Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic để xuất đồ uống lên men từ dịch ngô

Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------

NGUYỄN VĂN GIỎI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN LACTIC
ĐỂ SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG LÊN MEN TỪ DỊCH NGÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Hà Nội – Năm 2017


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------

NGUYỄN VĂN GIỎI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI KHUẨN LACTIC
ĐỂ SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG LÊN MEN TỪ DỊCH NGÔ

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Lương Hồng Nga

Hà Nội – Năm 2017


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

MỤC LỤC
Trang phụ bìa:

Trang

Lời cam đoan
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục hình ảnh biểu đồ
MỞ ĐẦU

1

Chương 1 – TỔNG QUAN

3

1.1. Các thực phẩm lên men truyền thống

3

1.2. Vi khuẩn lên men lactic

5

1.3. Tổng quan về ngô

11

1.4. Một số sản phẩm thực phẩm lên men được làm từ ngô

19

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

22

2.1. Vật liệu

22

2.2. Phương pháp nghiên cứu

23

2.2.1. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa lý

23

2.2.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu sinh hóa

24

2.2.3. Phương pháp phân tích vi sinh vật

28

2.2.4. Phương pháp phân tích cảm quan

30

2.3. Quy trình chuẩn bị dịch ngô cho quá trình nghiên cứu.

30

2.4. Thiết kế thí nghiệm

32

2.4.1. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic để sản xuất đồ uống lên men thanh

32

trùng và lợi khuẩn (probiotic)
2.4.2. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình lên men

33

2.4.3. Khảo sát một số yếu tố để cải thiện tính chất sản phẩm và đánh giá

33

chất lượng sản phẩm.
2.5. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

34

2.6. Phương pháp đồng hóa

34


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

35

3.1. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic để sản xuất đồ uống lên men thanh

35

trùng và lợi khuẩn

3.1.1. Thành phần và tính chất hóa lý một số sản phẩm đồ uống lên men

35

trên thị trường hiện nay
3.1.2. Khảo sát khả năng lên men của các chủng vi khuẩn lactic để sản

35

xuất đồ uống lên men thanh trùng từ dịch ngô
3.1.3. Khảo sát các chủng vi khuẩn lactic để sản xuất đồ uống lên men

40

sống (lợi khuẩn)
3.2. Xác định điều kiện cho quá trình lên men

41

3.2.1. Đối với sản phẩm đồ uống lên men thanh trùng

41

3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới quá trình lên men

41

3.2.1.2. Ảnh hưởng của mật độ cấp giống tới quá trình lên men

43

3.2.2. Đối với sản phẩm lên men sống (lợi khuẩn)

45

3.2.2.1. Ảnh hưởng của chủng vi khuẩn lactic tới chất lượng đồ uống lên

45

men sống
3.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới chất lượng đồ uống lên

46

men sống
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô tới quá trình lên men

47

3.3.1. Đối với sản phẩm đồ uống thanh trùng lên men từ dịch ngô

47

3.3.2. Đối với sản phẩm đồ uống lợi khuẩn lên men từ dịch ngô

48

3.4. Khảo sát các yếu tố nhằm cải thiện tính chất sản phẩm

50

3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của áp suất đồng hóa tới sự đồng nhất của sản

50

phẩm
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất phụ gia thực phẩm tới sự đồng nhất

51

của sản phẩm
3.5. Khảo sát một số tính chất cảm quan của sản phẩm sau khi bổ sung

55

thêm hương liệu.
3.6. Khảo sát về sự thay đổi một số tính chất của sản phẩm trong thời gian

57


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

bảo quản.
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

60

4.1. Kết luận

60

4.1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất

60

4.1.2. Điều kiện công nghệ cho sản xuất

60

4.1.3. Một số chỉ tiêu chất lượng sản phẩm

60

4.2. Kiến nghị

61

Tài liệu tham khảo

62

Phụ lục một số hình ảnh trong nghiên cứu

65


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả trình bầy trong luận văn là trung
thực và chưa được công bố trong bất cứ tài liệu học vị nào. Kết quả nghiên cứu có
được trên cơ sở số liệu thực nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Viện
Công nghệ Thực phẩm và Viện Công nghệ sinh học của Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội từ tháng 9/2016-8/2017. Các thông tin nêu trong báo cáo đề tài có địa chỉ
viện dẫn rõ ràng và được trích dẫn từ các tài liệu, bài báo có uy tín và các giáo trình
hiện đang được sử dụng trong công tác giảng dậy ở các trường Đại học hiện nay.
Tôi Xin trân thành cảm ơn PGS.TS Lương Hồng Nga, TS. Nguyễn Tiến
Cường đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Tôi cũng xin trân thành cảm ơn các thấy cô giáo bộ môn Công nghệ thực
phẩm, bộ môn Quản lý chất lượng, Viện Công nghệ Sinh học, Xưởng sản xuất thực
nghiệm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi được làm việc,
sử dụng các trạng thiết bị, dụng cụ tại các phòng Thí nghiệm để có thể hoàn thiện
kết quả nghiên cứu của mình đúng thời hạn.
Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2017
HỌC VIÊN

Nguyễn Văn Giỏi


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

CFU

Colony Forming Unit

MRS

De Man Rogosa Sharpe

cP

cen ti Poa

L.

