 giờ.
Khi quá trình lên men kết thúc, ta cần làm lạnh canh trường để ổn định cấu trúc gel của
sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic cho sản phẩm của vi khuẩn. Các
bao bì chứa yoghurt sẽ được đưa vào phòng làm lạnh để đưa yoghurt về nhiệt độ 18-20
o
C trong
vòng 30-40 phút. Cuối cùng, ta hạ nhiệt độ xuống 4
o
C và bảo quản sản phẩm trong kho lạnh từ 2-
4
o
C.
b. Sản phẩm yoghurt dạng khuấy: Khi quá trình lên men kết thúc, người ta bơm
yoghurt vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ từ 43
o
C xuống 15-22
o
C. Tiếp theo yoghurt được đưa
vào bồn chứa tạm, chuẩn bị cho giai đoạn rót sản phẩm. Việc bổ sung purée và các phụ gia
khác như hương liệu, chất màu, chất ổn định sẽ được bơm trực tiếp vào đường ống vận chuyển
yoghurt từ bồn chứa tạm đến thiết bị rót sản phẩm vào bao bì. Sản phẩm sau khi rót vào bao bì

được đưa đi bảo quản lạnh.
c. Sản phẩm yoghurt uống: Quá trình lên men sản xuất yoghurt uống cũng được thực
hiện trong thiết bị lên men tương tự như đối với sản phẩm yoghurt dạng khuấy. Khi kết thúc lên
men, người ta tiến hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc của khối đông rồi làm lạnh yoghurt về
18-20
o
C, sau đó bơm vào bồn chứa tạm. Tiếp theo, ta bổ sung thêm đường, các phụ gia như
hương liệu, chất màu vào yoghurt rồi tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp. Yoghurt uống có thể bảo
quản ở nhiệt độ thấp 2-4
o
C hoặc ở nhiệt độ phòng.[1]
2.2.Tổng quan về probiotics
2.2.1.Vi khuẩn probiotics
2.2.1.1. Định nghĩa về Probiotics
Probiotics theo tiếng hy lạp là vì sự sống. theo thời gian địng nghĩa probiotics được thay
đổi và mang nhiều ý nghĩa khoa học hơn.
-22-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Lilly Stillwell(1965) định nghĩa probiotics là các yếu tố kích thích tăng trưởng có nguồn
gốc vi sinh vật. parker (1974) là người đầu tiên đưa ra khái niệm “ tương tác giữa vi sinh vật và
vật chủ ảnh hưởng có lợi đối với hệ vi sinh đường ruột.
Fuller (1989) phát triển định nghĩa probiotics thành “ những vi sinh vật sống bổ sung vào
thức ăn và có tác động tốt đến sức khỏe của vật chủ bằng cách cải thiện hệ cân bằng vi sinh
đường ruột”.
Cho đến nay định nghĩa về probiotics vẫn không thay đổi nhiều, một số tác giả nhấn mạnh
đến “ các vi sinh vật sống thành phần xác định với số lượng xác định nhằm cải thiện vật chủ.[Lee
Y K et at 2009] .
Tóm lại probiotics là:
- Tập hợp các vi sinh vật sống.
- Được đưa vào cơ thể người, động vật thường qua đường tiêu hóa.

- Đem lại hiệu quả tích cực cho sức khỏe vật chủ.
2.2.1.2.Cơ chế tác động của nhóm vi khuẩn probiotics
a. Khả năng bám kết dính trên biểu mô ruột
Khả năng hoạt động của probiotics trên bề mặt biểu mô ruột.Tại đó chúng có khả năng
bám dính cạnh tranh vị trí và nguồn dinh dưỡng với vi sinh vật gây bệnh. Muốn vậy chúng phải
sống sót khi đi qua dạ dày, nơi có pH acid và enzim tiêu hóa.
Vi sinh vật probioticss tạo nên vi sinh vật đường ruột lành mạnh. Chúng kết bám vào biểu mô
ruột với số lượng lớn và nhờ đó cải thiện chế độ bảo vệ đối với vật chủ bằng cách:
+Cạnh tranh với vi sinh vật gây bệnh về thức ăn và vị trí kết bám
+Tổng hợp các hợp chất kháng vi sinh vật
+Cảm ứng huy động tế bào miễn dịch và hoạt hóa đáp ứng miễn dịch thích hợp
-23-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Hình 2.6 : Tác động của probioticss trong đường tiêu hóa(Davis CP,1996)
b.Tổng hợp các chất có hoạt tính kháng vi sinh vật
Probiotics có khả năng kháng vi sinh vật gây bệnh nhờ tổng hợp các acid hữu cơ như acid
lactic, axetic,H
2
O
2
…và đặc biệt là bacteriocin. Bacteriocin là nhóm peptide hoặc protein được
tổng hợp nhờ ribosome và có hoạt tính kháng vi sinh vật.
-24-
Chương 2 Tổng quan tài liệu
Hình 2.7: Cơ chế kháng vi sinh vật của bacteriocin
2.2.1.3.Những tính chất quan trọng của probiotics
a. Khả năng phân hủy lactose
Một số cơ thể trưởng thành không có men thủy phân(lactase) đường lactose, vì vậy khi
lactose di chuyển tới ruột già sẽ bị vi khuẩn ở đây lên men sinh nhiều CO
2,

khí methane, và
hydrogen gây nên những triệu chứng bệnh lý đầy hơi, tiêu chảy, phình bụng, co cứng bụng…
Vì vậy đã ra đời những sản phẩm probiotics làm nhẹ bớt những triệu chứng và ổn định
tốt hệ vi sinh vật đường ruột bằng những sản phẩm sữa lên men. Sử dụng vi khuẩn
-25-