Vi khuẩn Lactic trong lên men dưa chua và ứng dụng trong CNTP

A. LỜI MỞ ĐẦU
Rau quả đóng một vai trò quan trọng
trong bữa ăn của con người. Trong rau quả
có chất dinh dưỡng quý, như hydrat cacbon,
các axit hữu cơ, vitamin, các chất khoáng,
tanin, pectin v.v… Khó có thể giữ được các
loại rau bắp cải, su hào, rau cải, dưa chuột,
cà chua trong thời gian dài để cung cấp cho
người tiêu dùng ở các thành phố hoặc khu công nghiệp trong lúc giáp vụ hoặc vì
thời tiết khan hiếm rau tươi. Ngoài các hóa chất để bảo quản rau quả người ta
còn muối chua rau quả để kéo dài thời gian cất giữ cũng cho kết quả khả quan và
có ý nghĩa lớn trong việc cất giữ rau quả và giải quyết cho việc phục vụ bữa ăn
của nhân dân. Muối chua rau, quả là một quá trình lên men lactic mà nguyên liệu
là rau, quả, đường, muối và gia vị. Quá trình lên men này hoàn toàn là quá trình
lên tự nhiên, gây ra bởi nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau đặc biệt là vi khuẩn
Lactic.
Bằng việc nghiên cứu những đặc tính sinh hóa của vi khuẩn Lactic, chúng
ta có thể hiểu rõ hơn về quá trình lên men của loại vi khuẩn này trong các sản
phẩm muối chua cũng như đưa ra được những giải pháp để ứng dụng hiệu quả
những lợi ích của chúng trong công nghệ thực phẩm.

B. NỘI DUNG:
Chương I: Tổng quan:
I.1. Sản phẩm dưa chua:

1


Dưa muối chua là món ăn kèm rất thông dụng trong những bữa cơm gia
đình hàng ngày. Những nguyên liệu dùng để muối chua như cải bẹ, cà pháo, cà
bát, su hào, bắp cải...

Dưa chua dễ tiêu hóa hơn rau, củ sống. Vị
chua kích thích tiết dịch vị của dạ dày giúp tiêu
hóa và hấp thụ thức ăn nhiều hơn. Vi sinh trong
dưa chua lên men tạo acid lactic làm món ăn có vị
chua lạ và ngon miệng hơn, giải ngán cho những
món quá nhiều dầu mỡ. Một số món chua còn bổ
sung vi sinh vật có lợi giúp cân bằng đường ruột.
I.2. Vi khuẩn lactic:
I.2.1. Đặc điểm chung:
Vi khuẩn lactic thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương, bất động, không sinh
bào tử, có khả năng lên men đường thành acid lactic. Nhóm vi khuẩn lactic được
xếp chung vào họ Lactobacteriacae. Nhóm vi khuẩn này có rất nhiều hình dạng
khác nhau như: trực khuẩn hoặc cầu khuẩn. Cầu khuẩn xếp các giống
Stretococus và Leuconostoe, còn trực khuẩn thành một giống Lactobacillus.
MRS là môi trường để phân lập và nuôi cấy chủng lactic. Khuẩn lạc của vi
khuẩn lactic tròn nhỏ, trong bong, có màu môi trường, màu trắng đục hoặc màu
vàng kem, đôi khi khuẩn lạc có màu trắng đục, tròn lồi. Đặc biệt khuẩn lạc tỏa ra
mùi chua của acid.

Khuẩn lạc của vi khuẩn lactic

2


Vi khuẩn lactic quan sát
được dưới kính hiển vi

Vi khuẩn lactic là vi khuẩn kị khí, vi hiếu khí. Vi khuẩn lactic có nhu cầu
về chất dinh dưỡng phức tạp, không một đại diện nào của nhóm này có thể phát
triển trong môi trường muối khoáng thuần khiết chứa glucose. Đa số chúng cần