Lactobacillus

VTM

Vitamin

Ax

Axit lactic


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

DANH MỤC BẢNG

STT

Bảng

Nội Dung

1

Bảng 1.1

Một số sản phẩm lên men

4

2

Bảng 1.2

Tỷ lệ thành phần trong một số loại ngô

13

3

Bảng 1.3

Thành phần hóa học trung bình trong hạt ngô

14

4

Bảng 3.1

Thành phần và tính chất hóa lý một số sản phẩm đồ uống

35

5

Bảng 3.2

6

Bảng 3.3

7

Bảng 3.4

8

Bảng 3.5

9

Bảng 3.6

Trang

lên men trên thị trường
Giá trị pH và hàm lượng axit của sản phẩm được lên men

36

bởi các vi khuẩn lactic theo thời gian
Ảnh hưởng của 2 chủng vi khuẩn lactic đến chất lượng

45

đồ uống lợi khuẩn
Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến chất lượng đồ

46

uống lợi khuẩn
Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm

57

Một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm trong thời gian

58

bảo quản


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

DANH MỤC HÌNH
STT
Hình
Nội Dung
1
Hình 1.1 Hình dánh của một số vi khuẩn lactic

Trang
5

2

Hình 1.2 Qua trình lên men lactic đồng hình, lên men lactic dị hình

9

3

Hình 1.3 Cây ngô và bắp ngô

12

4

Hình 1.4 Cấu tạo hạt ngô

14

5

Hình 1.5 Tình hình sản xuất ngô ở Việt nam

18

6

Hình 1.6 Tình hình nhập khẩu ngô ở Việt Nam (2013 – 2014)

18

7

Hình 2.1 Nhớt kế

24

8

Hình 2.2 pH Meter Toledo

24

9

Hình 3.1

10

Hình 3.2

11

Hình 3.3

12

Hình 3.4

13

Hình 3.5

Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với pH và hàm lượng axit trong
dịch ngô lên men theo thời gian

42

14

Hình 3.6

Ảnh hưởng của mật độ cấp giống đối với pH và hàm lượng
axit trong dịch ngô lên men theo thời gian

43

15

Hình 3.7

Ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên khả năng lên men của

48

16

Hình 3.8

17

Hình 3.9 Ảnh hưởng của áp suất đồng hóa tới độ lắng của sản phẩm

51

18

Hình 3.10

Ảnh hưởng của chất phụ gia XanthanGum tới độ lắng của
sản phẩm

53

19

Hình 3.11

Ảnh hưởng của chất phụ gia Gellan Gum tới độ lắng của
sản phẩm

53

20

Hình 3.12 Kết quả đánh giá một số thuộc tính cảm quan của sản phẩm

Ảnh hưởng của chỉnh vi khuẩn lactic và thời gian lên men

37

đến pH dịch ngô
Ảnh hưởng của chỉnh vi khuẩn lactic và thời gian lên men
đến hàm lượng axit trong dịch ngô

37

Một số tính chất cảm quan của sản phẩm được lên men bởi

40

4 chủng vi khuẩn lactic
Khả năng phát triển của vi khuẩn lactic trong quá trình lên

41

men

L.plantarum NCDN4
Ảnh hưởng của nồng độ chất khô lên khả năng lên men của

L.casei 334

49

56


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

MỞ ĐẦU

Hiê ̣n nay ở nước ta các loa ̣i đồ uố ng chủ yế u ở da ̣ng pha chế từ các chấ t tổ ng
hơ ̣p sử du ̣ng cho ngành thực phẩ m và một số thành phần được chiết xuất từ sản
phẩm thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên. Tuy nhiên nhiều sản phẩ m đồ uố ng da ̣ng
này mang tính chất bổ sung nước nhiều hơn là giá tri ̣dinh dưỡng đố i với người tiêu
dùng.
Xu hướng hiê ̣n nay người ta quan tâm nhiề u tới viê ̣c nghiên cứu các sản phẩ m
đồ uố ng đươ ̣c chế biế n từ các sản phẩ m nông sản thực phẩ m (từ các loa ̣i thảo mô ̣c
và từ các ha ̣t ngũ cố c) đă ̣c biê ̣t là các sản phẩ m da ̣ng lên men vừa có tác du ̣ng giải
khát vừa có giá tri ̣dinh dưỡng và thâ ̣m chí có cả các đă ̣c tin
́ h sinh ho ̣c (probiotic) hỗ
trơ ̣ cho sức khỏe con người.
Ở nhiề u nước trên thế giới các sản phẩ m lên men (lactic) đươ ̣c sử du ̣ng như là
mô ̣t loa ̣i thức uố ng truyề n thố ng làm từ bột ngô lên men Ogi và Mawe ở Benin, đă ̣c
biê ̣t là các nước Nam Mỹ và Tây Phi [18], Đồ uống được làm từ ngũ cốc địa
phương và chế biến bằng cách sử dụng các Các kỹ thuật lâu đời chiếm một phần lớn
trong thị trường nước giải khát. Chúng bao gồm đồ uống có cồn và không có cồn
Chẳng hạn như Chakpalo, Tchoukoutou, Gowe và Akpan ở Benin, 2-4 Kunu ở

Nigeria5 và Muramba và Bushera ở Uganda [13], và một số sản phẩm lên men từ
ngũ cốc ở một số nước châu Phi như akamu, Ogi, Akpan ở Nigeria, uji ở Kenya,
mahewu ở Nam Phi hay poto poto ở Congo, trong đó Akpan từ ngô Ogi được ưa
chuộng nhất, Ogi là dạng sản phẩm lên men từ ngô dùng để chế biến thành các dạng
sản phẩm khác như cháo, dạng sữa, đồ uống lên men, thường gă ̣p dưới da ̣ng sữa
chua [4].
Hiê ̣n nay trên thi ̣ trường Viê ̣t Nam chưa có các sản phẩ m lên men lactic da ̣ng
sữa chua uố ng từ dịch ngô, mà chỉ có các sản phẩ m đồ uố ng chế biế n từ ngô dưới
da ̣ng thu dich
̣ sữa hoă ̣c thủy phân tinh bô ̣t bằ ng enzyme amylase nhằ m tăng giá tri ̣
dinh dưỡng và giá tri ̣thương phẩ m của sản phẩ m.

