Nghiên cứu sản xuất nước dừa KEFIR có bổ sung nha đam

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với sự phát triển của Công nghiệp hóa hiện đại hóa, con người
đang dần trở thành một cổ máy làm việc không biết nghỉ. Họ ngủ 5 giờ/ngày, thời
gian dành hết cho công việc, thậm chí không có thời gian để ăn. Thức ăn nhanh, cà
phê được ưa chuộng và thuận tiện nhất. Kết quả là, sức lực cạn kiệt, thần kinh căng
thẳng mệt mỏi, cơ thể dễ bị lão hóa, tăng huyết áp, bị ung thư và thấy rõ nhất là
đường ruột của họ có vấn đề.
Kefir là sản phẩm có từ lâu đời. Nó đươc xem là quà tặng mà đấng tối cao Alah
bạn tặng cho con người. Sản phẩm kefir là kết quả quá trình lên men của vi khuẩn
lactic và nấm men. Sản phẩm có vị chua của acid lactic, mùi thơm nhẹ của rượu,
diacetyl,…. Khi sử dụng sản phẩm kefir thường xuyên sẽ giúp ổn định hệ tiêu hóa,
kích thích tiêu hóa, giảm cholesterol, giúp cơ thể khỏe mạnh và tinh thần thoải mái,
tránh mắc các bệnh ung thư,…. Mặt khác còn cung cấp một nguồn dinh dưỡng thiết
yếu cho cơ thể như chất khoáng, vitamin,…cho bạn có một làn da tươi trẻ, mịn
màng.
Chính những giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir, mà sản phẩm này rất được ưa
chuộng trên thế giới. Hiện nay, ở nước ngoài có rất nhiều sản phẩm lên men từ hạt
kefir, như: sữa động vật, nước trái cây, nước dừa, sữa dừa, sữa đậu nành,…, nhưng ở
Việt nam sản phẩm này còn quá xa lạ. Trên thị trường ở nước ta, chỉ có sữa chua
kefir lên men từ sữa bò mà thôi, nhưng sản phẩm này cũng tiêu thụ rất ít. Để góp
phần thay đổi thói quen của người tiêu dùng và làm đa dạng phong phú sản phẩm lên
men từ kefir. Em sẽ thử nghiệm kefir trên môi trường nước dừa với sự có mặt của
nha đam, đây là hai nguyên liệu rất phổ biến ở Việt nam và mang giá trị dinh dưỡng
cao. Mong rằng đề tài Nghiên cứu sản xuất nước dừa kefir có bổ sung nha đam sẽ
được đưa vào sản xuất và sản phẩm được người tiêu dùng lựa chọn.

1

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

1.2. Mục đích nghiên cứu
Sản phẩm kefir được nghiên cứu chế biến ở phòng thí nghiệm với mục đích:
 Xác định nguyên liệu tốt nhất để lên men.
 Xác định nồng độ chất khô hòa tan thích hợp trong nguyên liệu để lên
men.
 Xác định tỉ lệ men giống thích hợp dùng trong quá trình lên men.
 Xác định độ chua thích hợp cho quá trình lên men và sản phẩm.
 Xác định tỉ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm sau lên men.
 Xác định thời gian bảo quản thích hợp cho sản phẩm

2

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về nước dừa

2.1.1. Thành phần nước dừa [13], [14]
Nước dừa là nguyên liệu chính của quá trình lên men tạo sản phẩm. Chúng ta có
thể sử dụng nguyên liệu là nước dừa non hoặc nước dừa già.

Hình 2.1: Trái dừa [37]

3

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nước dừa theo Satyavati Krishnankutty 1987.
Nước dừa già

Nước dừa non

(Mature Coconut Water)

(Tender Coconut Water)

Tổng hàm lượng chất rắn %

5.4

6.5

Đường khử (%)

2

4.4

Chất khoáng (%)

0.5

0.6

Protein (%)

0.1

0.01

Chất béo (%)

0.1

0.01

pH

5.2

4.5

K (mg%)

247

290

Na (mg%)

48

42

Ca (mg%)

40

44

Mg (mg%)

15

10

P (mg%)

6.3

9.2

Fe (mg%)

79

106

Cu (mg%)

26

26

 Đường
Gồm đường glucose, maltose và sucrose, trong đó glucose và fructose đóng vai
trò quan trọng trong thành phần của nước dừa.
Nồng độ đường trong nước dừa tăng từ 1.5% đến 5.5% trong những tháng đầu
tiên của quá trình chín dừa và giảm dần xuống còn khoảng 2% khi dừa chín hoàn
toàn.
Thành phần đường trong nước dừa non chủ yếu là glucose, fructose (đường khử)
và saccharose (đường không khử) chỉ xuất hiện khi dừa già và khi dừa chín hẳn thì
có đến 90% tổng hàm lượng đường là saccharose. Ở nước dừa thì nồng độ đường
khử và các chất dinh dưỡng đạt đến nồng độ cao nhất (ngoại trừ S) vào khoảng tháng
thứ 8.

