Nghiên cứu một số thông số công nghệ trong chế biến nước uống lên men lactic từ khoai lang tím

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT .................................................. ix
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
2 Mục đích - yêu cầu .......................................................................................... 2
2.1 Mục đích ...................................................................................................... 2
2.2 Yêu cầu ........................................................................................................ 2
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................. 3
1.1 Giới thiệu chung về khoai lang tím ............................................................... 3
1.1.1 Nguồn gốc, phân bố của khoai lang tím ................................................ 3
1.1.2 Thành phần hóa học của khoai lang tím ................................................ 3
1.1.3 Tình hình chế biến khoai lang tím trên thế giới và trong nước............... 7
1.2 Giới thiệu về vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic ............................ 10
1.2.1 Phân loại vi khuẩn lactic ..................................................................... 11
1.2.2 Cơ chế lên men lactic .......................................................................... 12
1.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic ........................................... 12
1.2.4 Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất ............................ 14
1.2.5 Vai trò và một số ứng dụng của vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic 16
1.3 Các sản phẩm đồ uống lên men lactic ......................................................... 20
1.4 Gới thiệu về một số chủng vi khuẩn lactic .................................................... 22
1.4.1 Lactobacillus acidophilus ................................................................... 22
1.4.2 Lactobacillus bulgaricus ..................................................................... 24
1.4.3 Lactobacillus plantarum ..................................................................... 25

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii


Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 27
2.1 Vật liệu nghiên cứu..................................................................................... 27
2.2 Dụng cụ, hóa chất ....................................................................................... 27
2.2.1 Dụng cụ .............................................................................................. 27
2.2.2 Hóa chất ............................................................................................. 28
2.3 Địa điểm nghiên cứu ................................................................................... 28
2.4 Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 28
2.5 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 29
2.5.1 Bố trí thí nghiệm ................................................................................. 29
2.5.2 Các phương pháp phân tích ................................................................. 32
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 38
3.1 Kết quả xác định một số chỉ tiêu hóa học của dịch khoai lang tím............... 38
3.2 Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối chế thích hợp cho sản phẩm nước uống men
lactic từ khoai lang tím Nhật Bản ..................................................................... 38
3.3 Nghiên cứu xác định chế độ thanh trùng cho nước khoai lang tím ............... 41
3.3.1 Ảnh hưởng của các công thức thanh trùng đến sự biến đổi chất lượng
cảm quan của nước khoai lang tím sau khi rót chai ...................................... 42
3.3.2 Ảnh hưởng của các công thức thanh trùng đến sự biến đổi các chỉ tiêu vi
sinh vật và cảm quan của nước khoai lang tím sau thời gian bảo ôn.............. 43
3.4 Nghiên cứu lựa chọn chủng vi khuẩn lactic phù hợp cho quá trình lên men
lactic dịch khoai lang tím ................................................................................... 46
3.5 Nghiên cứu xác định các điều kiện lên men lactic thích hợp ........................ 48
3.5.1 Nghiên cứu xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp .................................. 48
3.5.2 Nghiên cứu xác định nhiệt độ lên men ................................................. 54
3.5.3 Nghiên cứu xác định thời gian lên men thích hợp ............................... 56

3.6 Đánh giá chất lượng của sản nước khoai lang tím lên men lactic .......... 58
3.6.1 Kết quả đánh giá các chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm ....................... 58
3.6.2 Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm thuộc đề tài sau 30
ngày bảo quản ở 4 – 6oC .............................................................................. 59

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iv


3.7 Đề xuất quy trình chế biến nước uống lên men lactic từ khoai lang tím giống
Nhật Bản .......................................................................................................... 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 63
Kết luận ............................................................................................................ 63
Đề nghị............................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 65
PHỤ LỤC 1...................................................................................................... 69
PHỤ LỤC 2...................................................................................................... 70
PHỤ LỤC 3...................................................................................................... 71

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của khoai lang tím trong 100g nguyên liệu tươi.....4
Bảng 1.2 Một số sản phẩm thực phẩm được sản xuất theo phương pháp lên men
lactic ................................................................................................. 19
Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu chất lượng chính của bột khoai lang khô .................. 27

Bảng 3.1 Kết quả xác định một số chỉ tiêu của dịch khoai lan trước khi lên
men .................................................................................................. 38
Bảng 3.2 Kết quả phân tích thành phần hóa học sản phẩm thu được ở các
công thức phối chế khác nhau ........................................................... 39
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm thu được ở các công thức
phối chế khác nhau ........................................................................... 40
Bảng 3.4 Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến chất lượng cảm quan của
nước khoai lang tím sau khi rót chai ................................................. 42
Bảng 3.5 Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến một số chỉ tiêu vi sinh vật
của nước khoai lang tím sau thời gian bảo ôn.................................... 43
Bảng 3.6 Ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến chất lượng cảm quan của
nước khoai lang tím sau thời gian bảo ôn .......................................... 44
Bảng 3.7 Sự biến đổi về các chỉ tiêu vi sinh vật của nước khoai lang tím
thanh trùng theo công thức CT17 trong 2 tháng bảo quản ở 4 - 6oC .. 45
Bảng 3.8 Sự biến đổi về chất lượng cảm quan của nước khoai lang tím
thanh trùng theo công thức CT17 trong 2 tháng bảo quản ở 4 – 6oC .. 45
Bảng 3.9 Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn lactic khác nhau tới chất
lượng của dịch khoai lang tím sau lên men ....................................... 46
Bảng 3.10 Ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn lactic khác nhau tới chỉ tiêu
cảm quan của dịch khoai lang tím ..................................................... 47
Bảng 3.11 Ảnh hưởng của nồng độ vi khuẩn L.bulgaricus tới chất lượng
dịch khoai lang tím sau lên men ........................................................ 49
Bảng 3.12 Ảnh hưởng của nồng độ vi khuẩn L. bulgaricus tới chất lượng
cảm quan của dịch khoai lang tím sau lên men .................................. 51