các loại vitamin như: Lactoflavin, tiamin, pantotenic acid, folic acid, và các
amino acid… Các vi khuẩn lactic lên men được đường môn và disaccharide
nhưng không lên men được tinh bột và các polysaccharide khác, ngoại trừ L.
delbrueckiin đồng hóa được tinh bột. Đa số vi khuẩn lên men lactic dị hình có
khả năng sử dụng pentose và acid citric, một số có hoạt tính protease.
Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25÷35 oC,ưa
nhiệt là 40÷45 oC và ưa lạnh là thấp hơn 5 oC. Khi gia nhiệt khoảng
60÷80 oC thì hầu hết chúng bị chết sau 10÷30 phút.
I.2.2. Phân bố:
Ít gặp trong đất và nước, thường phát triển trong những môi trường có
chứa nhiều chất hữu cơ phức tạp như :
- Trong sữa và các sản phẩm từ sữa thường gặp Lactobacillus lactis,
Lactobacillus bulgarius, Lactobacillus helviticus, Lactobacillus cazai, Lactobaci
llus ferment, Lactobacillus brevis, Streptococcus diacetyllactis.
- Trên bề mặt thực vật và xác thực vật đang bị phân giải hay có Lactobcillus
plantanium, Lactobcillus delnikii, Lactobcillus ferment, Lactobacillus brevis,

3


Streptococcus lactis. Chúng còn được tìm thấy trên các loại rau quả, trái cây.
- Trong ruột và các niêm dịch ở người và động vật có Lactobacillus axitophilus,
Streptococcus faecalis, Streptococcus bovis, Streptococcus salivanius,
Streptococcus pyogenes, Bifidobacterrium.
I.2.3. Phân loại:
Có nhiều cách phân loại vi khuẩn lactic. Hầu hết các vi sinh vật sinh axit
lactic đều thuộc về họ lactobacillaceae và được xếp vào bốn chi: Streptococcus,
Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus và Bifidobacterium. Ngày nay người ta
bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic những vi khuẩn Bifidobacterium.
 Nếu dựa vào đặc điểm kiểu hình, có thể chia thành 2 loại: trực khuẩn và cầu

khuẩn .
+ Trực khuẩn lactic ( Lactobacillus): Chúng đứng riêng lẻ hoặc kết thành
chuỗi, và gồm 3 nhóm nhỏ là trực khuẩn ưa nhiệt (nhiệt độ tối ưu 40-45 oC), trực
khuẩn ưa ấm (nhiệt độ tối ưu 30 oC) và nhóm Beta bacterium.
+ Liên cầu khuẩn lactic ( Streptococcus lactic): Tế bào hình tròn hoặc
oval, thường xếp thành đôi hoặc thành chuỗi. Nhiệt độ phát triển tối ưu 30-35 oC.

Cầu khuẩn lactic

Trực khuẩn lactic

4


Đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5÷1,5µm. Các tế bào hình
cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế
bào trực khuẩn lactic từ 1÷8µm. Trực khuẩn đứng riêng rẻ hoặc kết thành chuỗi.
Trực khuẩn lactic thường nhạy cảm hơn cầu khuẩn.
 Nếu dựa vào cơ chế chuyển hóa gluxit, có thể chia thành 2 loại: vi khuẩn
lactic lên men dị hình và vi khuẩn lactic lên men đồng hình.
+ Vi khuẩn lactic lên men đồng hình: là những vi khuẩn trong tế bào của
chúng chứa enzyme aldolase và enzyme triosophotphatizomerase.Quá trình phân
giải glucosa theo chu trình đường phân EMP với đặc trừng tạo acid lactic như là
sản phẩm cuối cùng. Vi khuẩn lactic lên men đồng hình như: trực khuẩn
Lactobacillus lactic, L. plantarum, L. acidophillus, L. casei ..., một số cầu khuẩn
như: Streptococcus lactic, S. cremoris..
+ Vi khuẩn lactic lên men dị hình: chuyển hóa glucoza theo con đường
oxy hóa khử pentozaphosphat. Ngoài acid lactic còn có nhiều sản phẩm phụ
được tạo ra như acid hữu cơ, etanol, CO2, H2 và một số chất thơm. Một số vi
khuẩn lên men lactic dị hình: Lactobacillus brevis ( tên cũ là L. brassica

fermeentati) tìm thấy chủ yếu trong muối chua cải bắp, rau cải, dưa chuột; L.
fermentum; ...