4

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

 Chất khoáng
Chất khoáng trong nước dừa gồm K, Na, Ca, P, Fe, S, Cl. Trong đó K chiếm hơn
phân nửa lượng khoáng chất và chủ yếu tồn tại dưới dạng K2CO3 .
Nước dừa giàu K và một số khoáng chất khác, giữ vai trò quan trọng trong việc
tăng sự bài tiết chất thải.
 Protein
Trong nước dừa hàm lượng protein là không đáng kể. Hàm lượng arginin,
alanine, cystine và serine trong protein của nước dừa thì cao hơn trong sữa bò.
Bảng 2.2: Thành phần và hàm lượng acid amin có trong nước dừa
Thành phần acid amin

Hàm lượng acid amin (mg/ml)
Dừa già

Dừa non

Arginin

0.014

0.004

Histamin

0.01

0.009

Lysine

0

0.002

Phenylalanin

0

0.015

Tyrosine

0.004

0.002

Leusin

Vết

0.001

Isoleusin

0

0

Valin

0

0

Cystein

0.096

0.068

Alanin

0

0.002

Lycin

0.1

0.001

Prolin

0.06

0.018

Glutamin

0.12

Vết

Serin

0.14

0.015

Theonin

0

0

Asparasin

0.012

0.07

5

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

 Vitamin
Trong nước dừa chủ yếu chứa 2 loại vitamin là vitamin C (acid ascorbic) và
vitamin B. Hàm lượng vitamin C từ 2.2 – 3.7 mg/ml và giảm dần khi phần nước càng
gần phần thịt quả.
Bảng 2.3: Các vitamin có trong nước dừa

STT

Vitamin

Hàm lượng (g/l)

1

Acid ascorbic (Vitamin C)

2.2 – 3.7

2

Acid nicotinic (PP)

0.052

3

Penthothennic

0.064

4

Acid folic (B5)

0.03

5

Riboflavin

0.00001

6

Biotin

0.002

7

Thiamin (B1)

Vết

8

Byridoxine (B6)

Vết

2.1.2. Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của nước dừa [13], [14]
Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cường sinh lực cơ thể.
Nước dừa chứa lượng đường vừa đủ cung cấp cho cơ thể dưới dạng đường dễ tiêu
hóa (chủ yếu là glucose, fructose và saccharose). Nước dừa chứa nhiều đạm cần thiết
cho cơ thể dưới dạng nitơ axit amin thay thế và không thay thế. Nước dừa còn chứa
nhiều vitamin và chất khoáng. Lượng vitamin C trong 1 trái dừa đủ cung cấp cho nhu
cầu cơ thể mỗi ngày. Ngoài ra nước dừa còn chứa một số vitamin nhóm B như
niacin, riboflavin, acid folic, thiamin và pyridoxin tìm thấy ở dạng vết. Nước dừa đặc
biệt chứa nhiều khoáng chất như natri, kali, canxi, magiê, sắt, đồng, phốt pho, lưu
huỳnh và clorua.
Nước dừa có nhiều tính năng chữa bệnh như :
 Nước dừa tốt cho những trẻ bị rối loạn đường ruột.
 Nước dừa chứa nhiều hợp chất hữu cơ kích thích cho sự phát triển.
6

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

 Nước dừa dùng cho cơ thể bị đau buốt, nóng vì nhiệt và mụn nhọt (nhất là vào
mùa hè); làm giảm bớt phát ban, nổi mụn gây bởi bệnh đậu mùa, sởi, thủy
đậu…
 Nước dừa diệt giun, sán, lãi… gây bệnh đường ruột.

 Nước dừa tốt cho các trường hợp mắc bệnh tả.
 Nước dừa giúp khử trùng và ngăn nhiễm trùng đường tiết niệu, lợi tiểu.
 Nước dừa loại trừ chất độc trong trường hợp bị ngộ độc khoáng.
 Nước dừa dùng hiệu quả trong chữa trị bệnh thận và sỏi bóng đái.
 Nước dừa có thể được tiêm vào tĩnh mạch trong các trường hợp khẩn cấp thay
thế huyết thanh máu bởi vì nó vô trùng, không sinh nhiệt và dễ dàng được cơ
thể chấp nhận.
 Nước dừa làm giảm độ axit trong dạ dày và làm giảm sưng tấy trong dạ dày,
làm giảm đau cho những người bị đau dạ dày.

