Định Danh hệ vi sinh vật trong hạt Kefir bằng phương pháp sinh học phân tử hiện đại và ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC









ĐỒ ÁN MÔN HỌC


ĐỊNH DANH HỆ VI SINH VẬT TRONG
HẠT KEFIR BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SINH HỌC PHÂN TỬ HIỆN ĐẠI VÀ ỨNG DỤNG










GVHD: PGS.TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG
SVTH: NGUYỄN NGỌC DUY

TỐNG THÀNH TRUNG
LỚP: HC07BSH






Tp. Hồ Chí Minh, 06/2011
MỤC LỤC

i

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC BẢNG iv
DANH MỤC HÌNH vi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR 3
1.1. Giới thiệu kefir 3
1.2. Công dụng của sản phẩm kefir 5
1.2.1. Giá trị dinh dưỡng 5
1.2.2. Sản phẩm probiotic tự nhiên 7
1.2.3. Thực phẩm chức năng 8
1.3. Hạt kefir 9
1.3.1. Đặc điểm 9
1.3.2. Hệ vi sinh vật trong hạt kefir 12
1.3.3. Kefiran 19
1.3.4. Bảo quản hạt kefir 23
1.4. Quá trình lên men kefir 27

1.4.1. Bản chất của quá trình lên men 27
1.4.2. Cơ sở của quá trình lên men 28
1.4.3. Quy trình công nghệ sản xuất kefir 39
CHƯƠNG 2. ĐỊNH DANH HỆ VI SINH VẬT TRONG HẠT KEFIR BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SINH HỌC PHÂN TỬ HIỆN ĐẠI 53
2.1. Nghiên cứu hệ vi khuẩn lactic trong hạt kefir bằng phương pháp nuôi cấy tự do và phụ thuộc
môi trường 53
2.1.1. Nguyên liệu và phương pháp 55
2.1.2. Kết quả và bàn luận 59
2.1.3. Kết luận 69
2.2. Định danh nấm men và tỷ lệ phân bố của chúng trong hạt kefir Đài Loan 69
2.2.1. Nguyên liệu và phương pháp 70
2.2.2. Kết quả và bàn luận 73
2.2.3. Kết luận 79
MỤC LỤC

ii

CHƯƠNG 3. KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH HỆ VI SINH VẬT TRONG HẠT KEFIR VÀ ỨNG DỤNG . 80
3.1. Giới thiệu kỹ thuật cố định vi sinh vật trong công nghiệp chế biến các sản phẩm từ sữa 80
3.1.1. Các kỹ thuật cố định vi sinh vật trong công nghiệp chế biến các sản phẩm từ sữa 81
3.1.2. Một số ứng dụng phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trong công nghiệp chế biến các
sản phẩm từ sữa 82
3.1.3. Quá trình lên men sơ bộ sử dụng giống cố định 83
3.2. Các tính chất vi sinh và hóa học của sản phẩm kefir sản xuất bởi hệ vi sinh vật cố định được
phân lập từ hạt kefir 85
3.2.1. Nguyên liệu và phương pháp 86
3.2.2. Kết quả và bàn luận 89
3.2.3. Kết luận 102
3.3. Quá trình lên men whey liên tục sử dụng giống kefir cố định trên chất mang cellulose khử

lignin (DC) 102
3.3.1. Nguyên liệu và phương pháp 103
3.3.2. Kết quả và bàn luận 106
3.3.3. Kết luận 110
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG HỆ VI SINH VẬT TRONG HẠT KEFIR TRONG LÊN MEN THỨC
UỐNG CÓ CỒN TỪ WHEY 112
4.1. Dịch whey và quá trình lên men cồn từ dịch whey 112
4.2. Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp lên men khác nhau để sản xuất thức uống lên men
từ whey sử dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir 114
4.2.1. Khảo sát các phương pháp khác nhau để sản xuất thức uống lên men từ whey sử dụng hệ
vi sinh vật trong hạt kefir 114
4.2.2. Đánh giá cảm quan các sản phẩm lên men whey bởi các phương pháp khác nhau 121
4.3. So sánh sản phẩm lên men bởi sinh khối kefir dạng viên và sinh khối kefir thu nhận từ môi
trường tổng hợp 122
4.4. Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung mật rỉ đường và dịch chiết nho đen lên sản phẩm lên
men whey sử dụng hệ vi sinh vật từ hạt kefir 124
4.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung mật rỉ lên quá trình lên men 124
4.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của dịch chiết nho đen lên quá trình lên men 131
4.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH lên quá trình lên men hỗn hợp whey - mật rỉ . 133
4.5. Tối ưu quá trình lên men cồn từ whey sử dụng sinh khối ướt kefir ở quy mô công nghiệp 136
4.5.1. Tối ưu ở quy mô công nghiệp 136
MỤC LỤC

iii

4.5.2. Kết luận 142
CHƯƠNG 5. TÌM HIỂU MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHÁC CỦA HẠT KEFIR 143
5.1. Dòng sản phẩm kefir bổ sung trái cây 143
5.2. Sử dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir lên men các nguồn nguyên liệu khác nhau 145
5.3. Sử dụng hạt kefir như nấm men để sản xuất bánh mì 148

5.4. Bacteriocin 150
5.5. Ứng dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir để sản xuất protein đơn bào (SCP) 151
5.6. Ứng dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir trong sản xuất phô mai 153
5.7. Sản xuất các chế phẩm giống sử dụng để lên men kefir ở quy mô công nghiệp 156
KẾT LUẬN 158
TÀI LIỆU THAM KHẢO 160















DANH MỤC BẢNG

iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần của sản phẩm kefir. 4
Bảng 1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng trong 100g kefir 9
Bảng 1.3. Số lượng vi sinh vật (log cfu/g) trong hạt kefir, dịch hoạt hóa và kefir. 11
Bảng 1.4. Trình bày tóm lược hệ vi sinh vật thường phân lập được trên hạt kefir có nguồn gốc khác nhau.

