Báo cáo tiểu luận quá trình lên men lactic và ứng dụng

LÊN MEN LACTIC & ỨNG DỤNG


I. MỞ ĐẦU


I.1. Định nghĩa
•
•
•

Là sự chuyển hoá đường thành acid lactic trong điều kiện không có oxy nhờ các vi khuẩn lactic.
Vi khuẩn lactic Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc
Lên men lactic

– Lên men lactic đồng hình: đa số là acid lactic, chỉ một
phần nhỏ pyruvate được decacboxyl hóa → acid acetic,
ethanol, và CO2…
CH3COCOOH + NADH2 → CH3CHOHCOOH + NAD+
– Lên men lactic dị hình: 40% acid lactic, 20% acid
succinic & ethanol, 10% acid acetic, 20% các chất khí…
C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2 + ATP

•

ƯD: sản xuất acid lactic, sữa chua, phomat, nem chua, muối chua rau quả...


EMP

Lactate dehydrogenase

Lên men lactic đồng hình
•

Sự lên men tạo sản phẩm chính là acid
lactic (chiếm từ 90-98%) sản phẩm phụ là
ethanol, acid acetic, CO2…

•

Các chủng vi khuẩn tham gia vào quá trình này chủ
yếu là 2 giống:

– Lactobacterium
(trực
khuẩn) các loài điển hình:
• Lactobacterium casei (ưa nóng,
to 40-45oC)
• Lactobacterium plantarum (ưa
ấm, to 30oC)

– Streptococcus
khuẩn):

(liên

• Streptococcus cremoric
• Streptococcus thermophilus
• Streptococcus lactic

cầu


Lên men lactic dị hình
•
•
•

Sự lên men tạo sản phẩm đa dạng ngoài acid lactic còn hàng loạt các sản phẩm khác với tỷ lệ khá cao: acid
lactic 40%, acid succinic và ethanol 20%, acid acetic 10%, các chất khí 20%.
Đường chuyển hóa theo con đường PP
Các chủng điển hình:

– Bacterium coli
– Bacterium aerogenes
– Lactobacillus brevis
– Leuconostoc mesenteroides


I.2. Vi sinh vật
•
•
•
•

1780 Schaele (Thụy Điển), lần đầu tiên tách được acid
lactic từ sữa bò chua.
1857 Pasteur, CM sự lên men sữa chua là do nhóm vi
khuẩn lactic.

•
•

1878 Lister, phân lập thành công vi khuẩn lactic,
Streptococcus lactis.

•

Về sau, các nhà khoa học liên tiếp phân lập được nhiều
loài vi khuẩn lactic khác nhau.

•

Các vi khuẩn lactic
Lactobacteriaceae.

được

xếp

chung

vào

họ

Các giống quan trọng nhất: Lactococcus, Streptococus
(hình cầu), Lactobacillus (hình que), Leuconostoc,
Bifidobacterium (hình gậy)…

Về hình thái, nhóm vi khuẩn này không đồng nhất: hình
cầu, hình que ngắn, hình que dài…
Về sinh lý, lại tương đối đồng nhất: là VK Gram (+), không
tạo bào tử, hầu hết không di động.


Lactobacillus acidophilus
Leuconostoc mesenteroides

Lactococcus lactis

Streptococus

Bifidobacterium longum

Lactobacillus


•
•

Sinh sản, vô tính
Môi trường dinh dưỡng, giàu chất dinh dưỡng & đầy đủ các yếu tố sinh trưởng.

– Cacbon: đường đơn, đường đôi (lactose)
– Nitơ: hữu cơ (acid amin, peptid…), NH4+ (một
vài giống)
– Khoáng & yếu tố sinh trưởng: vitamin, purine,
pyrimidine

•

Sinh trưởng

•

Trao đổi năng lượng:

– pH 5,3-8,8 (có thể sống được ở pH thấp 2,9-3,2)
– Nhiệt độ 3oC, 30-45oC, 50oC (ưa ấm hoặc ưa
nhiệt)
– Trong điều kiện không có oxy: quá trình lên men
lactic gồm 2 kiểu lên men:
• Đồng hình (EMP): chủ yếu tạo acid lactic
• Dị hình (PP): tạo ra một lượng tương đương acid lactic, ethanol, acid
acetic, CO2.

– Trong điều kiện có oxy: ức chế hoạt tính trao đổi
chất của vi khuẩn không thực hiện quá trình hô
hấp hiếu khí vì không có cytochrome.


I.3. Ứng dụng
•

Sản xuất acid lactic (Lactococus lactis), dextran (Leuconostoc mesenteroides)…

•

Sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống: nem chua, xúc xích lên men, muối chua rau quả, muối cà,
sữa chua (yaourt), phô mai…


II. SẢN XUẤT YOGURT


•

Lên men lactic được sử dụng rộng rãi trong chế biến sữa → SP sữa chua, phômai,… vừa tăng giá trị dinh
dưỡng, vừa có tính chất chữa bệnh (bệnh đường ruột), vừa còn có tác dụng bảo quản lâu hơn.

•

Sữa chua: là SP lên men lactic từ sữa bò tươi (hay sữa động vật khác, sữa bột… có độ đường 8-10%) →
thanh trùng → hạ đến nhiệt độ ấm.