2.2. Thành phần dinh dưỡng và lợi ích của nha đam [38], [39], [40]
Nha đam còn có tên gọi là Lô hội, tên tiếng Anh là Aloe vera. Thành phần hóa
học của nha đam cực kỳ phức tạp, các chất có lợi thường cao hơn so với các loại thực
vật khác. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh thành phần hóa học của nha đam gồm vài
trăm loại chất khác nhau, có hơn 160 loại đã được nghiên cứu rõ ràng và đưa vào sử
dụng.

Hình 2.2: Nha đam [39]
7

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

 Carbohydrate
Gồm có: Mannose, xylose, glucose, galactose, rhamnose, fucose,…Trong đó
mannose và glucose là chủ yếu.

 Vitamin
Nha đam có rất nhiều loại vitamin như A, C, E, B1, B5,…vì vậy có khả năng
chống oxy hóa, làm chậm quá trình lão hóa tế bào do các gốc tự do gây ra.
 Chất khoáng
Có 20 loại chất khoáng như: Ca, K, Zn, Cr, Se,…; Trong đó Se là một nguyên tố
vi lượng rất quan trọng tham gia cấu tạo nên enzyme gluthation – peroxydase, phá
hủy các gốc tự do, nhờ vậy nó có tác dụng phòng chống bệnh thoái hóa cơ và ung
thư.
 Acid amin
Có 20 loại acid amin cần thiết cho cơ thể, trong đó có 7 loại acid amin thiết yếu.
 Enzyme
Gồm: oxydase, protease, catalase, lipase,..., trong đó lipase, protease có khả năng
tiêu thực và làm khỏe mạnh bộ máy tiêu hóa, rất tốt cho bệnh nhân đau dạ dày,
đường ruột.
Theo sách Đông y, nha đam có vị đắng, tính hàn nên có tác dụng thông đại tiện,
mát huyết, nhuận gan, thông mật, giải nhiệt cho cơ thể trong những ngày hè nóng
cho ta có một làn da tươi trẻ và một cơ thể khỏe mạnh. Phần thịt của nha đam có thể
chế biến thành rất nhiều món ăn khác như: nấu chè đậu xanh, trộn salad, …, mà tốt
nhất nên cắt nhỏ và ướp với đường cát rồi để tủ lạnh ăn.

8

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

2.3. Giới thiệu về kefir

2.3.1. Nguồn gốc hạt kefir [19]
Sữa lên men kefir đã được người dân vùng núi Caucasus thuộc nước Liên Xô cũ
sử dụng từ rất lâu. Họ xem nó như báu vật mà đấng tối cao Alah ban tặng cho con
người. Người ta dùng nó làm thức uống và như một loại thuốc để chữa bệnh. Mọi
người không hề biết đến bệnh ung thư, bệnh lao, bệnh dạ dày,…và sống thọ đến 110
tuổi.
Sữa kefir thường được sản xuất từ nguyên liệu là
sữa dê, sữa cừu hay sữa bò. Theo Oberman H và
Libudiziz Z (1998) đầu tiên người ta lên men sữa
thành kefir trong các túi làm bằng da thú hoặc bồn
bằng gỗ sồi. Đến cuối thế kỉ xix, kefir đã trở thành
sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng Đông
Âu ( Balan, Hungari, Nga,…), và các nước thuộc
Scandinavia. Vì lợi ích mà kefir đem lại cho người
dùng nên nó nhanh chóng lan rộng đến Thụy Điển,
Na Uy, Phần Lan, Đức (1993), Hy Lạp, Áo, Brazil
(1994), Và phổ biến cả Mỹ và Nhật.