1


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Mục đích nghiên cứu của đề tài là ‘Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn lactic để
sản xuất đồ uống lên men từ dịch ngô’.
Kết quả nghiên cứu có thể mở ra hướng phát triển các dòng sản phẩm đồ
uống lên men lactic từ các loại ngũ cốc khác nhau tạo ra sự đa dạng hóa các dòng
sản phẩm đồ uống có giá trị dinh dưỡng, tốt cho sức khỏe con người.
Đề tài tập chung giải quyết các vấn đề:
i) Lựa cho ̣n chủng giố ng lên men dich
̣ ngô trên tiêu chí (Giảm nhanh pH,
Hoa ̣t tiń h probiotic, Tính chấ t cảm quan của sản phẩ m)
ii) Xác đinh
̣ điề u kiê ̣n công nghê ̣ quá trình lên men (Mâ ̣t đô ̣ giố ng vi khuẩ n

cấp cho quá trình lên men; Thời gian lên men, nhiê ̣t đô ̣ lên men; Nồ ng đô ̣ chấ t khô
ban đầ u).
iii) Cải thiện tính chất của sản phẩm ở hai dạng (đồ uông lên men thanh trùng
và da ̣ng đồ uố ng men số ng lơ ̣i khuẩ n) và đánh giá chấ t lươ ̣ng sản phẩ m trên cơ sở
(tin
́ h chấ t hóa lý: thành phầ n, đô ̣ nhớt, pH, axit tổ ng và tin
́ h chấ t cảm quan sản
phẩm).

2


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. CÁC SẢN PHẨM THỰC PHẨM LÊN MEN TRUYỀN THỐNG.
Trong nhiều thế kỷ, nền văn minh của con người đã sử dụng các cách tiếp cận
khác nhau để bảo quản thực phẩm [1]. Có lẽ phần lâu nhất của lịch sử này dựa trên
kiến thức thực tiễn, thu được bằng kinh nghiệm mà không có kiến thức về cơ chế
hoặc cơ sở khoa học của quá trình lên men. Tuy nhiên, cách làm đó đã chứng tỏ sự
lên men là một phương pháp bảo quản thực phẩm như (thịt, cá, sữa, trái cây và rau
cải,..). Trải qua hàng thế kỷ chúng ta mới tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi về cơ sở
khoa học của những hiện tượng này. Lịch sử cho thấy đồ uống có cồn của người Ai
Cập cổ đại; Sự chuẩn bị yoghurt, kumis, kefir bởi dân tộc du mục từ Trung Á; sự
lên men ôliu của người Hy Lạp và La Mã; Lên men thịt của bộ tộc Germanic và cá
của người Eskimo; Chuẩn bị boza bởi người Ba Tư cổ đại; Hoặc lên men ngô (ngô)
bởi các bộ lạc bản địa ở Mỹ tiền Columbica,..[17]. Ngành công nghệ sinh học ngày
càng phát triển bắt đầu từ khoảng giữa thế kỷ XIX, người ta đã khám phá ra bản

chất chất của quá trình lên men và cũng phát hiện ra nhiều loài vi khuẩn có lợi phục
vụ cho nhu cầu đời sống của con người và từ đó ngành công nghiệp chế biến các
loại thực phẩm nói chung và đồ uống nói riêng bằng công nghệ lên men phát triển
mạnh mẽ.
Việc ứng dụng vi khuẩn lactic trong các sản phẩm thực phẩm lên men ngày
càng trở nên rộng rãi trên thế giới, được thể hiện ở bảng 1.1. Các sản phẩm lên men
quen thuộc có nguồn gốc tự nhiên đó là sữa, thịt, tinh bột, dưa chuột, bắp cải … Các
sản phẩm hầu như sử dụng hệ vi sinh vật có sẵn trong nguyên liệu, cho nên ngoài
những ưu điểm nổi trội vẫn còn một số những hạn chế như quá trình lên men kéo
dài và gây ra sự nhiễm tạp trong quá trình lên men. Vì thế nhờ sự tiến bộ của các
ngành khoa học kĩ thuật đã nghiên cứu và ức chế được sự nhiễm tạp, nâng cao chất
lượng sản phẩm thực phẩm.