15
Bảng 1.5. Hàm lượng các chất trong sữa bò nguyên liệu ở nhiệt độ 25
o
C 41
Bảng 1.6. Một số chế độ thanh trùng trong công nghiệp chế biến sữa 46
Bảng 2.1. Các giống vi khuẩn được sử dụng như các mẫu chuẩn cho phản ứng PCR-DGGE 57
Bảng 2.2. Trình tự 16S rDNA của các loài LAB được phân lập từ 3 loại hạt kefir. 67
Bảng 2.3. Kết quả định danh các giống nấm men phân lập từ hạt bằng phương pháp hóa sinh và thông tin
giải trình tự 26S rDNA các sản phẩm PCR. 77
Bảng 3.1. Cố định các vi khuẩn lactic bằng một số chất mang. 82
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của các chu kỳ lên men đến sự phân bố (%) của vi khuẩn lactic và nấm men trong
kefir 99
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của các chu kỳ lên men đến các tính chất hóa học của kefir sản xuất bằng giống
kefir cố định và bằng hạt kefir 101
Bảng 3.4. Các thông số động học trong quá trình lên men whey liên tục whey sử dụng chất mang DC cố
định hệ vi sinh vật trong hạt kefir ở 2 nhiệt độ khác nhau trước và sau quá trình bảo quản lạnh (4ºC, 18
ngày) 108
Bảng 3.5. Các hợp chất thơm trong quá trình lên men whey liên tục sử dụng giống kefir cố định trên chất
mang DC ở 2 nhiệt độ khác nhau trước và sau quá trình bảo quản ở 4ºC trong 18 ngày 110
Bảng 4.1. Hàm lượng đường sót và nồng độ cồn của các sản phẩm lên men bằng các phương pháp khác
nhau 118
Bảng 4.2. Động học của 20 mẻ lên men whey lặp lại 126
Bảng 4.3. Động học của quá trình lên men hỗn hợp whey – mật rỉ đường ở các nồng độ ban đầu khác
nhau 128
Bảng 4.4. Các yếu tố động học của dịch whey-mật rỉ đường sử dụng sinh khối hạt kefir dạng viên khi bổ
sung mật rỉ đường vào quá trình lên men whey ở 30ºC. 131
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của dịch chiết nho đen và nho trắng lên các yếu tố động học của quá trình lên men
whey sử dụng sinh khối kefir dạng viên ở 30ºC 132
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của các nồng độ dịch chiết nho đen khác nhau lên động học quá trình lên men whey
sử dụng sinh khối kefir dạng viên 134

DANH MỤC BẢNG

v

Bảng 4.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên các yếu tố động học của các mẻ lên men whey có bổ sung 1% dịch
chiết nho đen sử dụng sinh khối kefir dạng viên 135
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của pH lên các yếu tố động học của các mẻ lên men whey có bổ sung 1% dịch chiết
nho đen sử dụng sinh khối kefir dạng viên 135
Bảng 4.9. Động học của quá trình lên men whey ở quy mô lớn. 141
Bảng 5.1. So sánh thành phần dinh dưỡng giữa sữa đậu nành và sữa bò 147
Bảng 5.2. Ảnh hưởng của việc sử dụng giống vi sinh vật lên các hợp chất thơm 155



DANH MỤC HÌNH

vi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Núi Elbrus ở rặng núi Caucasus - nơi xuất phát của kefir và yoghurt 3
Hình 1.2. Hạt kefir 10
Hình 1.3. Hạt kefir dưới kính hiển vi điện tử quét 11
Hình 1.4. Đặc điểm hình thái của một số hạt kefir 12
Hình 1.5. Quan sát bên ngoài và bên trong hạt kefir dưới kính hiển vi điện tử quét 14
Hình 1.6. Hình chụp dưới kính hiển vi điện tử quét cho thấy mối quan hệ cộng sinh giữa nấm men và vi
khuẩn trong hạt kefir 17
Hình 1.7. Sự tổng hợp EPS trong hạt kefir dưới kính hiển vi điện tử quét 20
Hình 1.8. Cấu trúc của kefiran 22
Hình 1.9. Bảo quản lạnh 25
Hình 1.10. Bảo quản trong nitơ lỏng 26

Hình 1.11. Bảo quản đông khô 27
Hình 1.12. Con đường lên men đồng hình và dị hình ở vi khuẩn lactic 29
Hình 1.13. Lên men lactic đồng hình bằng con đường Embden-Meyerhoff 30
Hình 1.14. Con đường phosphoketolase của vi khuẩn lactic dị hình 31
Hình 1.15. Cơ chế vận chuyển đường lactose sử dụng cho quá trình lên men lactic ở vi khuẩn lacti 32
Hình 1.16. Một số vi khuẩn lactic đồng hình trong hạt kefir 33
Hình 1.17. Vi khuẩn lactic dị hình trong hạt kefir 34
Hình 1.18. Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate 35
Hình 1.19. Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt 36
Hình 1.20. Cơ chế quá trình lên men ethanol 38
Hình 1.21. Sơ đồ nguyên lý hiệu chỉnh chất béo 43
Hình 1.22. Sơ đồ quá trình nhân giống vi sinh vật trong sản xuất kefir 47
Hình 1.23. Các quá trình nhân giống hạt kefir 49
Hình 1.24. Quy trình chuẩn bị giống sản xuất kefir trong công nghiệp 50
Hình 2.1. Kết quả DGGE của giống LAB với gradient biến tính từ 30% đến 55% 61
Hình 2.2. Kết quả phân lập các vi khuẩn từ hạt kefir Hisinchu ở các điều kiện nuôi cấy khác nhau 64
Hình 2.3. Phân loại vi khuẩn lactic dựa trên PCR-DGGE phân lập từ hạt kefir Mongolia và hạt kefir Ilan
66
Hình 2.4. Phân tích DGGE các đoạn khuếch đại PCR thu được từ các hạt kefir 68
DANH MỤC HÌNH

vii

Hình 2.5. Kết quả định danh hệ nấm men trong hạt kefir bằng phương pháp PCR-DGGE 73
Hình 2.6. Kết quả điện di trên gel gradient biến tính của sản phẩm PCR các nấm men phân lập từ hạt
kefir bằng phương pháp nuôi cấy phụ thuộc môi trường và sản phẩm PCR để định danh theo phương
pháp nuôi cấy tự do 74
Hình 2.7. Kết quả DGGE các giống chuẩn nghiên cứu và các giống vi sinh vật phân lập từ hạt kefir 76
Hình 3.1. Sơ đồ thiết bị quá trình nuôi cấy và lên men sơ bộ vận hành liên tục sử dụng giống cố định 84
Hình 3.2. Ảnh hưởng của số chu kỳ lên men lên hạt gel cố định vi khuẩn lactic dưới kính hiển vi điện tử