Hinh 2.3. Người dân
Caucasus nuôi kefir trong

Kefir được sản xuất theo phương pháp truyền

túi da dê

thống, không sử dụng những vật dụng bằng kim loại
trong quá trình tiến hành mà chỉ dùng các dụng cụ bằng gỗ, da thú. Nên các sản
phẩm lên men từ kefir rất khó để giữ được chất lượng và mùi vị như sản phẩm truyền
thống khi đem vào sản xuất thương mại.
Đến 1950, phương pháp sản xuất kefir mới đã được công nhận về chất lượng đó

là phương pháp lên men có khuấy trộn.
Kefir thường dùng để lên men các sản phẩm từ sữa là chủ yếu, ngoài ra nó còn
dùng để lên men dịch trái cây, nước dừa, sữa dừa, đậu nành,…

9

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

2.3.2. Đặc điểm của hạt kefir [4], [12], [18], [19], [20], [21]
Các hạt kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng không ổn định và chúng
thường kết cụm lại với nhau trong giống hoa Choufleur với đường kính trung bình
0.3 - 2.0 cm. Hạt kefir chứa vi khuẩn lactic và nấm men. Đôi khi người ta còn tìm
thấy cả vi khuẩn A. aceti và A. racens. Hạt kefir không tan trong nước và hầu hết
các dung môi. Khi thả vào sữa thì nó thấm nước (sữa) và trở nên có màu trắng đục.

Hình 2.4: Hình dạng hạt kefir [18]

 Thành phần hoá học
Thành phần hợp thành hạt kefir là phức protein polysacharide béo, protein (chiếm
khoảng 30% tổng chất khô) và carbohydrate (25 – 50%).
Thành phần hạt giống sấy khô đông lạnh với hàm ẩm 3.5% được tìm thấy bao
gồm: béo 4.4%, tro 12.1%, Muco-polysacharide (kefiran) 45.7%; protein tổng số
34.3% gồm có: protein không hoà tan 27%, protein hoà tan 1.6% và acid amin tự do
là 5.6%.
Thành phần quan trọng của kefir là kefiran: gel hoà tan polisacharide, hình thành

ở trung tâm hạt. Polysacharide này gồm hai loại đường đơn glucose và galactose với
tỉ lệ cân đối. Cấu trúc phân tử của kefiran có mạch nhánh hexan hoạc heptan
saccharide, hoặc do sự liên kết không đặc hiệu của một hay hai đường khử, làm cho
kefiran không bị enzyme thuỷ phân. Đó là đặc điểm quan trọng giữ vững cấu trúc và
hệ vi sinh vật của hạt kefir.
10

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Hình 2.5: Cấu trúc hóa học của kefiran [20]
 Vi sinh vật trong hạt kefir

Hình 2.6: Vi khuẩn và nấm men trong hạt kefir [23]

11

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Phần ngoài của hạt kefir tập trung các tế bào vi khuẩn lactic dạng que, còn phí
trong thì nấm men là thành phần chủ chốt. Ở vùng đệm, tỷ lệ vi khuẩn và nấm men

thay đổi và phụ thuộc vào khoảng cách tới bề mặt hạt kefir.
Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật
trong hạt kefir. Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt, thực hiện quá trình lên
men lactic theo cơ chế lên men đồng hình lẫn dị hình. Nhóm vi khuẩn lactic
Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12%
Riê n g nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài
lên men được lẫn không lên men được đường lactose. Các loài nấm men lên men
được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt kefir. Ngược
lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu
bên trong tâm hạt.

12

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Bảng 2.4: Một số vi sinh vật chủ yếu trong hạt kefir [18]
Vi khuẩn

Nấm men

Nhóm Leuconostoc

Nhóm Kluyveromyces

L. dextranicum

K. lactis

L. mesenteroides

K.marxianus var. Marxianus

L. kefir

K.fragilis

Nhóm Lactococcus

Nhóm Candida

L. lactis subsp. Lactis biovar diacetylactis

C. kefir

L. lactis subsp cremoris

C. holmii

L. filant

C. friedrichii

Nhóm Lactobacillus

C. valida

L. caucasicus

C. pseudotropicalis

L. brevis

Nhóm Saccharomyces

L. kefir

S. cerevisiae

L. casei

S. .exiguus

L. plantarum

S. globus

L. aciddophilus

S. dairensis

L. kefiranofaciens

S. unispores

L. helveticus subsp. Jugurti

S. florentinus

L. lactis subsp. Lactis

Nhóm Torulaspora

L. rhamnosus

T. delbrueckii

L. fermentum
L. paracasei
L. parakeffir
L. viridescens
L. delbrueckii subsp. Bulgaricus
Nhóm Streptococcus
S. thermophilus
S. lactis
S. filant
S. cremoris
Nhóm Acetobacter
A.casein
A.rasens

13

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Lactobacillus bulgaricus

Streptococcus thermophilus

Leuconostoc mesenteroides

Kluyveromyces lactis

Saccharomyces cerevisiae

Candida tropicalis

Hình 2.7 : Một số vi sinh vật trong hạt kefir [25], [34]