3


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Bảng 1.1: Một số sản phẩm lên men

Sản phẩm
Acidophilis
Milk
Butter

Nguyên liệu
Sữa
Váng Sữa

Vi khuẩn lên men
Lactobacillus acidophilus
Streptococcus diacetilactis
Leuconostoc cremoris
Streptococcus diacetilactis

Sour Cream

Sữa

S. Lactis
Leuconostic cremoris
Lactobacillus bulgaricus

Buttermilk

Sữa

Streptococcus cremoris
Leuconostoc citrovorum
L. dextranicum
Lactobacillus bulgaricus Streptococcus

Yogurt

Corn Milk
Yoghurt
Amazake

thermophilus
Lactobacillus delbruekii,
Ngô, sữa

Streptococcus salivarus,
Lactobacillus casei

Gạo

Nấm: Aspergillus spp
LAB: Leuconostoc (L.Paramesenteroides,

Boza

Lúa mạch, yến mạch,

L. Sanfranciscensis, L.mesenteroides),

hạt kê, ngô, lúa mì, gạo Lactobacillus (L.plantarum, L.
acidophilus, L. Fermentum);

Kombucha

Trà

Kvas

Lúa mì, lúa mạch đen

Vi khuẩn: Gluconacetobacter (G.

Xylinus), Acetobacter, Lactobacillus.
Nấm men

4


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

1.2. VI KHUẨN LÊN MEN LACTIC.
1.2.1. Thuật ngữ vi khuẩn lactic.
Vi khuẩn lactic là tên gọi chung của những vi khuẩn có khả năng sinh tổng
hợp axit lactic như là sản phẩm chính trong quá trình chuyển hóa các
cacbonhydrate. Các vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaceae. Mặc
dù nhóm vi khuẩn này không đồng nhất về mặt hình thái (gồm cả vi khuẩn dạng que
ngắn, que dài lẫn cả vi khuẩn hình cầu), song về mặt sinh lý chúng lại tương đối
đồng nhất. Tất cả đều là vi khuẩn G (+), không tạo bào tử, không di động [7].
Dựa trên hình dạng của vi khuẩn lactic thì ta có thể chia làm 2 loại: trực
khuẩn (bacilli) và cầu khuẩn (cocci)

L. acidophillus

L. plantarum

S. thermophillus

Hình 1.1: Hình dáng của một số vi khuẩn lactic

Tế bào của vi khuẩn lactic có thể có dạng hình que hoặc hình cầu. Kích

thước và sự sắp xếp tế bào thay đổi tùy thuộc từng loài khác nhau.
Dựa vào cơ chế chuyển hóa gluxit người ta có thể chia vi khuẩn lactic thành
2 nhóm: vi khuẩn lactic lên men đồng hình và lên men dị hình. Đối với nhóm thứ
nhất, quá trình phân giải glucose theo con đường EMP với đặc trưng tạo ra các axit
lactic như là sản phẩm cuối cùng duy nhất. Các vi khuẩn lactic lên men dị hình

5


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

chuyển hóa glucose theo con đường oxy hóa khử pentozaphotphat. Ngoài axit lactic
còn có các sản phẩm phụ như các axit hữu cơ, etanol, CO2, H2 và một số chất thơm
(diaxetyl, este…) [16][21]
Các vi khuẩn lactic rất phổ biến trong tự nhiên. Thường gặp nhất và nhiều
nhất là trong các loại thực phẩm lên men như: sữa và các sản phẩm sữa (sữa chua,
phomat, bơ chua…); trong thịt và các sản phẩm thịt (xúc xích, salami, nem chua…);
trong các loại thủy sản, ngũ cốc ủ chua; trong bia, rượu vang và rau quả muối chua
[27] [30].
1.2.2. Điều kiện phát triển của vi khuẩn lactic.
Vi khuẩn lên men lactic là nhóm vi khuẩn sản sinh ra hàm lượng axit lactic
lớn trong các sản phẩm của quá trình trao đổi chất thông qua quá trình lên men.
Những sinh vật này là sinh vật dị dưỡng và có nhu cầu dinh dưỡng phức tạp vì
chúng không có nhiều khả năng sinh tổng hợp. Chúng có thể phát triển trong
khoảng nhiệt độ 5- 450C và hầu hết sự tăng trưởng tối ưu ở pH= 5.5- 6.5. Nguồn
năng lượng quan trọng hơn đối với các vi khuẩn lactic là monosaccarit và disaccarit,
trong đó phải kể đến là glucose, lactose, saccharose và maltose. Vi khuẩn lactic
cũng có thể sử dụng được cả các polysaccarit (dextrin, tinh bột) cho mục đích năng

lượng của chúng.[1].
1.2.3. Một số chủng vi khuẩn Lactobacillus thường gặp.
Lactobacillus là một chi bao gồm 50 loài khác nhau. Nhiệt độ phát triển
khoảng 2-53 0C, tối đa trung bình ở 30- 40 0C tùy từng loài, pH tối ưu ở 5.5- 6.2.
Lactobacillus được ứng dụng là chủng khởi động lên men các sản phẩm thực phẩm
thủ công hay công nghiệp, bởi vì chúng góp phần bảo tồn, hương vị, cấu trúc cho
thực phẩm lên men.[9]. Một số loài đặc trưng trong công nghệ thực phẩm, công
nghệ sinh học: L. acidophilus, L. casei, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L.
plantarum, L. rhamnosus và L. salivarius.
- L. acidophilus: là loài có những đặc điểm chung của Lactobacillus, phát
triển ở 37- 40 0C và pH= 5.5- 6.0, bị ức chế ở 45- 48 0C và pH dưới 4.0 [10]. L.
acidophilus có khả năng lên men đồng hình từ một số loại đường như: glucose,
6