quét 91
Hình 3.3. Ảnh hưởng của số chu kỳ lên men lên hạt gel cố định nấm men dưới kính hiển vi điện tử quét .93
Hình 3.4. Ảnh hưởng của số chu kỳ lên men lên hạt kefir dưới kính hiển vi điện tử quét 95
Hình 3.5. Ảnh hưởng của số chu kỳ lên men lên số lượng các vi khuẩn lactic và các nấm men trong kefir
được sản xuất bởi giống cố định hoặc từ hạt kefir 97
Hình 3.6. Sự ổn định của quá trình vận hành thiết bị lên men dựa trên mối tương quan giữa vận tốc dòng
chảy và nhiệt độ trước và sau quá trình bảo quản lạnh (4ºC, 18 ngày) 103
Hình 4.1. Cấu trúc α-lactalbumin và β-lactoglobulin 112
Hình 4.2. Động học của quá trình lên men sử dụng các phương pháp khác nhau 117
Hình 4.3. Ảnh hưởng của pH kết thúc quá trình lên men lên tỷ lệ ethanol, ethyl acetate và amyl ancohol
119
Hình 4.4. Động học của qua trình lên men whey và hỗn hợp whey-fructose lên men bởi sinh khối kefir
dạng viên 120
Hình 4.5. Kết quả phép thử phân biệt 121
Hình 4.6. Kết quả phép thử thị hiếu 122
Hình 4.7. So sánh động học của quá trình lên men sử dụng sinh khối kefir dạng viên và sinh khối kefir thu
nhận từ môi trường tổng hợp 123
Hình 4.8. Động học của 20 mẻ lên men whey lặp lại 127
Hình 4.9. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô ban đầu lên quá trình lên men hỗn hợp whey – mật rỉ
đường 129
Hình 4.10. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô hòa tan ban đầu của hỗn hợp whey-mật rỉ đường lên men bởi
sinh khối kefir dạng viên lên tỷ lệ các hợp chất thơm quan trọng 130
Hình 4.11. Ảnh hưởng của dịch chiết nho đen và nho trắng lên động học quá trình lên men cồn từ whey sử
dụng sinh khối kefir dạng viên 132
Hình 4.12. Bioreactor 100 L và 11000 L 137
Hình 4.13. Bioreactor 3000 L 138
Hình 4.14. Vận hành sản xuất ở quy mô pilot 140
DANH MỤC HÌNH

viii

Hình 4.15. So sánh động học quá trình lên men whey ở các thể tích khác nhau 142
Hình 5.1. Sản phẩm kefir của Vinamilk 143
Hình 5.2. Các dòng sản phẩm kefir bổ sung trái cây trên thế giới 144
Hình 5.3. Sự phát triển của vi khuẩn lactic và nấm men trên các môi trường sữa bò và sữa đậu nành 148
Hình 5.4. Mặt cắt ngang của phô mai không lên men, phô mai có bổ sung 1 g/L chế phẩm kefir nhiệt khô
dạng tự do và phô mai có bổ sung 1 g/L chế phẩm kefir nhiệt khô cố định trên casein 155


MỞ ĐẦU

1

MỞ ĐẦU
Kefir là thức uống lên men từ sữa có nguồn gốc ở Đông Âu. Sản phẩm có truyền thống
lâu đời này được đánh giá là một sản phẩm có hoạt tính probiotic cao. Kefir khác với các
sản phẩm lên men khác ở chỗ nó được lên men bởi một hệ vi sinh vật cộng sinh bao gồm
vi khuẩn lactic, nấm men và đôi khi có cả vi khuẩn acetobacter gắn với nhau trong phức
hệ protein và polysaccharide gọi là hạt kefir.
Hệ vi sinh vật trong hạt kefir rất đa dạng và phong phú. Để hiểu biết rõ hơn về quá trình
lên men, cơ chế hình thành hạt và đánh giá các ích lợi về mặt sức khỏe của sản phẩm
kefir, nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành định danh hệ vi khuẩn và nấm men trong hạt.
Đồng thời, việc phân lập và định danh hệ vi sinh vật trong hạt kefir cũng nhằm ứng dụng
các vi sinh vật này trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau. Ngay nay, với sự phát triển
của công nghệ sinh học phân tử, các quy trình định danh hiện đại đã được áp dụng nhằm
xác định chính xác hơn các vi sinh vật trong các quần thể như hạt kefir.
Hạt kefir giúp cho hệ vi sinh vật giữ được mối quan hệ cộng sinh để nhằm tạo ra các
hợp chất thơm đặc trưng cho sản phẩm. Đồng thời các chất polysaccharide hình thành
trong hạt gọi là kefiran cũng tham gia vào việc tạo cấu trúc sản phẩm. Hạt kefir tuy có độ
bền cơ học tương đối cao nhưng lại rất dễ bị tác động bởi các điều kiện sản xuất công

nghiệp, đặc biệt là tác động khuấy đảo và quá trình rửa hạt. Bên cạnh đó, việc tăng sinh số
lượng hạt lớn để đưa vào sản xuất kefir ở quy mô công nghiệp lại gặp khá nhiều trở ngại
như vấn đề tạp nhiễm, chi phí kinh tế, và sự ổn định của nguồn giống. Chính vì vậy, sản
phẩm kefir công nghiệp hiện nay thường được sản xuất bằng cách sử dụng các chế phẩm
giống vi sinh vật tự do. Tuy nhiên, việc sử dụng các chế phẩm giống này lại làm cho sản
phẩm sản xuất ra không có các phẩm chất đặc trưng như kefir truyền thống, là do chúng
không giữ được mối quan hệ cộng sinh giữa hệ vi sinh vật trong quá trình lên men. Ngày
nay, với sự phát triển của kỹ thuật cố định vi sinh vật và ứng dụng thành công các chế
phẩm cố định trong sản xuất thực phẩm, vấn đề nghiên cứu tái tạo hạt kefir để có thể tiến
hành lên men liên tục đồng thời tạo ra các sản phẩm có chất lượng tương tự sản phẩm
kefir truyền thống đã được đặt ra.
Trong khi đó, whey là một sản phẩm phụ của quy trình sản xuất phô mai nhưng lại
chiếm khoảng 85÷90% thể tích sữa và chứa 55% thành phần dinh dưỡng của sữa. Whey
MỞ ĐẦU