2.3.3. Sự sinh sản của hạt kefir [12], [18]
Kefir bao gồm hỗn hợp protein, lipid, polisaccharide và sự cộng sinh của nấm
men với vi khuẩn. Sự kết hợp và liên kết không theo quy tắc đã tạo nên từng hạt, các
hạt này liên kết với nhau tạo ra hạt mẹ với các thùy con, những thùy con này có đầy
đủ bộ phận như một cơ thể hoàn chỉnh.
Khi bị tác động bên ngoài các thùy con này có thể tách ra khỏi hạt mẹ và tồn tại
độc lập, chức năng giống hạt mẹ. Chu trình đó cứ lặp đi lặp lại, số lượng hạt kefir
càng ngày càng được nhân lên.
Mặt ngoài của hạt biến đổi từ dạng phẳng đến không đồng đều, có chổ lồi lõm rải
rác khắp bề mặt. Một vài hạt có thể có những vùng rộng phẳng, trong khi cùng môi
trường đó lại có những hạt có bề mặt không đồng đều. Nếu gặp điều kiện thuận lợi,
sau một thời gian, những hạt nhẵn này trở lại dạng nguyên thể với các thùy con bao

quanh mình. Những vùng không phẳng, xù xì thường có sự hoạt động mạnh mẽ của
14

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

nấm men, trong khi ở vùng phẳng vi khuẩn lại chiếm ưu thế. Streptococci thì bện vào
nhau với các vi khuẩn khác chứ không hình thành dạng cụm.
Ở sâu bên trong hạt, Lactobacilli chiếm ưu thế và có rất ít tế bào nấm men, chúng
được gói gọn trong dịch polysaccharide, các vi khuẩn hình que và nấm men hình
thành các cụm riêng biệt bên ngoài và bên trong hạt. Ở đó Lb. Kefiranoficients được
xem là nguyên nhân hình thành vỏ bọc bên ngoài polysaccharide mà có thể giúp hạt
co giãn.
Một số nghiên cứu cho rằng vi khuẩn có thể tạo ra sự nhân giống kefir, vì sự nhân
giống của hạt không xảy ra khi vắng mặt Lb. Kefiranoficients – là vi khuẩn sinh ra
kefiran ở trung tâm hạt.

2.3.4. Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir [29], [30], [31]
 Kefir là kết quả cộng sinh của vi khuẩn lactic và nấm men. Nó giống như
probiotic, tập hợp của nhiều vi sinh vật sống có lợi, giúp cân bằng hệ vi sinh vật
trong đường tiêu hóa, giúp cho việc tiêu hóa dễ dàng, đặc biệt là những người không
tiêu hóa được đường lactose.
 Kefir là một loại thực phẩm tốt, nếu sử dụng thường xuyên có thể giúp giảm
bớt sự xáo trộn đường tiêu hóa, bệnh đau thắt dạ dày, viêm ruột mãn tính và những
bệnh về gan, mật, thận; cân bằng sự chuyển động của ruột, làm giảm sự đầy hơi và
tạo ra một hệ tiêu hóa khỏe mạnh hơn. Ngoài ra, nó còn cân bằng hệ miễn dịch, giảm

tiêu chảy, giúp ăn ngon miệng, có lợi cho những người bị mất ngủ và suy nhược.
 Kefir có thể giúp kiểm soát mức cholesterol cao, do đó có thể ngăn chặn được
những bệnh về tim mạch.
 Kefir chứa nhiều chất khoáng vô cơ như K, Fe, Na, Mg, Ca và các acid amin
thiết yếu, giúp duy trì các chức năng sinh hóa của cơ thể.
Nói chung, kefir là loại thức uống đơn giản, dễ làm, rẻ tiền mà rất có lợi cho sức
khỏe. Nếu bạn muốn mình luôn khỏe mạnh, có làn da đẹp, hệ tiêu hóa tốt và ăn ngon
miệng,... thì hãy sử dụng kefir. Ngoài ra, nó có thể giúp bạn sống thọ và luôn vui vẻ
nhưng bạn đừng lạm dụng nó nếu không bạn sẽ bị dư acid ở dạ dày.