Sự thay đổi các thành phần sữa trong quá
trình chế biến
•

Sự thay đổi đường sữa:

– Lactose → acid malic, acid acetic, acid lactic,
acid propionic

•

Sự thay đổi protein sữa:

– Acid hữu cơ làm giảm pH sữa → pH = pI casein
→ quá trình tách Ca ra khỏi casein → sữa bị
vón cục lại (đông tụ).
– Nếu tiếp tục lên men → casein sẽ bị phân hũy
→ pepton, acid amin, khí H2S, NH3…




Casein
•
•

Casein là một phosphoprotein (có chứa gốc a.phosphoric),
Trong sữa, casein tồn tại ở dạng canxi caseinate + canxi phosphate → phức canxi phosphate caseinate
(micelle).


Quá trình lên men tạo sữa chua
•

Đông tụ sữa:

– Sữa → thanh trùng
Pasteur
72-76°C/1520’ → làm nguội 4050°C → cấy giống vào
→ lên men 29-35°C/812h → pH giảm →
đông tụ sữa.
– Dựa vào cục đông

(đặc,
đồng
nhất,
không có hiện tượng
nước – sữa tách rời
nhau) và độ chua của
sữa (60-80oT) → kết
thúc quá trình lên men
– đưa vào tủ lạnh.

•

Ủ chín: kết thúc lên men, dịch lên men chuyển sang điều kiện lạnh 68°C/12-14h.

– Quá trình lên men lactic xảy ra
yếu sữa tiếp tục đông tụ,
– Lipid trong sữa trở nên rắn,
– Nước tự do liên kết với protein
→ sữa đông đặc thêm,
– Xảy ra các quá trình tạo hương
→ sữa có mùi đặc trưng. Sự
hình thành các chất thơm trong
sữa chua là do Streptococcus,
Lactobacillus → acetaldehyde –
tạo hương đặc trưng.
– Vi khuẩn sinh hương
S.diacetilactic → diacetyl, mùi
dễ chịu. Thường kết hợp với
S.lactic và S.cremoris
– Có thể bổ sung thêm hương

tổng hợp hoặc trái cây tự nhiên
→ tăng thêm hương vị.


Live lactic acid bacteria in yogurt

Casein
micelles –
modified by
bacteria
so they stick
together
and form
yogurt

Structure of mature yogurt

Yogurt has
different
texture than
cheese
because the
micelle
distribution is
different


Sữa chua (Việt Nam)
•
•

•

Nguyên liệu: sữa bột gầy, sữa tươi, đường, các gia vị.
VSV: Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus.
Yêu cầu thành phẩm: loại kem đặc, vị chua, ngọt, pH 4,4-4,5; độ acid (acid lactic 0,85-0,95%), calo 50,
protein 3,5-4%, lipid 2-3% trong 100g sản phẩm.

•
•

o
o
Thời hạn sử dụng: 2 tuần 4-6 C, 1 tuần 8 C
Sản xuất: công nghiệp 10%, gia đình 90%


Sữa

Thanh trùng 85oC/30’

Để nguội xuống 42oC
Cấy VK gây chua
Lên men ở 42-45oC/34h
Ủ chín 8-10oC/1-2
ngày

Sữa chua


Yoghurt (Úc)

Sữa đã
được
chuẩn hóa

Thanh trùng
ở 90oC/30’

Khuấy đều
Để nguội xuống 43oC
Cấy giống (3-5%)
Lên men ở 43oC/3-6h,
pH 4,7 kết thúc
Làm lạnh 4oC, pH đạt
4,1-4,3
Trộn nước hoa quả
YOGHURT


•

Yêu cầu thành phẩm:

– Dạng lỏng, màu kem (phụ thuộc nước hoa quả),
– Mùi chua (acid lactic), mùi hoa quả cho vào,
– Nước 80-86%, Ca 180mg, calo 62, lipid 1,5g; protein
5g, lactose 4,6g; galactose 1,6g; Vit.A 12mg, Vit.B1
65mg, Vit.B2 270mg trong 100g sản phẩm, pH 4,1-4,3.

•
•

VSV: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus.
Thời hạn sử dụng: 3-6 tuần.


Dadhi, Dahi (Bangladesh)
•
•
•
•
•

Nguyên liệu: sữa bò 95–100%, đường 0–5%
VSV: Lactobacillus sp., Streptococcus sp.
o
o
Cách làm: sữa → đun sôi → làm nguội đến 45 C → cấy VK lactic → lên men 37-42 C/6-12h, pH 3,5-5.
Yêu cầu thành phẩm: dung dịch màu trắng hoặc kem, vị chua ngọt; pH 3,5-5.
Thời hạn sử dụng: dưới 24h.


Curd (Srilanka)
•
•
•
•
•

Nguyên liệu: sữa bò hay sữa trâu đậm đặc 100%
VSV: Lactobacillus, Streptococcus.

o
o
Cách làm: sữa → đun sôi/24h → làm lạnh đến 30 C → cấy giống vào → lên men 30 C/24h.
Yêu cầu thành phẩm: dạng kem đặc, vị acid nhẹ.
Thời hạn sử dụng: phụ thuộc vào điều kiện bảo quản và tàng trữ.