2

có chứa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ, là chất thải có BOD và COD cao. Vào những
năm trước đây, whey là chất thải của ngành công nghiệp sản xuất phô mai, gây ra những
vấn đề ô nhiễm môi trường hết sức nghiêm trọng. Mỗi năm, ngành công nghiệp phô mai
và casein thải ra 130 triệu tấn whey. Do những áp lực về vấn đề môi trường lên ngành
công nghiệp sữa, đồng thời hàm lượng lactose và các chất dinh dưỡng còn lại trong whey
khá cao; người ta đã bắt đầu nghiên cứu việc xử lý nguồn chất thải này theo những hướng
khác nhau. Chính vì nhận thấy hệ vi sinh vật trong hạt kefir có những nấm men có khả
năng lên men lactose, người ta đã chú ý đến hướng phát triển các sản phẩm xử lý dịch
whey sử dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir như: sản xuất cồn nhiên liệu, cồn thực phẩm,
thức uống lên men từ whey, sản xuất protein đơn bào… Trong đó, sản phẩm thức uống
lên men từ whey có độ cồn thấp đang được chú trọng.
Vì vậy, mục tiêu của đồ án là “Định danh hệ vi sinh vật trong hạt kefir bằng phương
pháp sinh học phân tử hiện đại và ứng dụng”, gồm các nội dung sau:

 Định danh hệ vi khuẩn và nấm men trong hạt kefir bằng phương pháp sinh học
phân tử hiện đại.
 Kỹ thuật cố định hệ vi sinh vật trong hạt kefir và ứng dụng.
 Ứng dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir để lên men thức uống có cồn từ whey.
 Tìm hiểu một số ứng dụng khác của hạt kefir.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR
1.1. Giới thiệu 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 độ 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 [27].

Hình 1.1. Núi Elbrus ở rặng núi Caucasus - nơi xuất phát của kefir và yoghurt [27].
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

4

Sản phẩm kefir thương mại đầu tiên được sản xuất từ sữa bò. Tuy nhiên, kefir cũng

được làm từ các loại sữa khác như cừu, dê, trâu Gần đây, người ta còn sản xuất kefir từ
sữa đậu nành [23]. Ngoài ra còn dòng sản phẩm kefir có vị ngọt được lên men với nước
trái cây.
Sản phẩm kefir được những người dân tộc Moslem ở Caucasian xem như một loại thuốc
có thể chữa rất nhiều loại bệnh vào khoảng thế kỉ 18.
Kefir cũng được sản xuất dưới những tên gọi khác nhau bao gồm kephir, kiaphur, kefyr,
kéfer, képhir, knopon, kepi và kippe [24].
Quá trình sản xuất kefir thủ công được mở rộng ở nhiều nước như Argentina, Đài Loan,
Bồ Đào Nha, Thỗ Nhĩ Kỳ và Pháp. Người ta không xác định được rằng tất cả các hạt kefir
có nguồn gốc từ một hạt ban đầu hay không, bởi vì các phân tích vi sinh của các mẫu từ
những khu vực khác nhau cho thấy thành phần vi sinh vật khác nhau.
FAO/WHO (2001) đã đưa ra định nghĩa của kefir dựa trên hai yếu tố: thành phần vi sinh
vật trong hạt kefir và trong sản phẩm cuối cùng. Giống được chuẩn bị từ hạt kefir, bao
gồm Lactobacillus kefiri và các loài khác nhau của giống Leuconostoc, Lactococcus và
Acetobacter phát triển trong một mối quan hệ chặt chẽ và đặc trưng. Hạt kefir cũng bao
gồm nấm men lên men lactose (Kluyveromyces marxianus) và nấm men không lên men
lactose (Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces unisporus, Saccharomyces exiguus)
[23].
Bảng 1.1. Thành phần của sản phẩm kefir.
Protein sữa (% w/w)

Chất béo (% m/m)
Acid tổng, biểu hiện bằng % acid lactic (%m/m)
Ethanol (% vol./w)
Tổng số vi khuẩn đặc trưng trong giống ban đầu
(cfu/g)
Nấm men (cfu/g)
Tối thiểu 2.8%

< 10

Tối thiểu 0.6%
Không yêu cầu
Tối thiểu 10
7


Tối thiểu 10
4
[23]
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

5

Hiện tại kefir là một trong những loại sữa lên men rất được yêu thích ở Nga. Ngoài ra
kefir cũng đang được sản xuất một số lượng lớn ở Tiệp Khắc, Phần Lan, Hungary, Na Uy,
Hà Lan, Thụy Điển, Thụy Sĩ, Đan Mạch, Mĩ, Pháp, Tây Đức, Canada và những nước ở
Nam Á [5].
1.2. Công dụng của sản phẩm kefir
1.2.1. Giá trị dinh dưỡng
Hàm lượng protein, chất béo và các chất khoáng có trong kefir phụ thuộc vào nguồn
nguyên liệu sữa làm ra nó; do đó, kefir vốn đã có giá trị dinh dưỡng cao mà nó còn được
xem như là một nguồn cung cấp protein và canxi. Keifr cũng được biết đến là một thực
phẩm ngon và dễ tiêu hóa, cho phép cơ thể hấp thụ một lượng lớn mà không ảnh hượng
xấu đến hệ vi sinh vật đường ruột.
Khả năng tiêu hóa: quá trình lên men kefir sẽ làm biến tính và thủy phân một số protein,
kết quả tạo ra những cấu trúc nhỏ giúp tiêu hóa dễ dàng trong điều kiện của dịch dạ dày
và dịch ruột. Kefir được dùng rộng rãi trong các bệnh viện và viện điều dưỡng ở các nước
thuộc khối Liên Xô cũ trước đây, là một phần trong khẩu phần ăn của các bệnh nhân mắc
các bệnh về hệ tiêu hóa, bệnh tăng huyết áp, bệnh thiếu máu cục bộ ở tim hoặc các bệnh
nhân bị dị ứng. Những bệnh nhân mắc bệnh lao phổi nên sử dụng kefir (250 mL/ngày) sẽ

kích thích sự tiết dịch và sự hình thành acid trong dạ dày. Kefir được khuyến cáo đặc biệt
là nên cho trẻ em và bệnh nhân mắc chứng kém tiêu hóa sử dụng.
Giá trị protein: một nghiên cứu được thực hiện trên chuột chứng minh rằng kefir có
những giá trị sinh học cao hơn trong sữa, nó được giải thích dựa trên sự tiêu hóa protein
tốt hơn cũng như các hoạt động chuyển hóa của vi khuẩn trong quá trình lên men; cả
lượng nitơ tổng và lượng nitơ phi protein trong kefir đều cao hơn trong sữa làm ra nó.
Kefir giúp tiêu tiêu hóa protein cao hơn yoghurt và cung cấp nhiều giá trị dinh dưỡng
hơn; một thí nghiệm chứng minh một công dụng khác của kefir là khả năng tái tạo các mô
ở gan chuột (70%), khi gan bị cắt bỏ một phần. Suốt quá trình lên men và bảo quản, lượng
amino acid trong kefir tăng lên, đặc biệt là lysine, proline, isoleucine, phenylalanine và
arginine. Vi khuẩn và nấm men được sử dụng để lên men kefir cũng làm biến đổi L-
amino acid tự do của protein trong sữa thành D-amino acid , đặc biệt là D-alanine, D-
leucine, D-aspartic acid và D-allo isoleucine.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