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

fructose, galactose, mannose, maltose, lactose, saccharose để tạo thành axit lactic.
Không có khả năng lên men các loại đường như: xylose, arabinose, rahamnose,
glycerol, mannitol, sorbitol, dulcitol, inositol và nhiệt độ phát triển tổi ưu là 370C.
L. acidophillus được cho là vi khuẩn có khả năng lên men và giúp hỗ trợ tích cực
quá trình tiêu hóa thức ăn. Làm giảm pH đường ruột làm tăng khả năng hấp thu các
chất và canxi. Sinh axit lactic làm giảm pH của dạ dày ức chế nhiều loại vi khuẩn
gây bệnh đường ruột. Ngoài ra vi khuẩn này còn sản sinh ra các hydrogen peroxide,
bacteriocin, vv … có tác dụng kháng khuẩn. L. acidophillus thường được sử dụng
với vai trò điều trị và phòng ngừa rối loạn tiêu hóa liên quan đến bệnh tiêu chảy,
ngoài ra vi khuẩn này không chỉ có chức năng tốt cho hệ tiêu hóa mà còn làm tăng
khả năng miễn dịch và khả năng ức chế E. coli gây bệnh tiêu chảy [12].

- L. plantarum: là vi khuẩn Gram (+) được tìm thấy trong các hệ tiêu hóa
của người, không có khả năng di động. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình sinh trưởng
phát triển là 30oC, có khả năng chịu được nồng độ muối cao NaCl 5,5%. L.
plantarum có khả năng sống sót trong điều kiện đường ruột tương đối cao, nhiều
nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi khuẩn này có tác động tích cực trên cả viêm ruột và
khả năng di chuyển tự nhiên trong đường ruột. Khi phòng và trị liệu sử dụng trên
chuột thì khuynh hướng di truyền bệnh viêm ruột L. plantarum làm giảm mức độ
tiền viêm của các cytokine, ngoài ra L. plantarum ngăn chặn sự bám dính của E.
coli vào màng nhày, làm giảm độc tố do E. coli tiết ra [2].
- Lactobacillus casei: Là trực khuẩn, Gram (+), có kích thước rất ngắn, có
thể tạo thành chuỗi. Vi khuẩn này có khả năng lên men được các loại đường
glucose, fructose, mannose, galactose, maltose. Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh
trưởng và phát triển của vi khuẩn là 37oC. Cũng giống như vi khuẩn L. acidophilus,
L. casei có khả năng sinh axit lactic làm giảm pH của đường ruột và ngăn cản sự
phát triển của vi sinh vật có hại. Có nhiều nghiên cứu đã chứng minh việc sử dụng
L. casei có tác động tích cực để điều trị các bệnh tiêu chảy do ức chế các tác động
gây viêm của E. coli trên động vật chủ, làm giảm nhẹ các triệu trứng và tiến triển

7


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

của các bệnh nhiễm trùng đường tiêu hóa do S. aureus và S. Typhimurium gây ra
thông qua cơ chế kích thích hệ miễn dịch niêm mạc.
- Lactobacillus rhamnosus: được phân lập và tìm ra bởi Sherwood Gorbach
và Bary Goldin, là trực khuẩn có dạng hình que, Gram (+) chủ yếu tồn tại trong hệ
thống tiêu hóa của con người và cũng có thể tìm thấy trong nước tiểu. Vi khuẩn này

có khả năng nhóm lại trong chuỗi, không tạo bào tử và không di động. L.rhamnosus
được coi là một probiotic hiệu quả trong việc điều trị hoặc phòng ngừa các bệnh
tiêu hóa và nhiễm trùng, do nó có khả năng ức chế E. coli và Salmonella một trong
những nguyên nhân gây bệnh tiêu chảy trên lợn. Hoạt động kháng khuẩn của vi
khuẩn này có liên quan đến việc sản sinh ra các peptide kháng khuẩn hoặc các
bacteriocin. Các peptide này được sản sinh trong giai đoạn logarit và cân bằng.
- Lactobacillus brevis: là trực khuẩn ngắn, Gram (+), không có khả năng di
động và có khả năng lên men các loại đường như: arbinose, xylose, glucose,
fructose, galactose, maltose. Trong quá trình lên men ngoài tạo axit lactic vi khuẩn
này còn tạo axit axetic, rượu, CO2 và tạo hương; nhiệt độ thích hợp cho sự sinh
trưởng và phát triển là 30oC. L. brevis được sử dụng để điều trị viêm âm đạo, nhiễm
trùng đường tiết niệu, vi khuẩn này có vai trò thúc đẩy chức năng miễn dịch tốt hơn
và hỗ trợ hệ tiêu hóa. L. brevis sản sinh ra axit lactic và một số hợp chất khác và có
khả năng sống sót trong điều kiện đường ruột là tương đối cao do vậy mà vi khuẩn
này có thể ức chế một số vi khuẩn gây bệnh. Ngoài ra, L. brevis thông qua cơ chế
cạnh tranh loại trừ làm tăng sinh và tái tạo các ống tiêu hóa trong ruột làm cho vi
sinh vật có hại không có không gian để có thể bám dính trên biểu mô ruột.
1.2.4. Cơ chế lên men lactic.
Để thực hiện việc trao đổi chất và năng lượng, vi khuẩn lactic bắt buộc phải
tiến hành quá trình lên men lactic. Lên men lactic là quá trình chuyển hóa kị khí
đường thành lactic acid theo hai con đường là lên men đồng hình và lên men dị hình
[16][19].Sơ đồ tóm tắt sự chuyển hóa của quá trình lên men glucose ở vi khuẩn
lactic được biểu diễn ở hình 1.2.

