Sản xuất thử yoghurt với các chủng vi sinh vật có tiềm năng PROBIOTIC

New Text Document.txt
Sản xuất thử yoghurt với các chủng vi sinh vật có tiềm năng PROBIOTIC
Lê Hoàng Đoan Trang
Nguyễn Hoài Hương (Giảng Viên Hướng Dẫn)
Tp.HCM, 08/2012

Page 1


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Trong tự nhiên không có sản phẩm thực phẩm nào mà thành phần dinh dưỡng lại
kết hợp một cách hài hòa như sữa. Chính vì thế mà sữa và các sản phẩm từ sữa có một
ý nghĩa đặc biệt đối với dinh dưỡng của con người.
Không ngừng đổi mới về công nghệ cũng như trang thiết bị hiện đại, ngành công
nghiệp chế biến sữa ở Việt Nam đã phát triển rất mạnh mẽ trong những năm qua và đã
đáp ứng được một phần nhu cầu tiêu dùng của cộng đồng. Các sản phẩm sữa của nước
ta đã có mặt trên thị trường thế giới. [2]
Các loại sản phẩm lên men từ sữa động vật ngoài việc cung cấp cho cơ thể nguồn
chất dinh dưỡng thiết yếu, còn là phương tiện vận chuyển probiotic tiềm năng vào cơ
thể vật chủ.
Trên thị trường hiện nay có nhiều sản phẩm lên men từ sữa như: sữa chua có
đường, sữa chua Probi, sữa chua có đường SuSu, sữa chua Nha Đam, sữa chua hương
vị Dâu... Đặc điểm của các sản phẩm trên là được sản xuất từ hoạt động lên men của
chủng men truyền thống Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus. Đối
với sữa chua có hoạt tính probiotics thì sau khi lên men từ chủng truyền thống còn có
bổ sung thêm vi sinh vật probiotics nhằm tăng cường vi khuẩn có lợi cho cơ thể vật
chủ.
Bên cạnh sữa chua bổ sung probiotics như trên, các nước trên thế giới còn sản xuất

sữa chua mà vi khuẩn probiotics đóng vai trò vi sinh vật khởi động, gọi là sữa chua
probiotics để phân biệt với sữa chua truyền thống bổ sung probiotics. Điểm khác biệt
của sản phẩm sữa chua probiotic với sản phẩm truyền thống có bổ sung probiotic là
khi sử dụng vi khuẩn probiotic làm vi sinh vật khởi động trong quá trình lên men,
chúng sẽ chịu trách nhiệm chính trong việc tham gia tạo sản phẩm như hương, vị, cấu
trúc sản phẩm.

1


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

Xu hướng sản xuất thực phẩm probiotic hiện nay đang bùng nổ, nhằm góp phần đa
dạng thêm sản phẩm probiotics trên thi trường nên chúng tôi chọn đề tài “Sản xuất thử
yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotics”.
1.2 Nội dung nghiên cứu
Khảo sát khả năng lên men yoghurt của các chủng probiotic: Lactobacillus casei
Shirota (Y1), Streptococcus thermophilus (YTĐ) và Streptococcus spp. (KTĐ)


Xác định tỉ lệ cấy giống thích hợp cho từng chủng.



Theo dõi biến đổi chỉ tiêu hóa lý và cảm quan trong quá trình bảo quản lên chất

lượng sản phẩm.


So sánh sản phẩm thí nghiệm với yoghurt thị trường.

2


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về sữa và sữa chua
2.1.1 Tổng quan về sữa
2.1.1.1 Một số tính chất vật lý, đặc điểm của sữa bò tươi
Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong
máu,được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật
non. Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Những chất này
có khả năng đồng hóa cao vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại
thực phẩm rất bổ dưỡng cho cơ thể nhất là đối với trẻ sơ sinh. [1]
Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý của sữa bò [1]
Đại lượng

Đơn vi đo

Giá trị
6,5 – 6,7

pH

-

Độ chua

0

Tỷ trọng

g/cm2

1,028 – 1,036

Điểm đông đặc

0

C

-54 ÷ -59

Nhiệt độ sôi

0

C

100,2

Thể oxy hóa – khử

V

0,10 – 0,20

Sức căng bề mặt ở 200C

Dynes/cm

50

Độ dẫn điện

1/ohm.cm

0,004 – 0,005

Nhiệt dung riêng

Cal/g.0C

0,933 – 0,954

Độ nhớt

Cp

1,7 – 2,5

15 – 18

D

2.1.1.2 Thành phần hóa học, dinh dưỡng của sữa bò
Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng,

vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác. Trong các chất trên trừ nước

3


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

và những chất bay hơi khi chế biến thì những chất còn lại gọi là chất khô của sữa.
Hàm lượng chất khô của sữa khoảng 10-20% tùy theo loại sữa, chất khô của sữa càng
nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao, nếu không kể đến lipit thì chất khô trong sữa gọi
là chất khô không béo.
Thành phần hóa học của các loại sữa không giống nhau, chúng luôn thay đổi và
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp
vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống và nhiều
yếu tố khác. [1]
Bảng 2.2 Thành phần trong sữa từ các nguồn động vật khác nhau (g/100g) [2]
Nguồn động