6

Sự chuyển hóa lactose: kefir chứa một hệ vi sinh vật đa dạng có khả năng hỗ trợ tiêu
hóa lactose. Những người không có khả năng tiêu hóa lactose là do thiếu enzyme β-
galactosidase (EC 3.2.1.23) trong ruột hoặc enzyme lactase, enzyme chịu trách nhiệm
thủy phân lactose thành glucose và galactose. Những sản phẩm sữa lên men mang lại
những hy vọng cho họ vì có một số vi sinh vật trong quá trình lên men tham gia vào quá
trình sản xuất enzyme lactase. So với các sản phẩm như yoghurt, sữa lên men từ
acidophilus và bifidus thì hàm lượng lactose trong kefir ít hơn sau 14 ngày lên men và
bảo quản.
Acid lactic được tìm thấy hầu hết trong các sản phẩn sữa lên men, kết quả hoạt động của
vi khuẩn lactic đồng hình và dị hình. Acid lactic có thể tồn tại ở dạng đồng phân L-(+) và
D-(-). L-(+) acid lactic thường được chuyển hóa trong cơ thể còn D-(-) acid lactic thì ít
được chuyển hóa trong cơ thể; đặc biệt sự vượt quá D-(-) acid lactic có thể dẫn đến sự mất
cân bằng các cơ chế chuyển hóa trong cơ thể. WHO khuyến cáo không nên sử dụng

những sản phẩm dinh dưỡng chứa nhiều D-(-) acid lactic; trong khi đó kefir chứa chủ yếu
là L-(+) acid lactic, còn tỷ lệ L-(+) acid lactic/D-(-) acid lactic trong yohgurt là 58:42
[24].
Hàm lượng vitamin: sữa bò được biết đến như môi trường hòa tan tốt nhất các vitamin,
ngoại trừ acid ascorbic và vitamin B
12
. Một số nghiên cứu đã định lượng các vitamin
trong kefir để xác định có sự thay đổi nào không giữa sữa lên men và sữa nguyên liệu,
nhưng những kết quả thu được thì không chắc chắn. Một trong những nghiên cứu đầu tiên
về vitamin B
12
trong kefir cho thấy rằng, cả trong giai đoạn lên men và ủ chín thì vitamin
B
12
đều giảm [24]. Alm đã sử dụng các hạt kefir thương mại để sản xuất kefir và kết quả
là lượng acid folic trong kefir tăng lên so với sữa ban đầu, nhưng nồng độ vitamin B
6
, B
12

và biotin giảm. Bossi và cộng sự đã sản xuất kefir trong phòng thí nghiệm, kết quả thu
được là lượng vitamin A, thiamin, riboflavin, nicotinamide và vitamin C giảm so với sữa
ban đầu. Kneifel và Mayer sử dụng 10 nguồn hạt kefir khác nhau thu được từ các gia đình
ở Áo, sản phẩm kefir làm tăng pyridoxine (9/10), vitamin B
12
(5/10) và acid folic (7/10)
so với nguồn sữa bò ban đầu. Hầu hết các mẫu kefir có lượng acid folic cao hơn 20% so
với lượng acid folic có trong sữa nguyên liệu. Lượng thiamin (8/10), riboflavin (10/10),
niacin (8/10), acid pantothenic (7/10) và acid orotic hoặc vitamin B
13

(9/10) trong sản
phẩm kefir thì thấp hơn so với sữa ban đầu. Khi so sánh các nguồn nguyên liệu sữa khác
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

7

nhau (bò, cừu, dê và ngựa), kefir lên men từ sữa cừu thì lượng thiamin, pyridoxine và acid
folic tăng cao nhất; trái lại, kefir lên men từ sữa dê thì lượng thiamin, riboflavin, vitamin
B
12
, niacin, acid pantothenic và acid orotic giảm nhiều nhất. Nguồn nguyên liệu sữa ảnh
hưởng đến sự phát triển của các vi sinh vật trong kefir dẫn đến những thay đổi về lượng
vitamin trong kefir. Ngoài ra, lượng protein tổng trong kefir có thể tăng lên nếu sữa ban
đầu có bổng sung muối natri caseinate; một số vi khuẩn được bổ sung vào môi trường
nuôi cấy ban đầu cũng giúp làm tăng lượng acid folic và vitamin B
12
[24]. Như vậy, sản
phẩm kefir có chứa rất nhiều vitamin B
1
,vitamin B
12
, acid folic và vitamin K so với sữa
nguyên liệu ban đầu, đây là nguồn biotin rất tốt giúp cho sự đồng hóa các loại vitamin B
khác cho cơ thể. Vì thế mà kefir giúp cơ thể giảm đi sự lão hóa của tế bào da, cung cấp
nguồn năng lượng và kéo dài tuổi thọ cho con người [53].
1.2.2. Sản phẩm probiotic tự nhiên
Kefir là một sản phẩm probiotic tự nhiên. Probiotic là thực phẩm chứa vi sinh vật sống,
có lợi cho sức khỏe [50]. Theo một vài định nghĩa khác, một sản phẩm probiotic là một
sản phẩm có chứa vi sinh vật sống mang lại những ảnh hưởng có lợi cho vật chủ bằng
cách tăng cường sự cân bằng của hệ vi sinh vật, các vi sinh vật này thường được sử dụng

trong các sản phẩm sữa lên men. Thuật ngữ probiotic được sử dụng vào năm 1965 khi nó
được định nghĩa cho bất kì vật chất hay vi sinh vật nào tham gia vào sự cân bằng của hệ
vi sinh vật đường ruột, ban đầu là cho các vật nuôi. Vào đầu thế kỉ 20, Metchnikoff đã
đưa ra định nghĩa của ông về probiotic (1907) và ông đã tin rằng sự phân bố của hệ vi
sinh vật phức tạp trong ruột kết có ảnh hưởng bất lợi tới vật chủ vì chúng sinh ra các độc
tố cho cơ thể. Sau đó, người ta đã xem xét lại quan điểm này và cho rằng việc cung cấp vi
sinh vật sống bổ sung cho cơ thể mang lại nhiều lợi ích cho con người. Kể từ đó, các sản
phẩm sữa lên men trở thành nguồn thực phẩm thông dụng. Gần đây, probiotic được định
nghĩa là “những sinh vật sống trong đường ruột với một số lượng nhất định nào đó, mang
lại nhiều lợi ích sức khỏe ngoài những giá trị dinh dưỡng vốn có của nó” [51].
Như vậy, ta thấy không phải bất kì sản phẩm lên men nào có chứa vi khuẩn lactic cũng
được xem là sản phẩm probiotic, chỉ một số ít vi khuẩn được xếp vào nhóm này. Trong số
đó, kefir có chứa hai loài vi khuẩn lactic là Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus
casei. Tuy mật độ vi sinh vật hai loài này chưa phải là cao so với một số sản phẩm
probiotic khác nhưng với việc sản xuất kefir từ các chế phẩm giống đông khô, hay lên
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

8

men từ hệ vi sinh vật tự do và cố định tái tạo hạt kefir nhân tạo, ta hoàn toàn có thể chủ
động nâng cao chất lượng probiotic của dòng sản phẩm này. Kefir chứa nhiều vi khuẩn
hoạt động, các vi khuẩn này cộng sinh thành một hệ vi sinh vật trong đó có nhiều giống vi
sinh vật có khả năng chống lại các vi sinh vật gây bệnh khác, phục hồi hệ vi sinh vật
đường ruột và hỗ trợ hệ tiêu hóa [51].
1.2.3. Thực phẩm chức năng
Hệ vi sinh vật có trong kefir phát triển cực mạnh trong môi trường bơ sữa, chúng sử
dụng lactose và protein tạo ra những sản phẩm mà con người có thể dễ dàng tiêu hóa và
sử dụng [53]. Hệ vi sinh vật này sẽ giúp tăng cường tiêu hóa và sử dụng protein bằng cách
phân cắt trước các protein thành các peptide có hoạt tính sinh học. Ví dụ như tryptophan,
một amino acid cần thiết cho cơ thể có rất nhiều trong kefir, đã được biết đến với khả

năng giảm căng thẳng cho hệ thần kinh [51, 53]. Hệ vi sinh vật trong kefir cũng chuyển
hóa lactose và cung cấp enzyme lactase cho dạ dày, nhờ đó mà những người không có
khả năng tiêu hóa lactose có thể sử dụng được kefir. Ngoài ra, kefir còn có tác dụng cải
thiện hệ miễn dịch [23, 24].
Kefir còn loại trừ các chất độc không mong muốn trong cơ thể, ngăn ngừa sự oxy hóa.
Kefir còn giúp giảm cholesterol trong máu, kích thích hệ miễn dịch tạo ra kháng thể, giúp
giảm stress và giảm căng thẳng do có độ rượu nhẹ [51].
Đây là một sản phẩm cao cấp hơn yoghurt bởi vì yoghurt được làm trong thời gian
ngắn, chứa ít vi khuẩn có hoạt tính mạnh. Hệ vi khuẩn trong yoghurt sẽ giảm dần vài ngày
trong hệ tiêu hóa. Còn kefir thì chứa nhiều hệ vi sinh vật probiotic hơn, hơn thế nữa
những vi sinh vật có mặt trong kefir được tạo từ một chuỗi vi sinh vật có hoạt tính rất
mạnh, các chủng vi sinh vật này sẽ giúp tiêu diệt hay bất hoạt các vi sinh vật gây bệnh
[53].
Ngày nay, kefir thường được những người dị ứng với lactose sử dụng thay thế cho
nguồn các sản phẩm từ sữa. Ngoài ra, nó còn thường được các bà mẹ bổ sung cho trẻ sơ
sinh nhằm hỗ trợ cho hệ hoạt động của hệ tiêu hóa trẻ em. Vậy kefir là một sản phẩm
probiotic tự nhiên, là thực phẩm chức năng có giá trị dinh dưỡng cao cũng như đem lại
nhiều lợi ích cho sức khỏe.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

9

Bảng 1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng trong 100g kefir.
Năng lư
ợ
ng

65 kcal
Thành ph
ầ

n khoáng (g)

Chất béo (%) 3.5 Ca 0.12
Protein (%) 3.3 P 0.1
Lactose (%) 4.0 Mg 12
Nước (%) 87.5 K 0.15
Natri 0.05 Chloride 0.1
Acid sữa (g) 0.8
Y
ế
u t
ố

vi lư
ợ
ng

Rượu (g) 0.9 Fe (mg) 0.05
Acid lactic (g) 1 Cu (µg) 12
Cholesterol (mg) 13 Mn (µg) 5
Photphate (mg) 40 Zn (mg) 0.36
Molip (mg) 5.5
Thành ph
ầ
n

t
ạ
o mùi thơm

Amino acid c
ầ
n thi
ế
t

Acetaldehyd
Tryptophan 0.05 Diacetyl
Phenyalanin 0.35 Acetoin
Leucine 0.34
Vitamin

Isoleucine 0.21 E 0.11
Threonine 0.17 D 0.08
Lysine 0.27 B6 0.05
Valine 0.22 B2 0.17
Vitamin

C 1
A 0.06 B1 0.04
Carotene 0.02 B12 0.05
[53]
1.3. Hạt kefir
1.3.1. Đặc điểm
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

10


Hình 1.2. Hạt kefir [9, 59].

A – Hạt kefir khô B – Hạt kefir tươi
Trong sản xuất kefir, người ta sử dụng tổ hợp giống vi sinh vật dưới dạng hạt kefir. Hạt
kefir có dạng thùy, hình dạng không ổn định, màu sắc từ trắng đến vàng nhạt, nhớt nhưng
kết cấu rắn chắc, hạt thường kết thành chùm tương tự như một bông cải nhỏ, dài 1-3 cm,
với đường kính trung bình 0.3-2 cm [23, 24]. Thành phần hóa học hạt kefir bao gồm 89-
90% nước, 0.2% lipid, 3% protein, 6% đường (chủ yếu là polysaccharide) và 0.7% chất
tro [24]. Hạt kefir là phức hệ vi sinh vật gắn với nhau bởi protein và polysaccharide.
Giống này bao gồm vi khuẩn lactic (Lactobacilli, Lactococci, Leuconostoc ) và nấm
men. Đôi khi, còn tìm thấy vi khuẩn Acetobacter aceti và Acetobacter racens cùng với
các vi sinh vật khác tổ chức thành khối cầu vi sinh vật. 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, Shigella. Các
chủng vi khuẩn trong hạt kefir có một vũ khí đắc lực là bacteriocin có khả năng ức chế và
tiêu diệt dần nhóm vi khuẩn gây bệnh với cơ chế tác động lên thành tế bào [44].
Hạt được giữ bằng cách chuyển chúng hằng ngày vào trong sữa và khi hạt phát triển
chừng khoảng 20 giờ thì nó sẽ tăng khối lượng 25%. Hạt phải được tăng sinh theo cách
này để giữ khả năng phát triển của chúng, bởi vì những hạt cũ và khô thì khó hoặc không
thể tăng sinh được [23].
Sự thay đổi của hạt: Tăng sinh hạt trong sữa và bảo quản chúng trong vòng 3 tháng ở
nhiệt độ phòng hoặc ở 4°C đều làm thay đổi thành phần vi sinh vật trong hạt. Hơn nữa,
khi rửa hạt trong nước cũng làm giảm khả năng phát triển của hạt; các công ty sản xuất
hạt kefir thương mại thì hạt kefir giữ được sự phát triển tốt là nhờ vào việc cấy chuyền và
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

11

chỉ nên thay thế hạt nếu khả năng lên men của hạt bị suy giảm. Bảo quản ở nhiệt độ thấp
là cách tốt nhất để duy trì hạt trong thời gian dài, bảo quản hạt ở -80°C hay -20°C trong
120 ngày thì hạt không bị thay đổi các đặc tính lên men so với hạt không được bảo quản.
Tuy nhiên, hạt bảo quản ở -4°C thì không sản xuất ra được hạt kefir đạt tiêu chuẩn sau

quá trình rã đông. Tăng sinh kefir trong sữa đậu nành thì kefir đạt kích thước nhỏ hơn hạt
kefir được tăng sinh trong sữa bò [23].

Hình 1.3. Hạt kefir dưới kính hiển vi điện tử quét [23].
Sự phân bố của vi sinh vật trong hạt kefir gần như không đổi theo thời gian, mặc dù
những thay đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến tính chất lưu biến của sản phẩm. Các phân
tích cho thấy thành phần vi sinh vật trong bản thân hạt, trong dịch hoạt hóa (mother
culture) và trong sản phẩm cuối cùng không giống nhau. Điều này giải thích một phần tại
sao quá trình sản xuất kefir nên bắt đầu từ hạt, bởi vì sản phẩm cuối cùng có số lượng và
tỷ lệ vi sinh vật không giống như trong hạt.
Bảng 1.3. Số lượng vi sinh vật (log cfu/g) trong hạt kefir, dịch hoạt hóa và kefir.

Lactococci

Lactobacilli

N
ấ
m men

H
ạ
t kefir

Dịch hoạt hóa
Kefir
7.37
8.43
8.54
8.94

7.65
7.45
8.30
5.58
5.24
[23]
Hình 1.4 là các dạng khác nhau của hạt kefir từ dạng miếng mỏng (Hình 1.4a) đến dạng
cuộn (Hình 1.4b, c) và dạng bông cải nhỏ (Hình 1.4d, e, f).
Những cấu trúc này đều co giãn và tương đối dai. Cấu trúc được mô tả trong hình 1.4
cho là hạt kefir được phát sinh từ các cấu trúc dạng cuộn, hay dạng miếng có bề mặt
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

12

phẳng với các nếp gấp cuộn xảy ra tiếp sau đó là do bởi sự tăng độ dày khi nhân đôi số
lượng vi sinh vật và tích lũy các carbohydrate không tan. Dưới kính hiển vi điện tử quét,
Lactobacilli chiếm ưu thế ở bên ngoài hạt kefir và nấm men ở trung tâm hạt kefir, nhưng
do quá trình cuộn thì đôi khi bề mặt bên ngoài lại trở thành bên trong. Do đó người ta
mong đợi rằng dưới kính hiển vi điện tử truyền suốt có thể phát hiện các vi khuẩn
Lactobacilli dạng cong dài chiếm ưu thế ở bên trong cấu trúc hạt kefir [46, 54].

Hình 1.4. Đặc điểm hình thái của một số hạt kefir [54].
1.3.2. Hệ vi sinh vật trong hạt kefir
Hạt kefir là phức hệ vi sinh vật gắn với nhau bởi chất polisacharide, phức hệ này được
cho vào sữa để sản xuất thức uống kefir. Thông thường, sau quá trình lên men người ta
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

13

thực hiện quá trình thanh trùng; vì vậy, nấm men và vi khuẩn sống vẫn tồn tại trong sản

phẩm kefir. Để hiểu được quá trình lên men cũng như đánh giá được những lợi ích sức
khỏe của sản phẩm kefir, các nhà khoa học đã nghiên cứu rất nhiều về hệ vi sinh vật trong
hạt và trong sản phẩm. Quá trình phân lập và định danh vi sinh vật trong hạt kefir và trong
kefir phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn môi trường phân lập phù hợp.
Các vi khuẩn chính trong hạt kefir thuộc 4 giống: Lactobacilli, Lactococci, Leuconostoc
và Acetobacter. Acetobacter cũng thường được đề cập tới, nhưng cũng có nhiều nghiên
cứu không nhắc đến giống vi sinh vật này trong hạt kefir. Một vài nhóm nghiên cứu còn
đặt vấn đề liệu Acetobacter có phải là vi sinh vật tạp nhiễm trong hạt kefir hay không
[23]. Nhóm nghiên cứu của Farnworth đã xác định được sự hiện diện của Acetobacter
trong hạt kefir với số lượng rất ít, điều này giải thích tại sao nhiều nhóm nghiên cứu khác
không thể phát hiện ra chúng [24].
Nhóm vi khuẩn Lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật trong hạt, chúng
gồm những loài ưa ấm và ưa nhiệt. Nhóm Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào. Nấm
men chiếm 5-10% trong tổng số vi sinh vật trong hạt bao gồm những loài lên men hoặc
không lên men được đường lactose [5].
Mật độ nhóm vi khuẩn lactic Lactobacilli đạt 10
8
-5x10
9
(cfu/g) gồm nhóm lên men
đồng hình và dị hình. Nhóm vi khuẩn lactic Lactococcus và Leuconostoc với mật độ 10
8
-
10
9
(cfu/g) và nấm men với mật độ 10
6
– 10
8
(cfu/g) gồm nhóm nấm men có khả năng

chuyển hóa đường lactose và nhóm nấm men không có khả năng chuyển hóa đường
lactose. Ngoài ra, một số nghiên cứu còn phát hiện sự hiện diện của nhóm vi khuẩn
Acetobacter với mật độ 10
5
-10
6
(cfu/g). Tỉ lệ vi khuẩn lactic : nấm men thường đạt là
250:1.
Hệ vi sinh vật trong hạt kefir xuất xứ từ các nguồn gốc khác nhau thì khác nhau, thậm
chí cùng một vùng nhưng khi hạt kefir được thu nhận từ các nhà khác nhau cũng có hệ vi
sinh vật khác nhau, mật độ vi sinh vật khác nhau.
Ngoài ra, sự phân bố hệ vi sinh vật trên hạt kefir cũng rất phức tạp, có sự khác biệt giữa
vùng này và vùng khác, cũng như giữa bên trong và bên ngoài hạt. Điều đó được thể hiện
qua một số hình ảnh minh họa ở hình 1.5.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

14

Có sự khác biệt về sự phân bố nấm men và Lactobacilli. Ở vùng nấm men chiếm ưu thế
thì có ít Lactobacilli và ở vùng Lactobacilli chiếm ưu thế thì có ít nấm men. Nấm men
không phân bố dày đặc ở bên ngoài hạt kefir, chủ yếu tồn tại ở bên trong hạt. 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 [23].

Hình 1.5. Quan sát bên ngoài và bên trong hạt kefir dưới kính hiển vi điện tử quét [56]
A, C. Bên trong hạt kefir B, D. Bên ngoài hạt kefir

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

15

Bảng 1.4. Trình bày tóm lược hệ vi sinh vật thường phân lập được trên hạt kefir có nguồn
gốc khác nhau.
NẤM MEN
Brettanomyces anomalus
Candida kefir
Candida pseudotropicalis
Candida rancens
Candida tenuis
Candida inconspicua
Candida maris
Candida lambica
Candida tannotelerans
Candida valida
Debarryveromyces lactis
Kluyveromyces lactis
Kluyveromyces bulgaricus
Kluyveromyces marxianus
Issatchenkia occidentalis
Pichia fermentans
Saccharomyces subsp. torulopsis holmii
Saccharomyces carlsbergensis
Saccharomyces uniporus
Saccharomyces lactis
Saccharomyces globosus
Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces exiguous
Saccharomyces dairensis
Torulaspora delbrueckii
Zygosaccharomyces rouxii
ACETOBACTER
Acetobacter aceti
Acetobacter rasens
Acetobacter pasteurianus
MỘT SỐ GIỐNG VI SINH VẬT KHÁC
Micrococcus sp.
Bacillus subtilis
Escherichia coli
LACTOBACILLACEAE
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus brevis
Lactobacillus casei
Lactobacillus casei subsp. rahmnosus
Lactobacillus casei subsp.
pseudoplantarum
Lactobacillus paracasei subsp. paracasei
Lactobacillus cellobiosus
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis
Lactobacillus fructivorans
Lactobacillus helveticus subsp. lactis
Lactobacillus hilgardii
Lactobacillus kefiri
Lactobacillus kefiranofaciens subsp.
kefirgranum

Lactobacillus kefirgranum
Lactobacillus parakefir sp.
Lactobacillus lactis
Lactobacillus plantarum
STREPTOCOCCACEAE
Lactococcus lactis subsp. lactis
Lactococcus lactis subsp. lactis blovar
diacetylactis
Latococcus lactis subsp. cremoris
Streptococcus lactis
Streptococcus salivarius subsp.
thermophilus
LEUCONOSTOCACEAE VÀ
ENTEROCOCCACEAE
Enterococcus durans
Leuconostoc cremoris
Leuconostoc mesenteroides

[5, 24]

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KEFIR VÀ HẠT KEFIR

16

1.3.2.1. Thuyết cộng sinh
Hệ vi sinh vật trong kefir là một ví dụ minh chứng cho tính cộng sinh của vi sinh vật.
Mối quan hệ cộng sinh của hệ vi sinh vật trên hạt kefir được minh họa trong một số
nghiên cứu sau đây:
Tính cộng sinh giữa vi khuẩn lactic và nấm men được thể hiện rõ rệt trong thí nghiệm
nuôi cấy chúng độc lập. Khi chúng được tách rời như những giống thuần chủng thì không

thể phát triển trong sữa hay hoạt tính lên men có thể giảm ngay so với khi nuôi cấy tổ
hợp. Lactobacillus kefir phát triển tốt hơn khi có nấm men Candida kefir được bổ sung
vào sữa. Sự hiện diện của nấm men trong hỗn hợp với nhiệt độ lên men là 21-23
0
C thúc
đẩy sự phát triển Streptococci dị hình tạo các hợp chất thơm. Sự phát triển của vi khuẩn
lactic thúc đẩy sự phát triển của nấm men và vi khuẩn acetic. Nấm men đóng vai trò quan
trọng trong sản phẩm sữa lên men, chúng cung cấp một số chất dinh dưỡng cần thiết cho
sự phát triển như amino acid và vitamin, thay đổi pH, tạo CO
2
, ethanol. Nấm men trong
kefir thì ít được nghiên cứu hơn vi khuẩn trong kefir, mặc dù rõ ràng nấm men cung cấp
môi trường phát triển cho vi khuẩn và sản phẩm chuyển hóa đóng góp vai trò tạo hương
vị và cảm quan cho sản phẩm. Tính chất của nấm men trong kefir rất đa dạng; ví dụ, một
số loại nấm men thì có khả năng lên men lactose, trong khi đó một số thì không. Một số
thì hiện diện bên ngoài hạt kefir còn một số thì nằm sâu bên trong. Nấm men hiện diện ở
những vị trí khác nhau của hạt kefir có thể chúng thực hiện các quá trình lên men khác
nhau [39, 41].
Trong kefir, nấm men là yếu tố chìa khóa của quá trình lên men, nó tạo ra tính chất đặc
trưng cho sản phẩm kefir và ngay cả khi số lượng nấm men trong sản phẩm cuối cùng ít
hơn trong hạt, chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh vật
trong hạt.
Tuy vậy, sự phát triển của nấm men không được kích thích ở những nơi vi khuẩn có
mặt. Khi hai loại này được cấy chung với nhau, lượng acid lactic, glycerol và ethanol tăng
lên. Sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn phân lập từ hạt kefir tăng lên nếu ta bổ sung
dịch chiết nấm men vào môi trường nuôi cấy, cho thấy nấm men trong hạt kefir là yếu tố
cần thiết cho sự toàn vẹn và khả năng sống sót của hệ vi sinh vật trong hạt kefir. Các
vitamin, amino acid và một số yếu tố cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn được sản