Lactobacillus brevis

5


Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau khi tạo thành
acid lactic trong môi trường, và sức chịu acid (hay độ bền acid) cũng rất khác
nhau. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid lactic cao hơn
(khoảng 2÷3%) liên cầu khuẩn (khoảng 1%). Các trực khuẩn này có thể phát
triển ở pH 3,8÷4 (cầu khuẩn không thể phát triển được ở môi trường
này), hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn ở vùng pH 5,5÷6.
Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25÷35 oC,ưa
nhiệt là 40÷45 oC và ưa lạnh là thấp hơn 5 oC. Khi gia nhiệt khoảng
60÷80 oC thì hầu hết chúng bị chết sau 10÷30 phút.
I.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đễn sự sinh trưởng-phát triển của vi khuẩn lactic:
 Nguồn cacbon
- Đối với vi khuẩn lactic thì đường mono và disaccharide là nguồn cacbon
tốt nhất, còn các polysaccharide hầu như không thể lên men được. Tốc độ lên
men của các loại đường khác nhau là khác nhau nhưng khi nhân giống ta dùng
một loại đường cố định thì vi khuẩn có thể thích nghi với loại đường đó và về
sau chúng phát triển hiệu quả trên môi trường chứa loại đường này.
 Nguồn nitơ
- Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất chứa
nitơ. Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng
nguồn nitơ có sẵn trong môi trường.
- Các nguồn nitơ được sử dụng trong nuôi cấy vi sinh vật thường ở hai dạng:
nguồn nitơ hữu cơ và nguồn nitơ vô cơ. Trong đó nguồn nitơ được sử dụng chủ

yếu trong nuôi cấy vi sinh vật là protein như: Cao thịt, cao nấm men,
trypton, dịch thủy phân casein từ sữa… Hiện nay cao nấm men là nguồn nitơ
được sử dụng nhiều và có hiệu quả nhất trong phòng thí nghiệm.

6


 Vitamin
- Hàm lượng vitamin của môi trường giữ một vai trò quan trọng trong sinh
trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic. Vitamin B6 là vitamin rất quan trọng
trong sự sinh tổng hợp các amino acid ở vi khuẩn lactic.
 Muối khoáng
- Các chất khoáng có vai trò quan trọng trong qua trình trao đổi chất ở vi
sinh vật. Các chất khoáng được sử dụng trong môi trường nuôi cấy có thể là
những chất khoáng ở dạng hợp chất, đơn chất, có thể ở dạng vô cơ hay hợp chất
hữu cơ. Một số muối khoáng được sử dụng trong nuôi cấy vi sinh vật là:
K2HPO4, KH2PO4, MgSO4.7H2O, CaSO4,…
- Trong các loại muối khoáng đó photpho là loại muối quan trọng nhất mà
các vi khuẩn lactic cần. Số lượng photpho trong môi trường nuôi cấy có ảnh
hưởng rất lớn đến sự phát triển của vi sinh vật. Nếu hàm lượng quá cao vi sinh
vật khó phát triển, nếu quá ít sẽ không đủ cho quá trình trao đổi chất và như vậy
sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự đồng hóa hydratcacbon.
 Nhiệt độ
- Nhiệt độ là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh
trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic. Tùy thuộc vào nhiệt độ tối ưu cho lên
men và cho sinh trưởng vi khuẩn lactic được chia làm hai loại: loại ưa nhiệt và
loại ưa ấm. Loại ưa nhiệt bao gồm: L. bulgaricus, L. thermophilus, L.
delbrueckii, … phát triển tốt ở 45 – 60 OC. Loại ưa ấm gồm: L. causasicus, L.
lactic, L. acidophilus, … phát triển tốt ở 37 – 45 OC và L. brevis, L. buchner và
L.pastorianus phát triển tốt ở 28 - 32 OC.

Chương II: Nội dung nghiên cứu:
II.1. Cơ chế hoạt động của vi khuẩn lactic trong quá trình muối chua:

7


II.1.1. Quá trình lên men của vi khuẩn lactic:
Có hai kiểu lên men lactic chính: là lên men đồng hình và lên men dị hình.
a. Lên men lactic đồng hình (điển hình):
Trong trường hợp này acid pyruvic được tạo thành theo sơ đồ EmbdenMayerhorf-Parnas (EMP). Sau đó acid pyruvic sẽ tạo thành acid lactic dưới tác
dụng của enzyme Lactatdehydrogenase. Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn
90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử cacbon để tạo thành axit axetic, etanol,
CO2 và axeton. Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của O2.