Protein

Casein

vật

Whey

Chất béo Cacbohyda

protein

Tro

rt

Người

1,2

0,5

0,7

3,8

7,0

0,2

Ngựa

2,2

1,3

0,9

1,7

6,2

0,5

Bò

3,5

2,8

0,7

3,7

4,8

0,7

Trâu

4,0

3,5

0,5

7,5

4,8

0,7

Dê

3,6

2,7

0,9

4,1

4,7

0,8

Cừu

5,8

4,9

0,9

7,9

4,5

0,8

a. Nước
Nước là thành phần chính của sữa, nước dao động khoảng 80,32% ÷ 90,37%. Nước

đóng vai trò là dung môi hòa tan, là môi trường phân tán các chất vô cơ, hữu cơ và còn
là cầu nối thực hiện các phản ứng hóa học, sinh hóa, các phản ứng lên men, tham gia
trực tiếp các phản ứng trao đổi chất, thủy phân, hydro hóa và các phản ứng oxi hóa
khử. [2]

4


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

b. Glucid
Glucid của sữa chủ yếu là đường lactose. Trung bình mỗi lít sữa chứa khoảng 50g
lactose. Lactose là một disaccharide của 2 đường đơn là glucose và galactose. Lactose
trong sữa có ý nghĩa rất quan trọng vì nó dễ bị một số vi sinh vật lên men, chuyển hóa
lactose thành acid lactic và những sản phẩm phụ khác (acetyl, metyl, diacetyl). Độ
ngọt của lactose kém saccarose 30 lần, độ hòa tan trong nước cũng kém hơn. Khi gia
nhiệt đến 100oC không làm thay đổi lactose. Ở nhiệt độ cao hơn, xảy ra sự biến màu
do sự xuất hiện các melanoid tạo thành khi các acid amin của sữa tác dụng với lactose.
Ngoài ra khi ở nhiệt độ cao hơn 100oC, lactose bị phân giải một phần, tạo thành các
acid lactic, acid formic...mà kết quả làm tăng độ chua của sữa lên 1÷ 2oT. [2]
c. Các hợp chất chứa nitơ
Các hợp chất chứa nitơ chiếm 3-4% trong sữa, trong đó 3,3% là protein và 0,1% là
hợp chất phi protein.


Protein sữa

Là các hợp chất hữu cơ phức tạp gồm 3 loại chính: casein, globulin và
lactoalbumin hiện diện ở dạng keo phân tán trong sữa (trong đó casein chiếm tỷ lệ cao
nhất là 80%). Có 2 dạng protein chủ yếu trong sữa là:

- Phức chất casein: là cấu trúc toàn bộ các thành phần casein, calciumphosphate và
các muối khác được biết như phức chất calcium caseinate – calciumphosphate. Các
cấu tử casein quan trọng gồm alpha (S1) casein, alpha (S2) casein, beta casein và
kappa casein. Hầu hết protein casein này hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp
với một số thành phần khác được gọi là micell casein. Hệ keo casein này mang một
lượng lớn calcium, phospho không có khả năng hòa tan. Dưới tác dụng của nhiệt trong
thời gian dài hay ở nhiệt độ cao sẽ làm thay đổi tính chất của phức hệ casein và phá
hủy amino acid, hình thành sự thay đổi màu và mùi trong quá trình nấu.
- Protein nước sữa (whey): Whey là phần dịch còn lại khi chất béo và casein bị kết
tủa, tuy nhiên trong whey vẫn còn chứa một số chất béo và casein nguyên thủy.

5


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

Protein trong whey quan trọng là albumin, globulin, globulin miễn dịch và globulin
kháng thể.


Những hợp chất nitrogen phi protein

Sự hiện diện của nitrogen là một trong những đặc tính chủ yếu của protein, vết của
các nitrogen phi protein cũng được tìm thấy trong sữa như các creatin, acid uric,
polypeptid, urê... Chúng có lẽ là những sản phẩm phụ của sự trao đổi chất.[2]
d. Các enzyme trong sữa
Trong sữa có nhiều nhóm enzym hiện diện như:
- Lipase: có thể làm cho sữa và các sản phẩm sữa bị trở mùi xấu đi do chúng phân
giải glyceride và giải phóng acid béo tự do. Enzym lipase vẫn còn hoạt tính ở nhiệt độ
thấp (khoảng 4÷ 5oC). Đa số lipase bị phá hủy ở nhiệt độ thanh trùng.

- Protease: tham gia vào quá trình thủy phân hay phá hủy protein tạo thành mùi vị
không dễ chịu trong sữa và các sản phẩm sữa. Protease được hình thành tự nhiên trong
sữa và chúng không bị thủy phân hoàn toàn ở nhiệt độ thanh trùng.
- Phosphatase: phân hủy phosphate hữu cơ. Có 2 loại enzyme là phosphatase kiềm
và phosphatase acid. Trong đó loại kiềm có pH tối ưu là 9,6 rất quan trọng. trong công
nghiệp chế biến sữa [2]
e. Chất béo
Là thành phần quan trọng nhất trong sữa, hơn 95% chất béo hiện diện trong sữa
dưới dạng phân tán ở kích thước nhỏ từ 0,1÷ 15µm. Mỗi hạt chất béo được bao bằng
một màng bao là lớp mỏng protein, phospholipid, đồng nguyên tố, và khoảng 3/4 là
enzym phosphatase có chiều dài 8 ÷ 10 nm nhằm bảo vệ chất béo, ngăn cản chúng kết
hợp lại với nhau, nếu cấu trúc màng chất béo bị biến đổi các hạt chất béo có thể tiến lại
gần rồi kết dính lại với nhau, làm mất đi tính đồng nhất của sữa. Trung bình trong một
lít sữa có khoảng 40 gam lipid, trong đó lipid đơn giản chiếm 70÷75% tổng số acid
béo. Lipid phức tạp chiếm 20-15% [2]

6


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

f. Vitamin và khoáng
Vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm: vitamin hòa tan trong nước (B1, B6,
B12, C,…) và vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, E, K). Các vitamin được tổng hợp
chú yếu từ các vi sinh vật trong ngăn thứ nhất dạ dày bò và không phụ thuộc vào điều
kiện ngoại cảnh. Nhưng bị ảnh hưởng bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết…
Bảng 2.3 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò [2]
Vitamin

Hàm lượng

Hàm lượng

Vitamin

(mg/l)

(mg/l)

A (retinol)

0,300

PP (niacin)

1,00

B (canciferol)

0,001

B3 (acid pantothenic)

3,50

E (tocoferol)

1,400

C (acid ascorbic)

20,0

B1 (thiamin)

0,400

H (biotin)

0,04

B2 (riboflavin)

1,700

B9 (acid folic)

0,05

B6 (pyridoxin)

0,500

K (phylloquinone)

0,05

B12 (xyanocobalamin) 0,005
Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8 – 10g/l. Các muối trong sữa ở
dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Hàm lượng canxi, phospho và

magie chiếm tỷ lệ cao. Một phần chúng tham gia vào cấu tạo micelle, phần còn lại tồn
tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa. Các muối khoáng khác như kali, natri, clo…
đóng vai trò là chất điện ly. Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như kẽm, sắt,
iod, đồng… Chúng cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người.

7


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

Bảng 2.4 Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa [2]
Thành phần

mg/l

Thành phần

µg/l

Thành phần

µg/l

Kali

1500

Kẽm

4000

Silic

1500

Calci

1200

Nhôm

500

Brom

1000

Natri

500

Sắt

400

Bo

200

Magie

120

Đồng

120

Flo

150

Phospho

3000

Molipden

60

Iot

60

Clo

1000

Mangan

30

Lưu huỳnh

100

Niken

25

g. Các hợp chất khác
Trong sữa bò còn chứa các hormone, chúng được chia làm ba nhóm là
proteohormone, hormone peptide và hormon steoride, trong số đó prolactine là được
biết đến và nghiên cứu nhiều hơn cả, hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bò là
50μg/l, trong sữa non là 230μg/l. Ngoài ra, trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu
là chủ yếu là CO2, O2 và N2, chúng là chủ yếu có trong sữa (ở dạng hòa tan). Trong
quá trình chế biến chất khí thay đổi. Khi đun nóng chất khí giảm, kết quả của việc bài
khí này khiến cho độ acid của sữa giảm 0,5÷ 2oT. Chất khí tăng khi có sự phát triển
của vi sinh vật. Trong số các chất khí có mặt trong sữa chỉ có O2 là ảnh hưởng xấu vì
nó có thể là nguyên nhân phát triển các quá trình oxi hóa [2]
h. Hệ vi sinh vật và vai trò của chúng trong sữa
Được chia làm 2 nhóm:
 Prokaryote: nhóm vi sinh vật Prokaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Vùng nhân
chỉ là mạch ADN xoắn kép nằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di truyền cho
tế bào. Đại diên quan trọng cho nhóm Prokaryote là vi khuẩn. Số lượng vi khuẩn trong

8


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

sữa bò tươi sau khi vắt có thể dao động từ vài nghìn đến vài triệu khuẩn lạc trong 1ml
sữa. Sữa được đánh giá có chất lượng vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml
sữa không lớn hơn 100.000 khuẩn lạc. Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là: vi khuẩn
lactic, coliform, vi khuẩn sinh acid butyric, vi khuẩn sinh acid propionic và các vi
khuẩn gây thối.
 Eukaryote: nhóm vi sinh vật Eukaryote có nhân hoàn chỉnh, nằm trong tế bào,
nhân được bao bọc bởi màng nhân, bên trong là nhiễm sắc thể lưu trữ thông tin di
truyền. Hai đại diện của nhóm này thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và nấm
sợi. Hầu hết các loại nấm men và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng
sữa ở 750C trong thời gian từ 10 – 15 giây.
2.1.1.3 Quá trình sinh hóa xảy ra trong sữa
Sữa tươi là môi trường rất thích hợp cho sự xâm nhập và phát triển của các loại vi
sinh vật. Do sự phát triển của vi sinh vật bên trong sữa tươi xảy ra nhiều quá trình sinh
hóa phức tạp, trong đó có biến đổi có lợi như sự lên men lactic, nhưng chủ yếu là các
quá trình biến đổi có hại, làm giảm chất lượng của sữa và cuối cùng dẫn đến hư hỏng.
Một số quá trình biến đổi chủ yếu xảy ra trong bảo quản sữa tươi:
- Sự lên men lactic (sự lên men chua của sữa): chúng phân giải đường lactose thành
nhiều chất phức tạp, chủ yếu taọ thành acid lactic. Sự lên men lactic được ứng dụng
trong việc sản xuất sữa chua, xảy ra chủ yếu do tác động của vi khuẩn lactic. Vi khuẩn
lactic không bền vững dưới tác động của nhiệt độ cao. Khi đun nóng sữa tới 60 – 650C
trong khoảng 15 – 30 phút, vi khuẩn lactic sẽ bị tiêu diệt.
- Sự lên men butyric: là quá trình biến đổi không có lợi cho sữa. Dưới tác dụng của
vi khuẩn này, đường lactose và các muối của acid lactic bị lên men tạo thành acid
butyric, một số chất khí, một số hợp chất acid… làm giảm chất lượng của sữa. Vi
khuẩn butyric hoạt động mạnh ở nhiệt độ 400C.
- Sự thối rữa: hiện tượng sữa tươi bị thối rữa là do nhiều loại vi sinh vật phát triển
và phân hủy các hợp chất prrotein của sữa thành những sản phẩm có mùi thối khó

9

Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

chịu. Ngoài ra, bản thân các loại vi khuẩn gây thối rữa có thể tự tiết ra các chất độc
hoặc phân giải protein thành các chất độc làm cho sữa bị nhiễm độc, chất lượng của
sữa giảm dần, thậm chí còn không dùng làm thực phẩm được nữa.
2.1.2 Tổng quan về sữa chua
2.1.2.1 Tính chất vật lý, đặc điểm của sữa chua
Sữa chua là sản phẩm chế biến từ sữa nhờ quá trình lên men bởi nhóm vi khuẩn
lactic và một số nhóm vi khuẩn khác. Bao gồm một số đặc điểm sau:
- Trạng thái: đồng nhất, mịn, sệt, không vón cục, không tách lớp
- Mùi: mùi thơm đặc trưng của sản phẩm lên men nhờ sự có mặt của các hợp chất
như acid lactic, acid acetic, diacetyl,…
- Vị: vị chua của acid lactic, vị ngọt nhẹ của đường và vị béo của lipid trong sữa
chua.
- Màu sắc: thường có màu trắng ngà
Hiện nay có rất nhiều loại sữa chua khác nhau, dựa vào cấu trúc và mùi vị mà sữa
chua có thể được phân loại như sau:
- Sữa chua truyền thống (set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình
sản xuất, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì. Quá
trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện các khối đông và tạo cấu trúc đặc
trưng cho sản phẩm.
- Sữa chua dạng khuấy (stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau khi
quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. Trong quy trình sản
xuất, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng,
tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì. Sữa chua dạng khuấy sẽ
không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như sữa chua truyền thống.
- Sữa chua uống (dringking type) hay sữa chua lỏng: Khối đông xuất hiện trong sản
phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. Sản phẩm có dạng lỏng. Điểm đặc

10


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

biệt là sau quá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương
pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản
phẩm.
- Sữa chua lạnh đông (frozen type): Sản phẩm có dạng tương tự như kem. Quá
trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lên
men sẽ được xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói.
- Sữa chua cô đặc (concentrated yaourt): quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn
quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm. trong quá trình cô
đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm. [1]
Ngày nay, để đa dạng hóa hơn nữa sản phẩm yoghurt trên thị trường, người ta có
thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc purée trái cây cho vào sản
phẩm.
Dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm, lượng chất béo trong sữa chua từ 010%. Theo WHO/FAO, sản phẩm sữa chua được chia làm ba nhóm chính:
- Sữa chua gầy (skimmed yaourt): hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%
- Sữa chua bán gầy (partially skimmed yaourt): hàm lượng chất béo nằm trong
khoảng 0,5-3,0%
- Sữa chua béo (fat yaourt): hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn
3.0%. [1]
2.1.2.2 Giá trị dinh dưỡng của sữa chua
a. Carbohyrate
Sữa chưa tự nhiên có chứa một vài mono và disaccharide nhưng hàm lượng nhiều
hơn hẳn vẫn là đường lactose. Sau quá trình lên men, trong 100g sảm phẩm có thể
chứa tới 4-5g lactose. Khả năng phân giải lactose của sữa chua phụ thuộc vào khả
năng phân giải của β-galactosidase do những vi sinh vật có trong sữa chua tiết ra và
những lactase do những vi sinh vật trong sữa chua tiết ra kích thích cho những lactase

ngoại sinh hoạt động chuẩn bị cho khả năng phân giải lactose.

11


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

Bảng 2.5 Thành phần dinh dưỡng của sữa chua (trong 100g)
Sữa chua
Thành phần

Chất béo

Chất béo

Chất béo thấp /

Kiểu Hy

cao

thấp

hương trái cây

Lạp

Nước (g)

81,9

84,9

77,0

77,0

Năng lượng (kcal)

79

56

90

115

Protein (g)

5,7

5,1

4,1

6,4

Chất béo (g)

3,0

0,8

0,7

9.1

Carbohydrate (g)

7,8

7,5

17,9

-

Canxi (mg)

200

190

150

150

Phospho (mg)

170

160

120

130

Natri (mg)

80

83

64

-

Kali (mg)

280

250

210

-

Kẽm (mg)

0,7

0,6

0,5

0,5

Giá trị dinh dưỡng của sữa chua phụ thuộc vào loại trái cây và độ ổn định
b. Protein
Hàm lượng protein trong sữa chua cao hơn trong sữa tươi bởi trong quá trình sản
xuất sữa chua có sự bổ sung sữa gầy và sữa cô đặc để đồng hóa nguyên liệu sữa. mổi
ngày sử dụng khoảng 200-250ml sữa chua có thể cung cấp tối thiểu khoảng 15g
protein. Protein trong sữa chua dễ tiêu hóa, rất tốt cho sức khỏe con người.
c. Lipid
Lượng chất béo có trong sữa chua tùy thuộc vào loại sản phẩm sữa chua đực sản
xuất. sữa chua truyền thống chứa khoảng 3-4g chất béo trong 100g sữa chua, sữa chua
cô đặc hay sữa chua làm theo kiểu Hy Lạp chứa khoảng 9-10g chất béo. Sữa chua sản
xuất ở các nước công nghiệp có hàm lượng chất béo thấp do làm từ sữa gầy.

12


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

d. Vitamin và khoáng vi lượng
Canxi có trong sữa chua là dạng canxi dễ hấp thu hơn bất kì dạng canxi được cung
cấp bởi các nguồn khác. Ngoài ra, sữa chua còn cung cấp một số nguyên tố vi lượng
khác như Na, Mg, Zn, P đều ở dạng dễ hấp thu và sử dụng.
Bảng 2.6 Hàm lượng một số vitamin có mặt trong sữa chua (trong 100g)
Sữa chua

Vitamin

Chất béo thấp /

Chất béo cao

Chất béo thấp

B1 (μg)

60

50

50

B2 (μg)

27

250

210

B6 (μg)

100

90

80

B12 (μg)

0.2

0.2

0.2

C (mg)

1

1

1

D (μg)

0,04

0,01

0,01

E (μg)

50

10

10

Retinol (μg)

28

8

10

Carotene (μg)

21

5

4

Acid folic (μg)

18

17

16

Acid nicotinic (μg)

500

450

330

Biotin (μg)

2.6

2.9

2.3

-

0.6

-

Choline (mg)

hương trái cây

e. Hệ vi sinh vật và vai trò của chúng trong sữa chua
Trong sữa chua, hệ vi sinh vật bao gồm nhiều nhóm khác nhau, nhưng chủ yếu là
nhóm vi khuẩn lactic. Nhóm vi khuẩn này góp phần tham gia vào quá trình lên men
lactic trong sữa tạo thành sản phẩm sữa chua. Chúng sử dụng cơ chất là đường lactose

13

Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

và các chất khác có trong sữa để phát triển và tạo ra acid lactic, acid acetic… Ngoài ra
còn có vi khuẩn butyric, propionice, vi khuẩn gây thối, trực khuẩn đường ruột…
2.1.2.3 Những biến đổi sinh hóa xảy ra trong quá trình lên men sữa
Sự chuyển hóa đường lactose thành acid lactic nhờ vi sinh vật lên men như vi
khuẩn lactic, gọi là lên men lactic. Lên men lactic có hai kiểu lên men là lên men lactic
đồng hình và lên men lactic dị hình.
a. Lên men đồng hình
Lên men lactic đồng hình là quá trình lên men lactic có sản phẩm là các acid lactic
chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men (acid acetic, aceton, di-acetyl…)
C6H12O6

2 CH3CHOHCOOH

+ 21,8.104 J : phương trình chung

biểu diễn quá trình lên men đồng hình.
Trong quá trình lên men lactic đồng hình, glucose được chuyển hóa theo chu trình
Embden-Meyerhoff và sử dụng enzyme aldolase. Acid pyruvic tạo thành acid lactic
dưới tác dụng của enzyme dehydrogenase và một phần ít acid pyruvic bị khử cacbon
tạo thành acid acetic, ethanol, CO2 và acetone. Vi khuẩn lên men lactic đồng hình
không có enzyme carboxylase nên khi acid pyruvic phân hủy thành CO2 rồi tiếp tục
khử thành acid lactic theo sơ đồ 2.1A.

14

Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

A

B

CO2

Ethanol

Lactate
Sơ đồ 2.1: Khả năng chuyển hóa đường lactose của vi khuẩn acid lactic (T.M.
Cogan and C. Hill. In: P.F. Fox, Ed., Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology,
Vol. 1, General Aspects, 2nd ed., 1993.)
A) Lên men lactic đồng hình

B) Lên men lactic dị hình

15


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

b. Lên men dị hình
Lên men lactic dị hình phức tạp hơn, ngoài khả năng lên men ra sản phẩm acid
lactic (40%), còn có khả năng cho ra các sả phẩm phụ khác một lượng đáng kể như
acid acetic + ethanol (10%), acid succinic (20%), các loại khí (20%)…
C6H12O6

CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH + C2H5OH +

CO2 : phương trình chung biểu diễn quá trình lên men dị hình.
Trong vi khuẩn lên men lactic dị hình không có các enzyme cơ bản của sở đồ
Embden-Meyerhoff là aldolase triozophotphatizomerase, bước đầu phân giải đường
glucose ở những vi khuẩn này theo con đường pentozophotphat, tức là thông qua
glucose–6–photphat, 6–photphogluconat và ribulose–5–photphat chuyển thành
xilulose–5–photphat. Hợp chất này tiếp tục biến đổi thành photphoglycealdehyde và
acetylphotphat dưới tác dụng của enzyme pentozophotpho xelolase.

Sơ đồ 2.2: Chuyển hóa lactose thành các sản phẩm lên men lactic dị hình

16


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

+ Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen từ
dehydrase theo phương trình:
CH3COCOOH + dehydrase

-H2

CH3CHOHCOOH + dehydrase

+ Acid succinic được tạo thành từ acid pyruvic do tác dụng với CO 2 và tiếp theo là
sự tiếp nhận hydrogen từ dehydrase theo phương trình:
CH3COCOOH + CO2

COOH-CH2-CO-COOH

COOHCH2COCOOH + 2dehydrase

-H2

COOH(CH2)2COOH

+

H2 O

+

2dehydrate
+ Etanol và acid acetic tạo thành nhờ men aldehydrase từ acetaldehyde theo phương
trình:
2CH3CHO + H2O + aldehydrase

C2H5OH + CH3COOH + aldehydrase

+ Việc sinh ra các khí liên quan đến điều kiện yếm khí tỷ lệ các hợp chất phụ sinh ra
phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng và các loại vi khuẩn lactic.
Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình),
acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình) trong dịch lên men xuất hiện cả trăm hợp
chất hóa khác Acetadehyde, Acid Acetic, Aceton, Di-acetyl.... Chúng là sản phẩm
trung gian hoặc là sản phẩm phụ của quá trình lên men. Hàm lượng của chúng trong
dịch lên men thường rất thấp. Một số hợp chất trong nhóm này thường rất dễ bay hơi.
Chúng đóng vai trò quan trong việc hình thành nên mùi, vị đặc trưng cho sản phẩm lên
men lactic. Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde. [1]
2.1.2.4 Cơ chế tạo cấu trúc, vị và hương đặc trưng của sữa chua
Giá trị cảm quan của sản phẩm sữa chua qua 3 yếu tố: hương - vị - cấu trúc đặc

trưng được tạo từ quá trình lên men đồng hình và dị hình theo sơ đồ 2.4.
a. Cơ chế tạo cấu trúc
Sữa chua có cấu trúc mịn, đặc, sệt do có cấu trúc gel được tạo nên nhờ hiện tượng
đông tụ casein ở điểm đẳng điện pI = 4,6.

17


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

Ngoài ra, trong sữa chua, vi khuẩn lactic còn tạo ra chất ổn định cấu trúc gel tự
nhiên như polysaccharide ngoại bào (EPS).
b. Cơ chế tạo vị
Vi khuẩn lên men lactic sẽ chuyển hóa lactose và sinh ra acid lactic làm pH của sữa
giảm tạo ra vị chua nhẹ. Ngoài ra, trong sữa chua còn có vị ngọt của đường và vị béo
của lipid có sẵn trong sữa.
c. Cơ chế tạo hương
Trong quá trình lên men dị hình, vi khuẩn lactic sinh chất aldehyde nhằm tạo
hương trong sản phẩm sữa chua. Chất này cũng được tại ra từ Amino acid threonine
được thủy phân từ sữa do vi khuẩn lactic tạo nên.
Con đường hình thành andehyde:
- Con đường 1: andehyde được chuyển hóa trực tiếp từ pyruvate nhờ pyruvate
decarboxylase hoặc từ acetyl-CoA nhờ aldehyde decarboylase. Con đường này chỉ xảy
ra với vi khuẩn lactic lên men dị hình.
- Con đường 2: aldehyde được tạo thành từ threonine nhờ serine hydroxymethyl
transferase. Threonine có được khi vi khuẩn khởi động có hoạt tính protease đáng kể.
Amino acid tự do chính là yếu tố tăng trưởng của vi khuẩn lactic, thiếu hoạt tính
protease thì vi khuẩn lactic sẽ hoạt động yếu trong môi trường sữa.

18

Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

Sơ đồ 2.3: Cơ chế tạo thành acetaldehyde trong sữa chua

19


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

YOGURT

Sữa = lactose + protein
= chất khô không béo

Vi khuẩn lactic

Threonine
(nhờ protease)

Lên men lactic
dị hình

Polysaccharide
ngoại bào (EPS)

Lên men lactic
đồng hình

Acetaldehyde

Acid lactic

Tạo gel
protein
pI =4.6

Hương

Vị

Cấu trúc

Sơ đồ 2.4: Mối quan hệ giữa đặc tính cảm quan và hóa lý
trong quá trình lên men lactic của vi sinh vật khởi động
2.1.2.5 Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua các loại

20

Tạo độ
mịn và
dẻo


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic
Sữa nguyên
liêụ

Chuẩn hoá

Hiệu chỉnh hàm
lượng chất khô

Bài khí
Vi khuẩn lactic
thương mại
dang đông khô.

Đồng hóa

Xử lý nhiệt

Cấy giống

Hoạt hoá

Hương
liệu

Phối trộn

Lên men

Lên men
Hương
liệu

Bao bì

Rót sản phẩm

Làm lạnh

Chất ổn
định

Phối trộn
Đường

Puree
trái cây
Lên men

Phối trộn

Đồng hoá

Thanh
trùng

Đồng hoá

Rót sản phẩm

Làm lạnh

Đồng hoá

Triệt trùng

UHT

Hương
liệu
Làm lạnh

Bao bì

Bao bì
Bảo quản lạnh

Bảo quản lạnh

Yoghurt
truyền
thống

Yoghurt
dạng
khuấy

Bao bì

Bao bì

Rót sản phẩm

Rót sản phẩm

Bảo quản lạnh

Bảo quản lạnh

Yoghurt
uống

Yoghurt
uống

Sơ dồ 2.5 : Quy trình công nghệ sản xuất các loại yoghurt [1]
21

Rót sản phẩm

Bảo quản ở
nhitệ độ
phòng

Yoghurt
uống


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

Thuyết minh qui trình
Quy trình công nghệ sản xuất yoghurt thay đổi phụ thuộc vào dạng sản phẩm và
mức giá trị của các chỉ tiêu chất lượng cần đạt.
Nguyên liệu: Có thể sử dụng sữa dê, sữa cừu hoặc sữa bò để sản xuất yoghurt .
Yêu cầu: chất lượng cao, không chứa kháng sinh và đạt các mức chỉ tiêu về vi sinh.
Chuẩn hóa: Quá trình này được thực hiện nhằm hiệu chỉnh chất béo cho sản phẩm

sữa chua. Hàm lượng chất béo trong yoghurt thành phẩm thường dao động trong
khoảng 0,5-3,5%
Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô: theo Bourgeois và Larpent (1989), tổng hàm
lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất yoghurt là từ 14-16%.
Thực tế, mỗi nhà sản xuất sẽ chọn một giá trị thích hợp cho sản phẩm của mình.
Bài khí: hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt. Khi
đó, hiệu quả của quá trình đồng hóa và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có
mùi khó chịu trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm yoghurt sẽ tốt hơn.
Đồng hóa: Mục đích của quá trình là làm tránh hiện tượng tách pha của chất béo
xảy ra trong quá trình lên men sữa và làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm yoghurt
thường sử dụng áp lực 200-250 bar, nhiệt độ sữa khi vào thiết bị 65-700C.
Thanh trùng: 90-950C trong 5 phút nhằm diệt hệ vi sinh vật và enzyme trong sữa,
biến tính một phần protein trong sữa để cải thiện cấu trúc cho sản phẩm..
Cấy giống: Trong quy trình sản xuất sữa chua trên hình 2.5 thường sử dụng ha
chủng vi sinh vật là Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilius. Thông
thường hai chủng này sử dụng với tỷ lệ 1:1. Tuy nhiên, tỷ lệ này có thể thay đổi phụ
thuộc vào hoạt tính của chủng sử dụng và những yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của
sản phẩm.
Các quá trình khác: Sau giai đoạn cấy giống vi khuẩn lactic vào môi trường sữa,
tùy theo dạng sản phẩm yoghurt cần thu nhận mà các quá trình xử lý tiếp theo trong
quy trình sản xuất sẽ khác nhau.

22


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

a. Sản phẩm yoghurt truyền thống: Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sẽ được
đảo trộn đều và hiệu chỉnh nhiệt độ trong khoảng 43-45oC rồi đưa qua thiết bị rót vào
bao bì, đóng nắp. Các thiết bị làm việc trong điều kiện vô trùng để tránh nhiễm vi sinh

vật từ môi trường bên ngoài vào sữa. Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa và
giống vi khuẩn lactic đưa vào phòng lên men. Nhiệt độ lên men tối thiểu thường là
42-43oC. Thời gian lên men phủ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý
của giống và yêu cầu về độ chua của yoghurt thành phẩm. Thông thường quá trình lên
men kết thúc 2,5-3 giờ.
Khi quá trình lên men kết thúc, ta cần làm lạnh canh trường để ổn định cấu trúc gel
của sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic cho sản phẩm của
vi khuẩn. Các bao bì chứa yoghurt sẽ được đưa vào phòng làm lạnh để đưa yoghurt
về nhiệt độ 18-20oC trong vòng 30-40 phút. Cuối cùng, ta hạ nhiệt độ xuống 4oC và
bảo quản sản phẩm trong kho lạnh từ 2-4oC.
b. Sản phẩm yoghurt dạng khuấy: Khi quá trình lên men kết thúc, người ta bơm
yoghurt vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ từ 43oC xuống 15-22oC. Tiếp theo yoghurt
được đưa vào bồn chứa tạm, chuẩn bị cho giai đoạn rót sản phẩm. Việc bổ sung purée
và các phụ gia khác như hương liệu, chất màu, chất ổn định... sẽ được bơm trực tiếp
vào đường ống vận chuyển yoghurt từ bồn chứa tạm đến thiết bị rót sản phẩm vào bao
bì. Sản phẩm sau khi rót vào bao bì được đưa đi bảo quản lạnh.
c. Sản phẩm yoghurt uống: Quá trình lên men sản xuất yoghurt uống cũng được thực
hiện trong thiết bị lên men tương tự như đối với sản phẩm yoghurt dạng khuấy. Khi
kết thúc lên men, người ta tiến hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc của khối đông rồi
làm lạnh yoghurt về 18-20oC, sau đó bơm vào bồn chứa tạm. Tiếp theo, ta bổ sung
thêm đường, các phụ gia như hương liệu, chất màu... vào yoghurt rồi tiếp tục khuấy
trộn hỗn hợp. Yoghurt uống có thể bảo quản ở nhiệt độ thấp 2-4oC hoặc ở nhiệt độ
phòng.

23


Sản xuất thử yoghurt với một số chủng vi sinh vật có tiềm năng probiotic

2.2 Tổng quan về probiotics làm giống khởi động lên men sữa chua

2.2.1 Định nghĩa về Probiotics
Probiotics theo tiếng Hy Lạp là vì sự sống. Theo thời gian định nghĩa probiotics
được thay đổi và mang nhiều ý nghĩa khoa học hơn.
Lilly Stillwell(1965) định nghĩa probiotics là các yếu tố kích thích tăng trưởng có
nguồn gốc vi sinh vật. Parker (1974) là người đầu tiên đưa ra khái niệm “Tương tác
giữa vi sinh vật và vật chủ ảnh hưởng có lợi đối với hệ vi sinh đường ruột”.
Fuller (1989) phát triển định nghĩa probiotics thành “Những vi sinh vật sống bổ
sung vào thức ăn và có tác động tốt đến sức khỏe của vật chủ bằng cách cải thiện hệ
cân bằng vi sinh đường ruột”.
Cho đến nay định nghĩa về probiotics vẫn không thay đổi nhiều, một số tác giả
nhấn mạnh đến “Các vi sinh vật sống thành phần xác định với số lượng xác định nhằm
cải thiện vật chủ”. [Lee Y K et at 2009] .
Tóm lại probiotics là:
- Tập hợp các vi sinh vật sống.
- Được đưa vào cơ thể người, động vật thường qua đường tiêu hóa.
- Đem lại hiệu quả tích cực cho sức khỏe vật chủ.
2.2.2 Tiêu chuẩn tuyển chọn vi sinh vật khởi động có hoạt tính Probiotics cho quá
trình lên men sữa tạo sữa chua
Tiêu chuẩn tuyển chọn vi sinh vật khởi động có hoạt tính Probiotic gồm các tiêu
chí:
- An toàn
- Đặc điểm nuôi cấy
2.2.2.1 An toàn
Vi sinh vật được sử dụng cho sản xuất probiotics phải dáp ứng những yêu cầu cần
thiết để đạt được những hiệu quả mong nuốn. Đối với việc xác định chủng phải được
định danh chính xác, không sinh độc tố, không gây bệnh và tốt nhất là những chủng vi

24