15

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

2.4. Giới thiệu một số vi sinh vật trong hạt kefir
2.4.1. Vi khuẩn lactic [1], [16], [17], [18]
 Vi khuẩn lactic thường là vi khuẩn gram dương, không tạo bào tử, hầu hết
không di động.
 Hô hấp hiếu khí, kỵ khí hoặc tùy tiện. Chúng ít hay không phân giải protein,
không có cytochrome và catalase, không phân giải H2O2.
 Vi khuẩn lactic có loài lên men đồng hình và có loài lên men dị hình.
 Lên men đồng hình thì sản phẩm tạo thành chỉ có acid lactic. Nó có thể tạo
được trên 85% acid lactic.
 Lên men dị hình ngoài sản phẩm là acid lactic thì còn có các sản phẩm phụ
khác. Nó sản sinh được khoảng 50% acid lactic, 25% cồn,…

STREPCOCCUS
Từ Strepcoccus bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp. Từ Streptose nghĩa là mềm dẻo và
Kokkos nghĩa là hạt – do đó Strepcoccus có nghĩa là một chuỗi hạt mềm dẻo.
Streptococcus thermophilus
Nó là tế bào hình cầu hoặc hình trứng, đường kính 0.7-0.9m, không chuyển
động được, thường kết thành chuỗi ngắn, thuộc loại vi khuẩn gram dương, phát triển
thuận lợi ở nhiệt độ 40-45oC và pH=5.8-6.0. Chúng sẽ bị tiêu diệt ở nhiệt độ trên
53oC và dưới 20oC. Streptococcus thermophilus là loài rất nhạy cảm với muối, không
phát triển được trong môi trường chứa 2% NaCl và 0.01% xanh metylen. Nó có khả
năng lên men glucose, fructose, saccharose..., phân giải tinh bột ở môi trường thích
hợp nhưng không phân giải gelatin và esculin. Khi lên men thường tạo một lượng
nhỏ acetone và các chất tạo hương. Chúng là những loài tất nhạy cảm với các chất
kháng sinh, dễ dàng bị ngăn chặn bởi 0.01 mg penicillin hay 5mg streptomycin/ml.
Streptococcus lactis
Thuộc loài vi khuẩn hiếu khí tuỳ tiện, lên men được glucose, lactose, galactose,
maltose, dextrin, không lên men được saccharose. Phát triển tốt ở nhiệt độ 30 – 350C,
độ chua tạo ra khoảng 110 - 1200T.

16

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Streptococcus cremoris
Thường tạo thành chuỗi dài, phát triển tốt ở 20 – 250C, lên men lactose,glucose

thành acid lactic nhưng không lên men saccharose, maltose, dextrin.

LEUCONOSTOC
Loại này ban đầu được biết là Betacoccus và tên hiện nay xuất phát từ tiếng Hy
lạp. Leucus nghĩa là không màu và nostoc nghĩa là giống có vỏ nang màu xanh da
trời. Leuconostoc là tế bào hình cầu tạo thành từng cặp hay chuỗi và có thể xem là
Streptococcus lên men dị hình. Chúng tạo ra acid acetic, ethanol, CO2 và acid lactic
từ lên men carbonhydrate (thường là glucose). Chúng là loại vi khuẩn đặc trưng tạo
hương cho sản phẩm.
Leuconostoc dextranicum
Leuconostoc dextranicum là vi khuẩn gram dương, đường kính từ 0.6-1  m. Nó
phát triển tốt ở nhiệt độ 25-300C và phát triển chậm ở 80C, ở 450C ngừng phát triển,
không tồn tại khi thanh trùng, rất nhạy cảm với chất kháng sinh penicillin.

LACTOBACILLUS
Từ này xuất phát từ tiếng Latinh, lac nghĩa là sữa và bacillum nghĩa là hình que.
Nó có dạng hình que, dài, nhỏ, thường lên men lactic đồng hình.
Lactobacillus acidophilus
Nó là trực khuẩn, kích thước trung bình 0.6-0.9 x1.5-6 m. Khi trẻ là vi khuẩn
gram dương, về già trở thành gram âm, phát triển tốt ở 37-40oC, không phát triển ở
4% muối. Lactobacillus acidophilus là một một chuỗi, dài chỉ kết hạt khi nhuộm với
xanh methylene. Nó có thể lên men glucose, maltose, saccharose, và lactose, lên men
đồng hình tạo sản phẩm chính là acid lactic.
Lactobacillus brevis
Là trực khuẩn gram dương, kích thước rộng 0.7-1.0  m, dài 2.0-4.0  m. Chúng
có thể lên men các loại đường như arbinose, xylose, glucose, fructose, maltose, nhiệt
độ phát triển tối đa là 30oC.