8


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Hình 1.2. Quá trình lên men lactic đồng hình, lên men lactic dị hình
1.2.4.1. Lên men đồng hình [27]
Các vi khuẩn lên men lactic đồng hình phân giải đường theo con đường
Embden- Meyerhoff-Parnas chúng chứa các enzyme cần thiết cho sự phân giải này.
Hydro được tách ra khi dehydro hóa triphosphat, được chuyển đến piruvic, sau đó
dưới tác dụng của lactatdehydrogenaza của vi khuẩn sẽ tạo thành axit lactic. Phụ
thuộc vào đặc hiệu quang học của enzym lactatdehydrogenaza và vào sự có mặt của
lactatraxemaza mà sẽ tạo ra axit D (-), D (+) - lactic hoặc D, L-lactic. Lượng axit
lactic tạo thành chiếm 85%, chỉ 1 lượng nhỏ pyruvat bị khử cacbon chuyển thành
axit axetic, ethanol, CO2, axeton. Lượng sản phẩm phụ tạo ra phụ thuộc vào sự có
mặt của oxy. Các chủng lên men đồng hình như là: Lactobaterium casei,
Lactobaterium cremoris, Lactobaterium bulgaricus, Lactobaterium delbruckii
1.2.4.2. Lên men dị hình [27]
9


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Lên men dị hình: khi vi khuẩn lactic không có các enzym cơ bản của sơ đồ
Embden- Meyerhoff-Parnas là aldolaza, triozaphosphatizomeraza, axit lactic được
tạo theo chu trình pentozaphosphat. Chỉ có 50% lượng đường được tạo thành axit
lactic, ngoài ra còn các sản phẩm khác nhau như axit axetic, ethanol, CO2, các sản
phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành este có mùi thơm. Phương trình tổng quát
quá trình lên men dị hình:
C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OH
Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môi trường
dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh. Axit lactic thường chiếm 40% lượng đường đã

được phân hủy, axit suecinic 20%, rượu etylic 10%, axit axetic 10% và các loại khí
gần 20%.
1.2.5. Hoạt tính probiotic của vi khuẩn lactic.
Theo tổ chức y tế thế giới và tổ chức lương nông thế giới (WHO/FAO, 2001)
probiotic là những vi sinh vật sống khi đưa một lượng cần thiết vào cơ thể sẽ đem
lại hiệu quả có lợi về mặt sức khỏe cho người sử dụng [3]. Chủng vi sinh vật được
sử dụng thường xuyên bao gồm vi khuẩn lactic như Lactobacillus và Bifidobacteria.
Probiotic đã được chứng minh tiềm năng quan trọng như lựa chọn điều trị cho một
loạt các bệnh. Mật độ của vi khuẩn probiotic trong các sản phẩm sữa thơng mại
thường khoảng 108- 109 CFU/ml, theo kiến nghị của Kurrmann và Rasic là 105- 107
bifidobacteria/ml trong một ngày tiêu thụ và cũng ở trên mức tối thiểu được đề xuất
bởi liên đoàn sữa Quốc tế ( ≥ 107 CFU/ml sản phẩm) [10].
Probiotic được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm như sữa chua, sữa đậu
nành, đậu tương lên men, các sản phẩm lên men khác và các sản phẩm bổ sung với
hàm lượng tối thiểu phải là 106 CFU/ ml (g). Bắt đầu từ thế kỉ 20, người ta mới cho
rằng probiotic có lợi cho cơ thể trong việc cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường
ruột, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hại và các vi khuẩn sản sinh độc tố. Một
số đặc tính của probiotic: [6]
- Là một vi sinh vật có nguồn gốc từ người, và không gây bệnh.
- Có khả năng sống và ổn định sau khi cấy, xử lý và đề kháng các kĩ thuật xử lý.
- Đề kháng dưới tác động của dịch dạ dày, mật và dịch tuỵ.
10


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

- Có khả năng bám vào tế bào niêm mạc, có khả năng sinh sản và tạo nên các
hiệu ứng lâm sàng hoặc chức năng có lợi cho cơ thể người sử dụng.