8


b. Lên men lactic dị hình (không điển hình):
Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của
sơ đồ EMP (aldolase và triozophotphatizomerase), vì vậy xilulose 5-photphat sẽ
được tạo thành theo con đường pento-photphat (PP). Trong trường hợp này chỉ
có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn có các sản phẩm phụ
khác như: acid axetic, etanol, CO2... Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo
thành ester có mùi thơm. Phương trình tổng quát:
C6H12O6

CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OH + COOH(CH2)2COOH + CO2

9

Sơ đồ lên men dị hình
Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật,
vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung thì acid lactic
thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu
etylic chiếm 10%, axit axetic 10% và các loại khí gần 20%.
 So sánh lên len lactic đồng hình và dị hình:
Tính chất
Acid lactic
SP phụ:CO2, acid acetic, etanol
Vi khuẩn lên men
Năng lượng cho tế bào

Lên men đồng hình
90%/ 1mol glucozo
Không
Vi khuẩn lactic đồng hình
2ATP/ 1mol glucozo

Lên men dị hình
60%/ 1mol glucozo
Có
Vi khuẩn lactic dị hình
1ATP/ 1mol glucozo

II.1.2. Các giai đoạn lên men trong quá trình muối chua:
Quá trình muối chua rau quả có 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Muối ăn tạo áp suất thẩm thấu lớn nên đường và các chất
dinh dưỡng khác có trong nguyên liệu khuếch tán vào nước tạo môi trường thuận
lợi cho các vi sinh vật lactic và một số vi sinh vật khác hoạt động. Trên bề mặt

nước muối xuất hiện những bọt khí, đó là do hoạt động của vi khuẩn coli và một
số vi sinh vật có khả năng sinh khí khác. Chủng vi sinh vật lactic phát triển chủ
yếu trong thời kì này là Leuconostoc mesenteroides. Đó là loại cầu khuẩn có khả
năng sinh khí và acid lactic. pH môi trường sẽ nhanh chóng giảm xuống, các vi
sinh vật có hại sẽ bị ức chế. Khí CO2 sinh ra làm tăng điều kiện yếm khí, góp
phần ức chế vi sinh vật “lạ”, đồng thời ngăn cản sự oxy hóa vitamine C và giữ
được màu sắc tự nhiên của rau cải. Ngoài ra, sự phát triển của chủng này sẽ làm
môi trường biến đổi, tạo điều kiện thuận lợi cho các chủng vi sinh vật lên men ở
giai đoạn sau phát triển. Khi nồng độ acid (chủ yếu là acid lactic) đạt 0,25-0,3%,

10


nó sẽ phát triển chậm dần và chết đi trong khi đó các emzyme mà nó tiết ra vẫn
tiếp tục chuyển hóa đường thành acid lactic.
+ Giai đoạn 2: Các vi khuẩn lactic phát triển mạnh mẽ và acid lactic tích tụ
được nhiều. pH của môi trường giảm tới 3-3,5 và ức chế hoạt động của các vi
khuẩn gây thối. Chủng vi sinh vật lactic phát triển chủ yếu trong thời kỳ này là
Lactobacillus cucumeris, B.brassicae fermentati và một số chủng khác. Đây là
thời kì quan trọng của quá trình lên men. Trong giai đoạn này sản phẩm sẽ tích
tụ được lượng acid lactic cao và có được hương vị đặc trưng. Khi nồng độ acid
đạt 1,5-2%, cùng với nồng độ muối cao và nhiệt độ thấp, các chủng này sẽ bị
giảm hoạt tính.
+ Giai đoạn 3: Một số chủng vi sinh vật lactic khác (ví dụ: L. pentoacetic,
…) sẽ tiếp tục quá trình lên men và đưa nồng độ acid lên 2-2.5%. Lượng acid
lactic tích lũy cao quay lại ức chế hoạt động của chính các vi sinh vật này. Lúc
này, một số nấm men và nấm mốc có khả năng phân hủy acid lactic sẽ phát triển,
làm giảm chất lượng sản phẩm. Do vậy, trong thời kì này, để ngăn ngừa hiện
tượng trên, ta có thể bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thấp (2-4 OC) hoặc bảo quản
trong điều kiện yếm khí hay bảo quản bằng acid sorbic, natri benzoat,…….

II.2. Ứng dụng vi khuẩn lactic trong công nghệ thực phẩm:
Bên cạnh việc lên men để bảo quản thực phẩm, các vi khuẩn lactic còn
được sử dụng trong:
+ Lên men sữa chua và chế biến các sản phẩm từ sữa:

Nguyên tắc làm sữa chua là do
sự phát triển của vi khuẩn lactic làm
pH giảm mạnh, cazein trong sữa bị
đông tụ. Sữa từ dạng lỏng chuyển

11


sang dạng keo sệt và có mùi vị thơm ngon. Quá trình làm sữa chua người ta phải
sử dụng hai chủng vi khuẩn lactic đồng hình và dị hình. Vi khuẩn lactic đồng
hình lên men nhanh làm giảm pH, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm và tạo
thành mùi thơm đặc trưng của sữa chua.
Lợi dụng khả năng làm đông tụ sữa của vi khuẩn Streptococcus lactic để
sản xuất sữa chua hay khả năng tạo ra các mùi vị, tạo các chất thơm của chủng
Leuconostoc để sản xuất bơ, phomat…
+ Sản xuất tương, bánh mì đen, nem chua ...

Bánh mì đen là loại bánh mì có chất
lượng cao, bên cạnh quá trình lên men bởi nấm
men tạo rượu etylic và CO2. Người ta còn sử
dụng quá trình lên men của vi khuẩn lactic để
tạo vị chua và hương thơm đặc trưng cho sản
phẩm.
+ Ủ thức ăn gia súc:

12


Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến trong các trang trại chăn nuôi.
Thức ăn khi ủ không những giảm được sự tổn thất giá trị dinh dưỡng mà còn bổ
sung nhiều loại vitamin do vi sinmh vật tổng hợp. Phương pháp này dựa vào sự
chuyển hóa đường có sẵn trong nguyên liệu của vi khuẩn lactic. Để khối ủ chua
thức ăn gia súc có chất lượng tốt, người ta thường sử dụng vi khuẩn lactic thuần
như: Lactobacillus plantarm, Thermobacterium cerealle.
+ Muối chua rau quả: Mục đích:
- Bảo quản nguyên liệu.
- Làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan.
Đây là phương pháp vừa chế biến vừa bảo quản rau quả rất phổ biến, được sử
dụng nhiều trong gia đình cũng như trong kĩ nghệ đồ hộp. Hiện nay có nhiều sản
phẩm muối chua được sản xuất và sử dụng rộng rãi như dưa cải muối chua, dưa
chuột muối chua...
Tuy nhiên, ngoài những mặt có lợi được ứng dụng và phát huy, vi khuẩn
lactic còn gây ra những tác dụng có hại: Gây ra hiện tượng vẫn đục và bị chua
trong công nghệ sản xuất bia, nước ngọt, rượu vang, làm ảnh hưởng xấu đến chất
lượng của sản phẩm. Do đó chúng ta cần phải có biện pháp phòng và chống lại
những ảnh hưởng xấu đó.
Chương III: Nhận xét:
 Bằng việc nghiên cứu những đặc tính sinh hóa của vi khuẩn Lactic mà
ta có thể đưa ra những phương pháp để ứng dụng loại vi khuẩn này không chỉ
trong việc chế biến, bảo quản thực phẩm mà còn trong cả y dược và nông
nghiệp.

13

 Các sản phẩm muối chua không chỉ rẻ tiền, dễ làm mà còn có nhiều lợi
ích đối với sức khỏe con người. Tuy nhiên không nên ăn quá nhiều và thường
xuyên vì dưa muối có lượng muối khá cao, nên món ăn này không thích hợp cho
những người bị cao huyết áp, sỏi thận...

C. KẾT LUẬN:
Qua bài tiểu luận trên các bạn cũng phần nào hiểu thêm món dưa muối
chua mà ta thường sử dụng hàng ngày. Một món ăn quen thuộc, rẻ tiền, dân dã,
tuy đơn giản như thế nhưng để tạo ra sản phẩm dưa muối chua thì cây cải bẹ trải
qua một quá trình phức tạp với nhiều sản phẩm khác nhau để tạo hương vị cho
sản phẩm.
Với những cố gắng hết sức của bản thân và những tài liệu có được, nhóm
tôi hy vọng cung cấp cho các bạn chút thông tin để các bạn cùng tôi có cái nhìn
mới, hơn rộng hơn, khoa học hơn với món ăn bình dân này.
Trong quá trình thu nhập tài liệu từ những nguồn khác nhau không tránh
khỏi những sai sót và thiếu chính xác, rất mong các bạn đóng góp để bài tiểu
luận cũng như kiến thức của chúng ta hoàn thiện hơn.

Tài liệu tham khảo:
- Lactobacillus brevis – MicroWiki.
- Lên men lactic – Scribd.
- Tổng quan về quá trình muối chua rau củ quả – />- />- Giới thiệu về vi khuẩn lactic – />- Tìm hiểu hệ vi sinh vật có lợi trong sản xuất các sản phẩm từ rau quả –
/>
14