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vi

Bảng 3.13 Sự biến đổi chất lượng của dịch khoai lang tím lên men lactic
trong thời gian bảo quản ở 4 – 6oC .................................................... 52
Bảng 3.14 Sự biến đổi chất lượng cảm quan của nước khoai lang tím lên
men lactic trong thời gian bảo quản ở 4 – 6oC ................................... 53
Bảng 3.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới chất lượng nước khoai lang tím ..... 54
Bảng 3.16 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men tới chất lượng cảm quan nước khoai
lang tím............................................................................................. 55
Bảng 3.17 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men tới chất lượng dịch
khoai lang tím ................................................................................... 56
Bảng 3.18 Ảnh hưởng của thời gian lên men tới chất lượng cảm quan của dịch
khoai lang tím ................................................................................... 57
Bảng 3.19 Kết quả xác định các chỉ tiêu vi sinh vật trong nước khoai lang tím lên
men lactic sau 30 ngày bảo quản ở nhiệt độ 4 - 6oC .......................... 58
Bảng 3.20 Các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm nước khoai lang tím lên men
lactic sau 30 ngày bảo quản ở 4 – 6oC ............................................... 59

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Công thức và chất màu anthocyanin từ khoai lang tím ........................6
Hình1.2

Hình thái Lactobacillus acidophilus .................................................. 22

Hình 1.3 Hình thái Lactobacillus bulgaricus ................................................... 24
Hình 1.4 Hình thái Lactobacillus plantarum ................................................... 25

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page viii


DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
CFU

:

Colony forming unit

CKHTTS

:

Chất rắn hòa tan tổng số

CT

:

Công thức

DE

:

Mức độ thủy phân tinh bột thành đường

EMP

:

Embden-Meyerhof Parnas

FAO

:

Tổ chức lương thực thế giới

HDPE

:

Hight Density Poly Etylen

L

:

Lactobacillus

PC

:

Polycarbonate

TCVN

:

Tiêu chuẩn Việt Nam

TN

:

Thí nghiệm

TSS

:

Chất rắn hòa tan tổng số

VK

:

Vi khuẩn

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ix


MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Khoai lang tím Nhật Bản là giống hiện đang được trồng nhiều tại Đồng
bằng sông Cửu Long, đây là giống khoai vượt trội về năng suất, chất lượng và
thời vụ thu hoạch cũng như hiệu quả kinh tế mà nó đem lại cho người dân địa
phương. Ngoài giá trị cung cấp năng lượng với nhiều loại vitamin A, B, C, E và
các chất khoáng K, Ca, Mg, Fe, Se…, giàu chất xơ thực phẩm thì khoai lang tím
Nhật Bản còn có những ưu điểm vượt trội do có chứa một hàm lượng cao chất
chống ôxy hóa có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư, chống lão
hóa, bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin (đây là hợp chất có hàm lượng
rất cao trong khoai lang tím), carotenoid (Nguyễn Đăng Mại và cs., 1995). Đây
cũng là lý do mà các nhà sản xuất ở Nhật Bản đã sử dụng khoai lang tím là một
trong những nguyên liệu chủ yếu để chế biến loại nước uống chức năng.
Hơn nữa, nhu cầu về đồ uống ở Việt Nam là khá lớn nhưng hiện nay trên
thị trường đồ uống không cồn chủ yếu là nước giải khát pha chế từ hương liệu và
một số ít nước quả đục với giá thành cao. Do đó nghiên cứu sản xuất một loại đồ
uống có chứa các hoạt chất sinh học tự nhiên, dễ hấp thu và có hương vị, màu sắc
hấp dẫn từ khoai lang tím là một hướng đi có nhiều triển vọng, mang ý nghĩa
thực tế cao. Chính vì vậy, sử dụng nguyên liệu khoai lang tím và ứng dụng lên
men lactic là một hướng đi mới nhiều triển vọng nhằm tạo ra sản phẩm cuối cùng
là đồ uống lên men lactic từ khoai lang tím đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng và
thị hiếu của người tiêu dùng. Sản phẩm này sẽ có các điểm lợi lớn, đó là: tận
dụng được các thành phần có lợi, đặc biệt là các thành phần có hoạt tính sinh học
có sẵn trong khoai lang để nâng cao sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật; sản phẩm
lên men lactic sẽ giúp cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, làm tăng khả năng tiêu
hóa thức ăn; đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ khoai lang tím.
Chính từ các lý do trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số
thông số công nghệ trong chế biến nước uống lên men lactic từ khoai lang
tím”, nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt phù hợp với thị hiếu của người tiêu
dùng.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 1


2. Mục đích - yêu cầu
2.1. Mục đích
Đưa ra được một số thông số công nghệ trong chế biến nước uống lên men
lactic từ khoai lang tím.
2.2. Yêu cầu
- Xác định một số chỉ tiêu hóa học của dịch khoai lang tím trước khi tiến hành
lên men lactic.
- Xác định tỷ lệ phối chế thích hợp cho sản phẩm nước uống men lactic từ
khoai lang tím Nhật Bản.
- Xác định chế độ thanh trùng thích hợp cho nước khoai lang tím.
- Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic phù hợp cho quá trình lên men.
- Xác định các điều kiện lên men lactic thích hợp cho sản phẩm nước uống
men lactic từ khoai lang tím giống Nhật Bản.
- Xác định một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm.
- Đề xuất quy trình chế biến nước uống lên men lactic từ khoai lang tím
giống Nhật Bản.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Giới thiệu chung về khoai lang tím

1.1.1. Nguồn gốc, phân bố của khoai lang tím
Khoai lang tím là một giống khoai lang được nghiên cứu đưa vào sản xuất
bởi Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật Bản có tên là Murasakimasari.
Đây là một nguồn chất màu tím tốt và ổn định vì nó có sản lượng lớn với hàm
lượng anthocyanin cao (Ikuo Suda et al., 2003). Ở nước ta khoai lang tím chủ yếu
được trồng ở Đà Lạt và một số tỉnh miền Nam như: An Giang, Vĩnh Long, Kiên
Giang cho sản lượng khá lớn đem lại thu nhập ổn định cho nông dân ở các tỉnh
này. Do vậy việc chọn khoai lang tím làm nguyên liệu trong đề tài nghiên cứu
này sẽ góp phần làm tăng giá trị sử dụng của khoai lang tím. Đồng thời tìm ra
một sản phẩm mới vừa ngon vừa bổ dưỡng (Nguyễn Văn Tuất, 2008).
1.1.2. Thành phần hóa học của khoai lang tím
Về mặt cấu tạo, khoai lang tím gồm 3 phần : vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ.
Vỏ ngoài: Mỏng, chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa
sắc tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose có tác dụng: làm giảm các
tác động từ bên ngoài, hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong quá trình
bảo quản.
Vỏ cùi: Chiếm 5 - 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh
chất và dịch thể. hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ.
Thịt củ: Gồm các tế bào nhu mô chứa chủ yếu là tinh bột và các hợp chất
chứa nitơ.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


Bảng 1.1. Thành phần hóa học của khoai lang tím trong 100g nguyên liệu tươi
Thành phần hóa học

Hàm lượng

Đơn vị

Nước
Anthocyanin
Protein
Gluxit
Lipit
Xơ
Zn

67,86
0,06
0,311
29,11
0,26
1,42
0,8637

g
g
g
g
g
g
mg

Kim loại

Cd

0,0012

mg

nặng

Pb

0,0482

mg

Cu

0,142

mg

0,978

g

Các thành phần khác
Tổng

100
g
(Nguồn: Trương Thị Minh Hạnh và cs., 2009)

Thành phần hóa học của khoai lang dao động trong khoảng rộng tùy thuộc
vào giống, đất trồng, điều kiện chăm bón và mức độ già. Khi khoai lang già, hàm
lượng nước chiếm khoảng 60 - 75%, còn tinh bột khoảng 15 - 31%. Khác với sắn
và khoai tây, khoai lang chứa khá nhiều đường (5 - 10%) chủ yếu là glucose.
Trong khoai còn có cả hệ enzyme phức tạp, sau khi thu hoạch các enzyme đều
hoạt động mạnh nhưng mạnh nhất là amylase. Do amylase thủy phân tinh bột
thành đường nên trong thời gian sau thu hoạch thì lượng tinh bột trong củ giảm,
hàm lượng đường (độ ngọt) trong khoai tăng. Trong củ khoai lang, phần thịt củ
chiếm ưu thế gần như toàn bộ củ, thịt củ có thành phần chủ yếu là tinh bột. Tinh
bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là amylose và
amylopectin. Tinh bột khoai lang có hình bầu dục, kích thước hạt khoảng 5 - 50
nm, hàm lượng amylose 19% và amylopectin 81%. Amylose là loại mạch thẳng,
gồm 200 - 300 α -glucoza được nối với nhau bằng các cầu oxy tại các vị trí liên kết
1,4 thành một chuỗi xoắn không phân nhánh. Amylopectin là polyme mạch nhánh,
gồm các α- glucoza liên kết với nhau bằng cầu oxy tại liên kết 1,4 chủ yếu. Cứ 15 30 đơn vị glucoza lại có một liên kết tại vị trí 1,6 (Bùi Đức Hợi và cs., 2007).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


Tuy nhiên, các thành phần trên không cố định mà thay đổi theo giống, khí
hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác…
Ngoài giá trị cung cấp năng lượng với nhiều loại vitamin A, B, C, E và
các chất khoáng K, Ca, Mg, Fe, Se…, giàu chất xơ thực phẩm thì khoai lang tím
Nhật Bản còn có những ưu điểm vượt trội so với các giống khoai lang khác.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy giống khoai lang tím có chứa một lượng
anthocyanin đáng kể với tác dụng kháng oxy hoá rất mạnh, có khả năng kiềm chế
đột biến của tế bào ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết áp, phòng ngừa bệnh
tim mạch. Chất màu trong khoai lang tím hiện đang được một số nhà nghiên cứu

trên thế giới nghiên cứu để thu nhận chất màu thực phẩm thiên nhiên thay thế
cho chất màu nhân tạo. Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid,
trong đó khoai lang tím chứa chất chống oxy hóa tổng số nhiều nhất. Đó là lý do
các nhà sản xuất ở Nhật Bản đã sử dụng khoai lang tím là một trong những
nguyên liệu chủ yếu để chế biến loại nước uống chức năng (Quách Nghiêm,
1992).
Hợp chất anthocyanin có trong củ khoai lang tím Nhật Bản
Hợp chất anthocyanin có trong khoai lang tím với hàm lượng từ 0,23 1,82%, đây là một hợp chất thuộc nhóm flavonoid. Anthocyanin là chất màu tự
nhiên có nhiều tính chất, tác dụng quý báu, bởi vậy nó được sử dụng ngày càng
rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm cũng như trong y học. Trong sản xuất thực
phẩm cùng với các chất màu tự nhiên khác như carotenoid, clorofil, anthocyanin
giúp sản phẩm hồi phục lại màu tự nhiên ban đầu, tạo ra màu sắc hấp dẫn cho
mỗi sản phẩm. Đồng thời do có khả năng kháng oxy hóa nên chúng còn được
dùng để làm bền chất béo. Trong y học tác dụng của anthocyanin rất đa dạng nên
được ứng dụng rộng rãi: do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế
bào nên được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu.
Do có khả năng chống oxy hóa nên anthocyanin được sử dụng để chống lão hóa,
hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy giảm của hệ thống miễn dịch, nhờ có tác
dụng chống tia phóng xạ nên có thể hỗ trợ cho cơ thể sống trong môi trường có
những bức xạ điện từ. Ngoài ra, anthocyanin còn được dùng trong điều trị chống
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


dị ứng, viêm loét do nguyên nhân nội sinh hay ngoại sinh, kháng nhiều loại vi
khuẩn khó tiêu diệt, tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa sự nhiễm mỡ
gan và hoại tử mô gan, điều hòa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc
nghẽn xơ vữa động mạch, phục hồi trương lực tim, điều hòa nhịp tim và huyết
áp, điều hòa chuyển hóa canxi, làm giảm đau do tác dụng co thắt cơ trơn, làm

giảm các đám xuất huyết nhỏ trong bệnh tiểu đường. Ngoài ra anthocyanin còn
có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản ứng đa dạng của chúng trong các
enzyme và các quá trình trao đổi chất khác nhau, chính vì vậy việc quan tâm đến
thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó có lợi cho sức
khỏe con người (Thái Thị Ánh Ngọc, 2011).

Hình 1.1. Công thức và chất màu anthocyanin từ khoai lang tím
(Nguồn: Ikuo Suda et al., 2003)
Tinh bột
Là thành phần chủ yếu trong các chất gluxit có trong khoai lang nói chung
và khoai lang tím nói riêng. Hàm lượng tinh bột trung bình của khoai lang tím chiếm
khoảng 60 - 70% chất khô, tương đương khoảng 18% trọng lượng củ tươi. Nói
chung khoai trồng vụ xuân hè có hàm lượng tinh bột cao hơn trồng vụ đông
(Trương Thị Minh Hạnh và cs., 2009).
Đường
Trong khoai lang tím có chứa hàm lượng đường biến động khoảng 4 -5%,

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


chiếm chủ yếu là đường saccaroza, fructoza. Đây là thành phần vừa mang lại giá
trị dinh dưỡng vừa là góp phần tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, đặc biệt là
các sản phẩm chế biến trực tiếp từ củ tươi (Trương Thị Minh Hạnh và cs., 2009).
1.1.3. Tình hình chế biến khoai lang tím trên thế giới và trong nước
1.1.3.1. Tình hình chế biến khoai lang tím trên thế giới
Trong thành phần củ khoai lang tím có chứa một lượng chất anthocyanin
nhất định, đây là chất có tác dụng chống oxy hóa, phòng chống ung thư..., chính
vì vậy mà khoai lang tím đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu

chế biến để nhằm ra các sản phẩm có lợi cho sức khỏe con người.
+ Các kết quả nghiên cứu về hoạt tính chống oxi hóa của rượu khoai lang
tím đã cho thấy rằng khả năng chống oxi hóa của rượu từ khoai lang tím mạnh
hơn rượu vang đỏ ở cùng độ cồn 11%vol. Hoạt tính chống oxi hóa ở nước ép
khoai lang tương đương với ở rượu khoai lang trước và sau khi lên men (Chu
Wen-jing et al., 2007 ).
+ Trong quá trình nghiên cứu công nghệ sản xuất nước uống lactic từ
khoai lang tím các tác giả đã xác định được các thông số kỹ thuật thích hợp
nhằm tạo ra 02 dạng sản phẩm nước khoai lang lên men lactic giàu anthocyanin
(lỏng và sệt) như sau:
- Khoai lang không luộc hoặc được luộc ở 100oC trong 15 phút, xử lý
bằng enzyme pectinex 0,05% để trích ly dịch, sau đó được cấy chủng
Lactobacillus plantarum MTCC 1407 ở 38 ± 2 °C trong 12h để tạo nước uống
lên men lactic. Dạng sản phẩm này có trạng thái lỏng.
- Khoai lang nguyên liệu sau khi được gọt rửa, cắt miếng ngâm trong dung
dịch muối NaCl 2-10%, sau đó nuôi cấy chủng Lactobacillus plantarum MTCC
1407 trong 28 ngày, nồng độ muối 8-10%. Sản phẩm cuối cùng có pH 2.9-3.0,
axít citric 2.9-3.7 g/kg, axít lactic 2.6-3.2 g/kg, tinh bột 58-68 g/kg. Sản phẩm có
trạng thái sệt (Smita et al., 2007)
+ Nhóm tác giả tại Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia khu vực
Kyushu Okinawa, Nhật Bản đã xác định 8 loại anthocyanins chính trong 61 thực
phẩm chế biến từ khoai lang tím giống Ayamurasaki và Murasakimasari tại Nhật
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7


Bản. Các kết quả nghiên cứu đã xác định được lượng anthocyanins trong 10 loại
thực phẩm chính như bột khô, vảy khô, khoai lang khô thường dao động từ 53,22
- 936,26 mg/100g; còn trong 13 loại đồ uống bao gồm đồ uống và giấm lên men

có chứa lượng anthocyanin từ 1,19-131,95 mg/100ml

và từ 33,00-376,39

mg/100g đối với 11 loại thực phẩm chiên, bao gồm cả chip và bánh bột chiên,
1,01-69,75 mg/100 đối với 27 loại thực phẩm thứ cấp chế biến, bao gồm cả các
đồ ăn ngọt phương Tây và Nhật Bản. Cũng theo các nghiên cứu này, hàm lượng
anthocyanins peonidin vượt quá 70% tổng hàm lượng anthocyanin trong 9 thực
phẩm chế biến chính, 13 loại đồ uống, 6 của loại thực phẩm chiên và 21 các thực
phẩm chế biến thứ cấp (Oki et al., 2010).
+ Trong nghiên cứu nhằm hoàn thiện công nghệ lên men rượu khoai lang
tím đã sử dụng các biện pháp như: sử dụng enzyme trong quá trình thủy phân
tinh bột từ khoai lang tím, làm trong rượu khoai lang tím bằng tác nhân làm trong
chitosan, tăng khả năng chống oxi hóa của sản phẩm rượu khoai lang tím bằng
các gốc tự do.... (Wei Na Fu et al., 2011).
+ Theo các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các chất màu trong khoai
lang tím đến một số loại vi sinh vật nhóm tác giả cho thấy E.coli và S.aureus bị
ức chế mạnh bởi các chất màu trong khoai lang tím và mức độ ức chế phụ thuộc
vào hàm lượng các chất màu này. Nghiên cứu chỉ ra rằng các chất màu đó có tác
dụng thay đổi tính thấm của màng tế bào, làm tế bào phát triển không bình
thường và ức chế sự phân chia tế bào. Tuy nhiên, các chất này lại không có tác
dụng ức chế đối với S.Cerevisiae và Asp.Niger. Điều này cho thấy tác dụng của
các chất màu có trong khoai lang tím trong việc ức chế các vi sinh vật gây bệnh
mà không ảnh hưởng đến khả năng lên men (Han Yong – Bin et al., 2011).
1.1.3.2. Tình hình chế biến khoai lang tím trong nước
Việc chế biến khoai lang ở Việt Nam chủ yếu là theo phương pháp thủ
công, quy mô nhỏ, cho đến nay mới chỉ có một số cơ sở sản xuất chế biến các
sản phẩm từ khoai lang như tinh bột khoai lang, bột khoai lang, còn các sản phẩm
chế biến khác hầu như chưa được chú trọng.
Phương pháp thông dụng nhất trong chế biến khoai lang là thái lát hay

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


thái con chì sau đó làm khô bằng cách phơi nắng, sản phẩm khoai lang lát khô
được bảo quản trong chum, vại để tiêu thụ hoặc sử dụng dần.
Trong vài năm gần đây, công nghệ chế biến các sản phẩm từ khoai lang
đă bắt đầu được quan tâm. Khoai lang được sử dụng làm lương thực cho người,
thức ăn chăn nuôi và làm nguyên liệu chế biến tinh bột, rượu, cồn, xirô, nước giải
khát, bánh kẹo, mì, miến, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh học. Hiện nay một
số công ty của Đài Loan, Nhật Bản, Hàn Quốc đang thăm dKò khả năng phát triển
khoai lang để sản xuất tinh bột, rượu cồn, công nghệ thực phẩm và màng phủ
sinh học (bioplastic). Đặc biệt, một số vùng đă tiến hành xuất khẩu khoai lang
sang các thị trường lân cận với giá trị kinh tế cao mở ra một hướng phát triển mới
cho cây khoai lang tại Việt Nam. Theo báo cáo điều tra cơ bản (Bộ nông nghiệp
và phát triển nông thôn) có từ 30 - 50% khoai lang củ được sử dụng làm thức ăn
cho gia súc, chỉ có khoảng 30% sản phẩm củ khoai lang được dùng thay thế cho
lương thực.
Các kết quả nghiên cứu chế biến và sản xuất khoai lang ở Việt Nam chưa
nhiều, tuy nhiên cũng đã đạt được một số kết quả đáng kích lệ:
- Theo tác giả Quách Nghiêm (1992) đã nghiên cứu công nghệ sản xuất
miến từ khoai lang. Sản phẩm thu được có chất lượng tương đương miến dong
riềng trong khi giá thành chỉ bằng 70 - 75%.
- Theo các kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đăng Mại và cs (1995)
thì khoai lang còn có thể chế biến thành sản phẩm tương. Chất lượng sản phẩm
tương được chế biến từ khoai lang tương tự như chế biến từ ngô nhưng khác ở
chỗ khoai lang có màu đỏ đậm hấp dẫn hơn màu vàng cam của ngô.
- Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Huỳnh Thị Kim Cúc và cs (2014),
khoai lang tím có thể chế biến sản phẩm nước khoai lang tím giàu anthocyanin,

quy trình công nghệ chế biến đã được nghiên cứu thành công bằng cách thủy
phân tinh bột khoai lang tím sau đó tiến hành phối chế, chiết rót, thanh trùng.
Từ các thông tin trên cho thấy, tuy đã có một số nghiên cứu trên thế giới
và trong nước nhằm đa dạng hóa các sản phẩm từ khoai lang nhưng sản phẩm
chế biến từ khoai lang tím nói chung và sản phẩm đồ uống, đặc biệt là đồ uống
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9


lên men lactic nói riêng từ khoai lang tím hầu như chưa được chú trọng nghiên
cứu và ứng dụng trong sản xuất nhằm mục đích tận dụng tối đa nguồn hợp chất
sinh học tự nhiên (đặc biệt là thành phần anthocyanin) và các thành phần dinh
dưỡng có trong khoai lang tím, chính vì vậy vấn đề nghiên cứu của luận văn
mang tính cấp thiết và thực tế.
1.2. Giới thiệu về vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic
Acid lactic (CH3CHOHCOOH) được sử dụng từ rất lâu để bảo quản và
chế biến thực phẩm. Acid này lần đầu tiên được phát hiện ra từ sữa bò lên men
bởi nhà bác học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele năm 1780 và được coi là acid
sữa. Trong thời gian từ năm 1857 đến 1876 Pasteur đã chỉ ra rằng tất cả các quá
trình lên men đều do tác dụng của vi sinh vật, mỗi dạng lên men đều do một loại
vi sinh vật gây ra. Ông cũng chứng minh được quá trình làm sữa chua là kết quả
hoạt động của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic. Năm 1878,
Joseph Lister lần đầu tiên phân lập được một loại vi khuẩn lactic đặt tên là
Bacterium lactic (hiện nay gọi là Streptococcus lactic), về sau các nhà khoa học
liên tiếp phân lập được các loại vi khuẩn lactic khác nhau. Năm 1919, Orla
Iencen là người đầu tiên nghiên cứu, phân loại có hệ thống các vi khuẩn lactic.
Tiếp đó các nhà khoa học người Đức và Thụy Sĩ G.Muler và A.Ostervalder đã
nghiên cứu tỉ mỉ các thay đổi hóa sinh trong các loại “rượu vang bị bệnh”. Ông
đặt tên cho các loại nghiên cứu được là Bacterium mannitôpeum, Bacterium

graccile, Bacterium intermedium, Micrococcus acidovorax,

Micrococcus

variococcus. Tuy nhiên việc định tên này chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ.
Sau các nhà khoa học này còn có rất nhiều nhà khoa học khác nghiên cứu về vi
khuẩn lactic trong các loại sản phẩm khác nhau như thịt , rượu vang, sữa...
Tất cả các vi khuẩn lactic đều có những đặc tính chung: là vi khuẩn Gram
dương, không chuyển động, không tạo bào tử, hô hấp yếm khí hoặc yếm khí tùy
tiện. Chúng đều đòi hỏi nguồn dinh dưỡng tổng hợp chứa acid amin, peptit,
vitamin, muối, acid béo, đường có khả năng lên men. Vi khuẩn lactic lên men
đường để tạo ra năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng. Nhờ quá trình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10


lên men đường được chuyển hóa thành acid lactic, etanol, acid axetic và dioxyt
cacbon trong trường hợp lên men dị hình (Nguyễn Đức Lượng, 2002).
1.2.1. Phân loại vi khuẩn lactic
Có rất nhiều cách phân loại khác nhau, vi khuẩn lactic có thể được phân
loại theo các yếu tố sau :
- Theo lượng sản phẩm tạo thành
+ Vi khuẩn lactic lên men đồng hình: lên men đồng hình là con đường
lên men tạo ra 70 - 90% axít lactic. Vi khuẩn lactic lên men đồng hình có thể
được chia thành hai nhóm đó là Streptococcus và Lactobacterium.
+ Vi khuẩn lên men lactic dị hình: lên men lactic dị hình là con đường
lên men ngoài axít lactic tạo thành còn có các sản phẩm như axít axetic, CO2 và
etanol. Trong đó axít lactic chiếm khoảng 40%, axít sucxinic chiếm 20%, etanol

và axít axetic chiếm 10% còn các chất khí chiếm khoảng 20%. Tỷ lệ này thay đổi
ít hay nhiều tùy thuộc vào loại vi khuẩn và điều kiện môi trường. Một số loài lên
men lactic dị hình như Bacterium coli, Lactobacillus casei…
- Theo nhiệt độ phát triển
+ Nhóm ưa ấm: nhiệt độ thích hợp từ 25-30oC, như Lactobacillus case.
+ Nhóm ưa nhiệt : nhiệt độ thích hợp 40 -44oC, như Lactobacillus
bulgaricus, Steptococcus thermophilus.
+ Nhóm ưa lạnh : nhiệt độ thích hợp từ 0-15oC
- Nhu cầu về oxy
+ Yếm khí tùy tiện: Có thể phát triển trong cả điều kiện yếm khí và hiếu
khí tuy mhiên phát triển mạnh hơn trong điều kiện yếm khí. Phần lớn vi khuẩn
lactic thuộc loại này.
+ Yếm khí : không thể phát triển được trong điều kiện hiếu khí.
- Đặc điểm hình thái
+ Hình cầu : Steptococcus, Lactococcus, Vagococcus, Aerococcus,
Leuconostoc...
+ Hình que : Lactobacillus và Carnobacterium

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


Ngoài ra vi khuẩn còn được phân loại theo các đặc điểm sinh lí sinh hóa,
đặc điểm về cấu trúc, đặc điểm về miễn dịch...( Nguyễn Lân Dũng, 2006).
1.2.2. Cơ chế lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axít lactic nhờ vi sinh
vật, điển hình là vi khuẩn lactic. Lên men lactic là một trong những loại hình lên
men phát triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic chính là lên men
đồng hình và lên men dị hình.

- Lên men lactic đồng hình (điển hình) :
Trong trường hợp này axít pyruvic được tạo thành theo sơ đồ EmbdenMayerhorf-Parnas (EMP). Sau đó axít pyruvic sẽ tạo thành axít lactic dưới tác
dụng của enzyme lactatdehydrogenase.
Lượng axít lactic tạo thành chiếm hơn 90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị
khử cacbon để tạo thành axít axetic, etanol, CO2 và axeton. Lượng sản phẩm phụ
tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy (Lê Ngọc Tú, 1997).
- 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 Embden – Mayerhorf – Parnas (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 axít lactic, ngoài
ra còn có các sản phẩm phụ khác như: axic axetic, etanol, CO2. Các sản phẩm
phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm.
Phương trình tổng quát:
C6H12O6 -> 2C3H6O3 +136 Kj (32,4 Kcal).
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 axít lactic
thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, axít sucxinic 20%, rượu
etylic chiếm 10%, axít axetic 10% và các loại khí gần 20%. (Lê ngọc Tú, 1997).
1.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic có nhu cầu về chất dinh dưỡng rất phức tạp. Không một

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12


đại diện nào của nhóm này có thể phát triển trên môi trường muối khoáng thuần
khiết chứa glucoza và NH+4. Mặc dù đường cung cấp nguồn năng lượng cần thiết
cho sự chuyển hóa vi khuẩn lactic vẫn đòi hỏi các nhân tố phát triển khác như

vitamin, acid amin, lipit, những chất này phải có trong môi trường lên men (Lê
ngọc Tú, 1997).
Nguồn các bon: Là nguồn năng lượng quan trọng nhất cho vi khuẩn lactic
là monosaccarit và disaccarit như: glucoza, lactoza, maltoza, saccaroza. Các
nguồn cacbon này được sử dụng làm nguồn năng lượng, xây dựng cấu trúc tế
bào và sinh ra các acid hữu cơ khác như acid citric, malic, pyruvic,
fumaric,axetic...(Lê ngọc Tú, 1997).
Nguồn nitơ: Vi khuẩn lactic đòi hỏi rất nhiều loại acid amin khác nhau vì
vậy chúng cần môi trường có sẵn nguồn nitơ để đảm bảo sự phát triển của mình.
Ví dụ như Lactobacillus sake không thể phát triển được nếu thiếu các acid amin
sau: glycin, phenylalanin, histidin, methionin, valin, prolin, theonin, tyrosin và
arganin.
Acid amin có thể được đồng hóa dưới dạng peptit nhờ vào tác dụng của
enzyme proteaza và peptidaza ngoại hay nội bào. Vi khuẩn lactic cũng có thể đồng
hóa các acid amin cần thiết cho sự phát triển của chúng từ nguồn nitơ phức tạp như
dịch chiết nấm men, dịch chiết thịt, pepton, trypton...Đây cũng chính là nguồn nitơ
thường xuyên được sử dụng để chuẩn bị môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên ở quy mô
công nghiệp thì khó có thể sử dụng nguồn nitơ này vì nó rất tốn kém.
Nguồn vitamin: Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin,
vì vậy cần bổ sung vào môi trường nuôi cấy các chất có chứa vitamin như nước
khoai tây, ngô, khoai lang tím, dịch chiết nấm men và nhiều chất khác. Các
vitamin đóng vai trò là coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào một vai
trò quan trọng không thể thay thế được. E.I.Kvasnikov và cs đã nghiên cứu quan
hệ giữa các chủng và vitamin. Họ đã kết luận rằng yêu cầu về vitamin riêng biệt
của từng vi khuẩn lactic có thể thay đổi khi trong môi trường có chứa các acid
amin hoặc acid béo và dizoxylribosit. Nhu cầu về acid foleic nếu sử dụng môi

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13

trường có chứa tất cả các acid amin: timin, timidin, kiềm purin. Trực khuẩn lactic
cần rất nhiều loại vitamin. Tất cả các giống trực khuẩn đều cần đến pantothenate
canxi ( vitamin B5) và niacin(vitamin B3) và có những đòi hỏi khác nhau đối với
các vitamin khác. Acid nicotinic, pantothenitic, biotin và vitamin B6 đều rất cần
thiết cho sự phát triển của chủng Lactobacillus Plantarum. Sự thiếu vitamin B12
(cobalamin) có thể làm giảm sự tổng hợp ADN kéo theo sự thay đổi hình thái, tế
bào có thể mảnh hơn. Mặc dù có rất nhiều các nghiên cứu khác nhau về nhu cầu
vitamin của vi khuẩn lactic tuy nhiên họ đều có quan điểm chung rằng nhóm
vitamin B rất cần thiết để kích thích sự phát triển của vi khuẩn lactic.
Nhu cầu về vitamin còn ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như điều kiện nuôi
cấy, pH, lượng CO2 ban đầu và thế oxy hóa khử của môi trường. Chẳng hạn nếu
thay đổi nhiệt độ khoảng 3 - 4oC thì nhu cầu trao đổi riboflavin với môi trường
bên ngoài của Lactobacillus helveticus thay đổi khoảng 25%.
Các hợp chất vô cơ: Để đảm bảo quá trình sinh trưởng và phát triển, vi
khuẩn lactic cần phức hợp các chất vô cơ như đồng, sắt, mangan, natri, kali ,
photpho, lưu huỳnh, magiê... đặc biệt là mangan. Chính mangan ngăn cản sự tự
phân của tế bào, tham gia vào cấu trúc và đảm bảo chức năng hoạt động của
enzyme, giải độc các tế bào khỏi sự có mặt của oxy. Mn2+ thay thế dioxyt
dimustaza để thải các gốc O2-,, mặt khác mangan còn tham gia ổn định cấu trúc
riboxom (Lê ngọc Tú, 1997).
1.2.4. Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất
- Ảnh hưởng của oxy
Nói chung các vi khuẩn lactic chịu được môi trường giàu oxy. Nhưng một
vài loài (sống trong đường tiêu hóa của động vật) là yếm khí nghiêm ngặt. Khi có
mặt của oxy các loài này không có khả năng photphoryl hóa, tổng hợp cytochrom,
tổng hợp enzyme. Một số tác giả lại cho rằng nhờ vào flavo-protein oxy hóa hay
peroxi hóa, các loài yếm khí nghiêm ngặt cũng có thể thực hiện quá trình
photphoryl hóa khi có mặt của oxy nhưng không quá nhiều.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 14


Các loài vi khuẩn có phản ứng khác nhau với độ hiếu khí của môi trường
thậm chí còn đối nghịch nhau. Trong điều kiện yếm khí nghiêm ngặt chỉ có trực
khuẩn lên men dị hình bắt đầu phát triển còn trực khuẩn lên men dị hình sinh
trưởng giảm 10%, lên men giảm 23%. Các cầu khuẩn lên men dị hình, lên men
arabinoza đạt tối ưu trong sinh trưởng ở điều kiện yếm khí, còn các loài không sử
dụng được pentoza thì phát triển kém trong điều kiện này.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Người ta phân chia vi khuẩn thành ba nhóm theo giới hạn nhiệt độ phát
triển của chúng.
+ Nhóm ưa lạnh là những vi sinh vật phát triển ở nhiệt độ dưới 7-10oC.
+ Nhóm ưa ấm là những vi sinh vật mà nhiệt độ thích hợp cho sự phát
triển của chúng là trên nhiệt độ môi trường (20 oC) và dưới nhiệt độ cơ thể con
người (37 oC). Lactobacillus thuộc nhóm này.
+ Nhóm ưa nhiệt là những vi sinh vật mà nhiệt độ phát triển tối thích cử
chúng trên 40 oC.
Đối với vi khuẩn lactic nhiệt độ giới hạn của chúng là từ 5-55 oC, nhiệt độ
tối ưu nằm trong khoảng 20-45 oC. Còn đối với thực khuẩn thể nhiệt độ này chỉ
khoảng 30-37 0C
- Ảnh hưởng của pH
Hoạt động của vi khuẩn lactic chịu tác động mạnh của pH. Nếu pH không
thích hợp vi khuẩn lactic có thể bị ức chế, phát triển kém, hay bị tiêu diệt. Chính
vì vậy trong quá trình lên men lactic, khi axít lactic tích lũy đủ lớn thì ức chế
luôn cả hoạt động của vi khuẩn lactic (pH<3,8) (Lê Ngọc Tú, 1997). Nói chung
quá trình lên men sẽ dừng lại khi pH đạt giá trị 4,0. Các loài vi khuẩn lactic khác

nhau thì pH thích hợp khác nhau, dao động trong khoảng từ 4,5-6,5. Sự liên quan
giữa pH đến hiệu suất lên men của vi khuẩn lactic còn là vấn đề mà các nhà khoa
học đang tiếp tục nghiên cứu. Theo Giraud và cộng sự (1991) đối với vi khuẩn
Lactobacillus plantarum A6, sự giảm pH sẽ làm giảm sự chuyển hóa cơ chất.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 15


- Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu.
Màng tế bào của vi khuẩn Gram dương là màng bán thấm nên nồng độ
muối có ảnh hường rất lớn đến khả năng phát triển của tế bào. Nếu trong môi
trường có nồng độ muối lớn tế bào sẽ bị mất nước, chịu trạng thái khô sinh lí, co
nguyên sinh chất và sẽ bị chết nếu kéo dài. Ngược lại nếu nồng độ muối trong
môi trường thấp, nước sẽ xâm nhập vào trong tế bào làm áp lực tăng lên. Vi
khuẩn lactic có thể bị ức chế nếu nồng độ muối >5%, tuy nhiên một số loài có
khả năng chịu được nồng độ muối cao hơn. Có thể tăng khả năng chịu áp suất
thẩm thấu của vi khuẩn lactic nếu bổ sung ion K+, gluxit hoặc axít amin.

1.2.5. Vai trò và một số ứng dụng của vi khuẩn lactic và quá trình lên men
lactic
Vai trò:
Trong cơ thể, vi khuẩn lactic đóng một vai trò khá quan trọng. Chúng có
các tác dụng như:
- Ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh bằng cách sinh ra acid
lactic, acid béo, peroxide và các kháng sinh. In vitro, các vi khuẩn lactic ngăn cản
sự phát triển của Staphylococcus, Shigella, Klebsiella, Proteus, Pseudomonas,
Salmonella và các chủng E.coli gây bệnh.
- Sản xuất kháng sinh như các bacteriocin. Bifidobacterium bifidum sinh

bifidine có phổ kháng khuẩn rộng và bền với nhiệt độ. Lactacin, lactacin F,
acidophilucin A, acidophilin có tác động trên cả vi khuẩn gram dương và gram âm.
- Tăng cường tiêu hóa thức ăn. Vi khuẩn lactic sản xuất vitamin nhóm B
và các enzyme phân giải protein, lipid và chuyển hóa đường latose trong sữa
thành acid lactic, ngăn ngừa chứng tiêu chảy do không dung nạp đường lactose
trong sữa (xảy ra ở 90% dân châu Á).
- Giảm cholesterol. Nhiều kết quả cho thấy vi khuẩn lactic có tác dụng
làm giảm cholesterol trong máu. Gilliland và cộng sự thấy rằng vi khuẩn lactic
phân lập từ phân lợn có khả năng phân huỷ cholesterol trong môi trường nuôi cấy.
Các báo cáo cho thấy nồng độ cholesterol trong máu thấp ở những con lợn được
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 16


nuôi bằng cholesterol có bổ sung các chủng vi khuẩn lactic được phân lập trên.
- Kháng các tác nhân gây ung thư. Vài chủng vi khuẩn sinh ra những
enzyme có khả năng chuyển những chất tiền sinh ung thư thành những tác nhân
sinh ung thư như - glucosidase, -gluconidase và azoreductase. Vi khuẩn lactic có
khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư, ức chế hoạt động của các vi
khuẩn sinh enzyme trên và phân hủy nitrosamine.
- Kích thích hoạt động của hệ miễn dịch. Vi khuẩn lactic và một số vi
khuẩn hữu ích ở ruột ức chế các tác nhân gây bệnh và làm giảm kích thước khối
u. Vi khuẩn lactic tăng cường hoạt động của đại thực bào và các tế bào lympho,
tăng nồng độ immunoglobulin A trong máu và sản xuất interferon.
Vi khuẩn lactic là một loại vi khuẩn có lợi cho cơ thể của chúng ta nhưng
chúng lại kém bền dưới tác dụng của oxy trong không khí và khí hậu nóng ẩm
trong quá trình bảo quản. Ngoài ra, chúng cũng kém bền trong môi trường pH<4,
gần như tất cả các vi khuẩn lactic đều chết ở môi trường pH<2 của dịch vị, chỉ
khoảng một phần triệu vi khuẩn còn sống khi đến ruột. Do đó chúng ta cần chú ý

tới đặc điểm này để nghiên cứu các điều kiện thuận lợi nhất cho sự phát triển của
vi khuẩn lactic
Đối với thực phẩm có nguồn gốc từ ngũ cốc thì hiệu quả của lên men
lactic có thể kể đến như:
- Nhờ việc hạ thấp pH nên có thể tránh được sự phát triển của một số vi
sinh vật gây bệnh xâm nhập vào sản phẩm.
- Tăng giá trị dinh dưỡng nhờ quá trình lên men vi khuẩn có khả năng
hình thành lên các acid amin, các vitamin. Các chất không có lợi như các chất
gây đầy hơi, phytate có thể được loại bỏ.
- Tăng giá trị năng lượng nhờ enzyme amylase sinh ra thủy phân tinh bột, giảm
độ nhớt đối với một số vi khuẩn lactic có khả năng thủy phân tinh bột.
- Tăng giá trị cảm quan (mùi, vị,…)(Lương Đức Phẩm, 2002).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 17


Một số ứng dụng của vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic:
Từ khi được phát hiện bởi nhà bác học Thụy Điển Carl Wilhelm Sheele
năm 1780, vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic đã lôi cuốn sự quan tâm của
rất nhiều nhà khoa học vì những ứng dụng rộng rãi của chúng. Những năm gần
đay, sự phát triển không ngừng của công nghệ sinh học đã mở ra rất nhiều triển
vọng cho việc ứng dụng vi khuẩn lactic vào lĩnh vực thực phẩm cũng như rất
nhiều ngành nghề khác. Đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước
về vi khuẩn lactic và những ứng dụng của chúng. Ở nước ta có thể kể đến một số
những nghiên cứu như: vai trò của nhóm vi khuẩn lactic trong quá trình chế biến
nem chua, chế biến phụ phẩm thủy sản bằng phương pháp lên men vi sinh vật
làm thức ăn trong chăn nuôi nghiên cứu cố định tế bào vi khuẩn lactic , ứng dụng
vào trong sản xuất sữa chua, nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới sự phát

triển và hoạt độ phân giải acid malic của Leuconostoc oenos LF01 dùng trong lên
men phụ rượu vang, sử dụng vi khuẩn lactic sản xuất kitin, nghiên cứu phân lập
tuyển chọn vi khuẩn lên men lactic từ nguồn cacbon hydrat, nghiên cứu một số
đặc điểm sinh lí sinh hóa và thăm dò khả năng ứng dụng chủng Lactobacillus SP
vào bảo quản cá, nghiên cứu ứng dụng chủng vi khuẩn lactic thuần khiết vào chế
biến rau cải bẹ muối chua...
Trên thế giới có rất nhiều những công trình nghiên cứu về ứng dụng của vi
khuẩn lactic trong sản xuất và bảo quản các sản phẩm từ thịt, cá, sữa, các loại rau
quả, củ, hạt...cũng như tác động của vi khuẩn lactic và acid lactic đối với cơ thể
con người. Từ những công trình nghiên cứu trên đã có rất nhiều các sản phẩm lên
men lactic được tạo thành, được sản xuất ở quy mô công nghiệp đem lại hiệu quả
kinh tế cao.
Nói đến vi khuẩn lactic trước hết phải nói đến những ứng dụng của nó
trong những sản phẩm truyền thống như rau quả muối chua, sữa chua, phomat, xúc
xích, tôm chua, nem chua...Chúng không những có tác dụng bảo quản nhờ vào khả
năng lên men lactic chuyển hóa đường thành acid lactic làm giảm pH môi trường,
ức chế các vi sinh vật khác phát triển mà còn tạo ra các sản phẩm có tính chất và

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 18