17

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Lactobacillus delbrueckii
Là vi khuẩn gram dương, không di động, thuộc trực khuẩn dài, kích thước 0.50.8m, 2.0-9.0m. Nó có khả năng lên men được các loại đường glucose, maltose,
fructose, galactose, dextrin; Và không có khả năng lên men xylose, arabinose,
rhamnose, lactose, raffinose, mannital.
Lactobacillus helveticus
Là trực khuẩn, có kích thước 0.7-0.9m; 2.0-6.0m, nhiệt độ phát triển cuả vi
khuẩn này là 40-42oC. tạo độ chua đến 200-3000T. Nó có khả năng lên men được
glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose.

2.4.2. Nấm men [1], [4], [5], [7], [12], [18].
Nấm men thuộc đơn bào, tế bào có hình elip hoặc hình trứng, đường kính 1015m, không di chuyển được. Một vài loài nấm men tạo bào tử túi (thường 4 tế bào),
chúng sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi. Nấm men phát triển tốt ở 24-40oC và có
thể chịu được acid cao, pH=3.5. Chúng oxi hóa và lên men mạnh mẽ nguồn nguyên
liệu carbonhydate và acid hữu cơ. Nhìn chung, chúng không phân giải protein, một
vài loài có thể phân giải lipid.
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ 5-14
m, sinh sản bằng cách tạo chồi hay bào tử. Nó có khả năng lên men rất nhiều loại
đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose, raffinose.
Loài này có nhiệt độ lên men thích hợp 28-320C, chịu được độ acid cao.
Saccharomyces fragitis
Nó có hình trứng hay hình thuôn dài, đường kính 1.8-5.6m, được đặc trưng bởi
khả năng tạo cồn và CO2. Nhiệt độ tối thích là 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC

và không bị tiêu diệt khi thanh trùng.
Candida pseudotropicalis var lactose
Nó là tế bào hình trứng, dài từ 7-15m, lên men tạo ra cồn và CO2. Nhiệt độ tối
thích 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC.

18

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Nó không sinh bào tử, về mặt sinh hóa Candida oxy hóa tốt hơn lên men và được
xem là nấm mốc hơn nấm men. Tế bào có hình hình trụ tròn và sinh sản bằng cách
nhân đôi. Tế bào con được tách ra từ sự phân chia tế bào mẹ. Loài vi sinh vật này
oxy hóa acid lactic thành CO2 và H2O .

2.4.3. Vi khuẩn Acetobacter [18]
Acetobacter aceti
Vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que khác, nhưng có kích
thước rất ngắn, không tạo được bào tử. Nó chịu được nồng độ rượu 11%, nhiệt độ
thích hợp cho hoạt động sống của vi khuẩn là 34oC.

2.5. Một số quá trình lên men chính tạo nên sản phẩm
2.5.1. Lên men lactic [4]
Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung các vi khuẩn lactic đồng hình luôn
chiếm vai trò ưu thế. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men
truyền thống như phômai, kefir … các vi khuẩn lactic dị hình đôi khi vẫn được sử

dụng nhằm mục đích đa dạng hóa các chỉ tiêu về mùi, vị và cấu trúc cho sản phẩm.
Đối với nhóm vi khuẩn kactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài
Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus,
Lactobacillus lactis,…chu trình đường phân là con đường chính chuyển hóa glucose
thành acid lactic. Acid lactic là sản phẩm chủ lực trong quá trình lên men lactic đồng
hình.
Phương trình tổng quát quá trình lên men lactic đồng hình:
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi

2CH3-CH-COOH + 2ATP
OH

Các vi khuẩn lactic dị hình như giống Leuconostoc do không có một số enzyme
của chu trình đường phân nên chúng chuyển hóa glucose giai đoạn đầu theo chu trình
pentose-phosphate và tạo ra sản phẩm trung gian là xylulose-5-P. Chất này sẽ được
19

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

chuyển hóa tiếp thành glyceradehyde-3-P rồi tiếp tục đi theo giai đoạn cuối của chu
trình đường phân để tạo thành acid pyruvic rồi acid lactic như trong quá trình lên
men đồng hình. Theo một con đường trao đổi chất khác, xylulose-5-P sẽ được
chuyển hóa thành acetyl-P và sau đó là thành ethanol.
Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng. Các phân tử ATP được hình
thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để

phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật. Ngược lại, các sản
phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men.
Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng
tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác.
Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình),
acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình) trong dịch lên men còn xuất hiện hàng
trăm hợp chất hóa học mới khác. Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ
của quá trình lên men. Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp
(vài ppm hoặc ít hơn). Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi. Chúng
đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho
những sản phẩm lên men lactic. Đáng chú ý nhất là diacetyl (CH3COCOCH3) và
acetaldehyde (CH3CHO), đây là những hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị
đặc trưng cho sản phẩm lên men .