Probiotic có vai trò chính đối với sức khỏe con người trong việc nâng cao sức khỏe
đường tiêu hóa, chức năng miễn dịch và ung thư. Probiotic đóng vai trò tác động
đến vi khuẩn đường ruột làm cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột nâng cao sức khỏe
hệ tiêu hóa sinh vật chủ. L. acidophilus đã được chứng minh sản xuất hai hợp chất
bacteriocin lactacin B và acidolin ức chế vi khuẩn gây bệnh ở ruột. Ngoài các bệnh
về đường tiêu hóa, vi khuẩn probiotic hoạt động như chất chống dị ứng bao gồm cả
viêm mũi, viêm da dị ứng và dị ứng thực phẩm. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng vi
khuẩn probiotic có thể kích thích hệ miễn dịch, giảm bớt hiện tượng bất dung nạp
lactose, giảm nồng độ cholesterol huyết thanh làm giảm tỷ lệ mắc tiêu chảy, kiểm
soát sự nhiễm trùng, hoạt động như chất kháng sinh, ngăn ngừa các khối u và bảo
vệ chống lại ung thư ruột hay bàng quang. Ngoài khả năng giảm hiện tượng bất
dung nạp lactose, vi khuẩn probiotic còn giảm bớt hiện tượng rối loạn tiêu hóa hoặc
đầy hơi, tiêu chảy. [14]. Probiotic được sử dụng ngăn ngừa ung thư đặc biệt là ung
thư ruột kết. Nghiên cứu cho thấy rằng probiotic làm ức chế ảnh hưởng đến sự phát
triển của các tế bào tiền ung thư và các khối u trong cơ thể động vật. Đồng thời
ngăn cản sự tăng trưởng của vi khuẩn sinh enzyme gây chuyển hóa tạo các chất tiền
ung thư, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư bằng việc kích thích hệ miễn dịch
và sản xuất các yếu tố gây hoại tử khối u bởi các đại thực bào. [14]
1.3. TỔNG QUAN VỀ NGÔ.
1.3.1. Giới thiệu về cây ngô.
Ngô có tên khoa học là Zea Mays L, thuộc họ hoà thảo Poacea, là một trong
những cây lương thực có nguồn gốc lâu đời, có giả thuyết đưa ra rằng cây ngô có
nguồn gốc khoảng 7000 năm trước công nguyên, ngô bắt đầu phổ biến rộng và
nhanh khoảng 1500 năm TCN. Ngô được đưa vào châu Âu đầu tiên ở Tây Ban Nha
khoảng năm 1494. Đến năm 1521, ngô được đưa đến Đông Ấn Độ và quần đảo
Indonesia, sau đó đến Trung Quốc và Việt Nam. Đến nay, ngô là một trong những
cây lương thực có sản lượng và diện tích trồng lớn trên thế giới và Việt Nam [29].

11

Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Hình 1.3: Cây ngô và bắp ngô
1.3.2. Phân loại ngô [23].
Phân loại theo cấu tạo nội nhũ: gồm 8 loại
-

Ngô vỏ (bắp bọt: pod corn) Zea mays var.tunicata. là dạng bắp nguyên

thủy, chỉ trồng để nghiên cứu vì năng suất thấp, không có giá trị kinh tế. Có 5580% tinh bột, trong đó 20% amylose và 80% amylopectin.
-

Ngô răng ngựa (dent corn): Zea mays var.indentata. là ngô có bắp và hạt

tương đối lớn, phần tinh bột cứng và trong suốt nằm ở 2 bên của hạt, phần đầu và
giữa hạt là tinh bột mềm và đục. Có 60- 65% tinh bột, trong đó 21% là amylose và
79% là amylopectin. Loại này thường trồng ở Hoa Kì và vùng bắc Mexico.
-

Ngô đá (ngô tẻ: flint corn): Zea mays var. indurata. Ngô hạt hơi nhỏ hơn

ngô răng ngựa, đầu hơi tròn phần lớn là phôi nhũ sừng ở bên ngoài, ít phôi nhũ bột,
do đó hạt cứng. có 56- 75% tinh bột trong đó 21% là amylose và 79% amylopectin.
Trồng phổ biến ở Á trung và Nam Mỹ.
-

Ngô nổ (pop corn) Zea mays var. everta. Loại này có trái và hạt tương

đối nhỏ, phôi nhũ hầu như hoàn toàn là phôi nhũ sừng, rất ít tinh bột mềm, lượng
tinh bột chiếm 62- 72% gồm 23% amylose và 77% amylopectin. Ở nhiệt độ 2000C
hạt nổ và tăng thể tích 15- 20 lần. Ngô nổ được sử dụng chủ yếu làm bỏng hoặc gạo
ngô.
12


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

-

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Ngô bột (floury corn) Zea mays var. amylaceae. Hạt to, hầu như hoàn

toàn là phôi nhũ bột, thường trồng để lấy tinh bột vì phôi nhũ mềm và dễ xay,
nghiền.
-

Ngô ngọt (ngô đường: sweet corn) Zea mays var. sccharata. Hạt nhăn

nheo, gồm phần lớn là nội nhũ sừng, lượng tinh bột tương đối thấp, nhiều nước lipit
và protein. Có 25-47% tinh bột, trong đó 60-90% là amylose và 10-40%
amylopectin. Thường thu hoạch lúc còn xanh để ăn tươi hoặc làm rau đóng hộp.
-

Ngô vàng: thường chứa nhiều vitamin A, nhất là provitamin A như α, β, γ

caroten, chất màu erytoxantin. Có 65- 75% tinh bột trong đó 80-90% amylose và

10-20% amylopectin.
-

Ngô nếp (ngô sáp: waxy corn) Zea mays var. ceratina, hạt ngô có màu

trắng đục hơn bắp đá, hạt cứng, láng nhưng không bóng. Có khoảng 60% tinh bột
trong đó 95 -100% là amylopectin và rất ít amylose.
1.3.3. Cấu tạo hạt ngô [23]
Cấu tạo hạt ngô gồm 3 phần chính: vỏ hạt (5.3%), phôi (11.9%), nội nhũ
(82%), tuỳ thuộc vào mỗi giống ngô mà tỷ lệ các phần của hạt khác nhau được thể
hiện qua bảng 1.2
Bảng 1.2: Tỷ lệ các thành phần trong một số loại ngô (% chất khô)
Đá

Loại ngô
Răng cưa

Bột

Nội nhũ

80 – 90

81 – 85

79 – 83

Phôi

8 – 13

10 – 12

10 – 14

1.5 – 6.0

5.0 – 5.3

5.0- 5.5

Các phần của hạt

Vỏ

13


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Hình 1.4: Cấu tạo hạt ngô
- Lớp vỏ quả: gồm 12-14 dãy tế bào, chiếm 5- 7% khối lượng hạt, có chiều dày
0.3μm.
- Lớp vỏ hạt: chiếm 2% khối lượng hạt. Trong thành phần của vỏ quả và vỏ
hạt có nhiều xenluloza, pentoza và một ít các nguyên tố tro.
- Lớp alơron: chiếm 6 - 8% khối lượng hạt, gồm một lớp tế bào có kích thước
lớn bằng hai tế bào nhỏ, chứa nhiều nguyên tố tro, protein, chất béo và xenluloza
- Phôi ngô: chiếm 10- 11% trọng lượng hạt, trong thành phần chứa nhiều chất

béo, protein, đường, tro, xenluloza, tinh bột và một lượng nhỏ vitamin E.
- Nội nhũ: chiếm 72-75% trọng lượng hạt, nội nhũ có thể đục, trong, trắng,
hoặc vàng. Ở trong ngô răng ngựa nội nhũ trắng đục chiếm 34% còn nội nhũ trắng
chiếm 66%, tỷ lệ này phụ thuộc vào hàm lượng protein trong hạt và loại ngô.
1.3.4. Thành phần dinh dưỡng của hạt ngô
Bảng 1.3: Thành phần hóa học trung bình trong hạt ngô [30]
Thành phần dinh
dưỡng

Giá trị trong
100g ngô

Vitamins

Giá trị trong
100g ngô

Năng lượng

361KJ

Vitamin E

0.42mg

Độ ẩm

12g

Vitamin K

0.03mg

14


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

Protein

8.3g

Vitamin C

0.1mg

Chất béo

4.0g

α-caroten

63μg

Tro

1.2g

β-caroten

97μg

Fructose

0.3g

Glucose

0.4g

Sucrose

4.6g

Đường tổng

5.3g

Tinh bột

73g

Chất khoáng

Chất béo

Calcium

15mg

C16:0

0.48g

Đồng

0.23mg

C18:0

0.06g

Sắt

2.1mg

C20:0

0g

Ma-gie

93mg

Tổng axit béo no

0.54g

Mangan

0.46mg

C18:1

1.02g

Phospho

170mg

C20:1

0.01g

Kali

315mg

Tổng axit béo
một liên kết đôi

1.702g

Natri

5mg

C18:2

1.71g

Kẽm

1.73mg

C18:3

0.05g

Amino acid
Alanine

518mg

Methionine

145mg

Arginine

315mg

Phenylalanine

340mg

Aspartic acid

482mg

Proline

605mg

Cystine

125mg

Serine

329mg

Glutamic acid

1300mg

Threonine

261mg

Glycine

284mg

Tryptophan

49mg

Histidine

211mg

Tyrosine

282mg

Isoleucine

248mg

Valine

351mg

Leucine

850mg

Lysine

195mg

15


Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học và CN Thực Phẩm

1.3.4.1. Tinh bột ngô
Nội nhũ chứa 73% glicid ở dạng tinh bột, đường và cellulose, ở phôi dạng
đường và ở vỏ dạng cellulose. Ngô chứa khoảng 60- 70% tinh bột, hàm lượng
amylose trong các giống ngô khác nhau thì khác nhau, nhìn chung khoảng 21- 23%,
đối với ngô nếp chiếm 100% amylopectin. Hạt tinh bột có cấu tạo đơn, hình dạng
rất khác nhau, thường có dạng cầu hay đa diện tuỳ thuộc giống và vị trí của hạt tinh
bột ngô. Kích thước hạt tinh bột khoảng 6- 30μm. Nhiệt độ hồ hoá 62- 67.50C. góc
quay cực 201.50
1.3.4.2. Protein
Protein của ngô gồm 4 nhóm: prolamin- zein (30-50%) chỉ hòa tan trong cồn
80- 90 %, glutelin (14- 20%), không hòa tan trong nước, muối và rượu nhưng dễ
hòa tan trong kiềm loãng (0.2%), globulin (5- 8%) hòa tan trong dung dịch muối
(thường là NaCl 10%), albumin (13-30%) hòa tan trong nước. Những protein này
chứa một lượng lớn các axit amin là glutamine, proline, leucine và alanine, nhưng
chứa rất ít các axit amin cần thiết như lysine, tryptophan, trong khi đó protein trong
phôi cung cấp nhiều tryptophan, lysine.
1.3.4.3. Lipit
Trong các loại ngũ cốc ngô chứa hàm lượng lipit cao nhất từ 3.5- 7%. Phôi
chứa 30- 50% tổng số lipit. Ngoài ra còn nằm trong lớp aleuron của hạt. thành phần
chất béo trong ngô là hỗn hợp các triglyceride của các acid béo như linoleic, oleic,
palmitic, steric, linolenic, ngoài ra còn có lipit liên kết với gluten, cellulose, tinh bột
và các acid béo tự do. Nhờ thành phần lipit này giúp hoà tan chất màu carotenoid và
phân bố trong hạt tạo màu vàng cho ngô.
1.3.4.4. Chất khoáng
Ngô chứa khoảng 1.3% chất khoáng, tập trung chủ yếu ở phôi chiếm khoảng
78% trong toàn hạt. Một số chất khoáng: P, K, Ca, Mg, Na, Cu, Fe, Mn, Zn,...
1.3.4.5. Nước
Chiếm khoảng 12- 15% trọng lượng hạt khi đạt độ chín hoàn toàn, để khô tự
nhiên. Thu hoạch tươi ẩm đạt 19- 35%.

16