20

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Quá trình sinh tổng hợp diacetyl liên quan đến sự chuyển hóa citrate.

acetate

CO2

oxaloacetate

Citrate

CO2

pyruvate

acetaldehyde-TPP
Acetyl-CoA

acetolactate

CoASH + TPP

CO2

2,3 butanediol

acetoin

NAD(P+)

+
NAD(P)H NAD(P )

diacetyl
NAD(P)H

Hình 2.8: Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate [4]
(Cogan và Fordan, 1994)

Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, diacetyl được tổng hợp. Hàm lượng
diacetyl trong môi trường sẽ tăng dần rồi sau đó sẽ giảm dần vào giai đoạn cuối, đặc
biệt khi hàm lượng citrate giảm dần. Một phần diacetyl chuyển hóa thành acetoin và
2,3 butanediol.
Acetaldehyde được tổng hợp từ các sản phẩm của quá trình chuyển hóa glucose và
một số acid amin.
Nhiều loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp acetaldehyde. Ngược lại, một
số chủng thuộc giống Leuconostoc lại có khả năng sử dụng và chuyển hóa
acetaldehyde. Đây là hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản
phẩm lên men.
Tỷ lệ hàm lượng diacetyl và acetaldehyde ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản
phẩm. Tỷ lệ này phụ thuộc vào thành phần các vi sinh vật sử dụng trong tổ hợp giống
và các thông số kĩ thuật của quá trình lên men như nhiệt độ, pH đầu, lượng giống
cấy...
21

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Glucose

Glucose 6-phosphate

Fructose 1,6-diphosphate

Pyruvate

6-phosphogluconate

Alanin
Lysine
Serine

Xylose-5-phosphate

Acetyl-CoA

Acetate

Acetaldehyde

Hình 2.9: Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt [4]
(Varnam và Sutherland, 1994)

22

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Glucose

Glucose-6-P

6 phosphogluconate

Fructose 6P

Fructose-1,6-DP
FDP aldolase

Dihydroxylacetone-P

2 ketone-6-phosphogluconate

Glyceraldehyde-3-P
Ribulose 5-P

1,3-diphosphoglycerate

3-phosphoglycerate

2- phosphoglycerate

CO2

Xylulose 5P

Acetyl-P

Acetyl-CoA

Acetaldehyde
Phosphoenolpyruvate

Ethanlol
Pyruvate

Lactate

Hình 2.10: Cơ chế lên men lactic đồng hình và dị hình của vi khuẩn [4]
23

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

2.5.2. Lên men ethanol [4]
Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men, quá trình lên men ethanol được
thực hiện chủ yếu bởi các nấm men thuộc giống Saccharomyces và Kluyveromyces.
Sau khi được vận chuyển vào trong tế bào chất, đường hexose được chuyển hóa theo
chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic. Tiếp theo acid pyruvic sẽ được
chuyển hóa thành acetaldehyde rồi thành ethanol.
Dihydroxyacetone phosphat là một sản phẩm trung gian trong chu trình đường
phân, hợp chất này có thể chuyển hóa thành glyxerol.
Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ được tạo ra với hàm lượng nhỏ. Ngược
lại, trong môi trường pH kiềm lượng glyxerol sinh ra sẽ tăng lên rất nhiều và
glycerol sẽ trở thành một trong những sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men.
Phương trình tổng quát của quá trình lên men trong môi trường pH acid.

C6H12O6 + 2ADP +2Pi

2 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào
chất của nấm men. Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều
kiện kỵ khí. Ethanol và CO2 trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi
trường lên men. Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men
hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này được tìm
thấy với hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rượu
bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và ester.
Trong quá trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành (The Moll,
1990). Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Crebs nếu như quá
trình lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, các acid hữu cơ
chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic,
lactic...

24

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Bùi Đức Chí Thiện

Glucose

Glucose-6-P

Fructose 6P

Fructose-1,6-DP
FDP aldolase
Dihydroxylacetone-P

Glyceraldehyde-3-P

1,3-diphosphoglycerate

3-phosphoglycerate

2- phosphoglycerate

Phosphoenolpyruvate

Pyruvate

Acetyl P

Acetyl CoA

Acetaldehyde

Ethanol

Hình 2.11: Cơ chế lên men rượu của nấm men [4]

25

SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà