(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGƠ DUY KỲ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH
SẢN XUẤT BỘT GẠO LỨT LÊN MEN
LACTIC GIÀU KEFIRAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGƠ DUY KỲ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH
SẢN XUẤT BỘT GẠO LỨT LÊN MEN
LACTIC GIÀU KEFIRAN
Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Mã số: 8420101.07

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS Nguyễn Thị Việt Anh
TS Phạm Thế Hải

Hà Nội - Năm 2020


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS.
Nguyễn Thị Việt Anh, người đã hướng dẫn, truyền đạt cho tôi những kiến
thức và kinh nghiệm trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại viện. Cô đã
luôn theo sát, chỉ bảo cho tôi những góp ý q báu để tơi có thể hồn thành
tốt công việc.
Tôi cũng rất biết ơn TS. Phạm Thế Hải đã chỉ bảo, hướng dẫn tôi kiến
thức kĩ năng mới để tơi hồn thiện được luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Th.S Nguyễn Minh Thu, cùng tồn thể các
cơ, chú, anh chị tại Bộ môn Công nghệ lên men đã chỉ dạy, hướng dẫn cho tôi
từ những ngày đầu tôi vào làm việc tại phịng, truyền đạt cho tơi những kinh
nghiệm trong cơng việc cũng như trong cuộc sống.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong Khoa Sinh học
- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung và
Bộ mơn Vi sinh vật nói riêng đã giảng dạy và trang bị cho tơi những kiến thức
q giá trong suốt khóa học.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân, đã
luôn ở bên, động viên cho tôi có thêm nghị lực để vượt qua khó khăn trong
suốt thời gian qua.
Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2020
Học viên

Ngô Duy Kỳ


Trang

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
PHẦN 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 3
1.1. Tổng quan về gạo lứt ………………………………………………………… 3
1.1.1.

Thành phần hóa học và dinh dưỡng của hạt lúa - gạo lứt .............................4

1.1.1.1. Nước ..............................................................................................................4
1.1.1.2. Glucid ............................................................................................................5
1.1.1.3. Protid .............................................................................................................6
1.1.1.4. Lipid ..............................................................................................................7
1.1.1.5. Chất khoáng ...................................................................................................7
1.1.1.6. Vitamin ..........................................................................................................7
1.1.1.7. Enzyme ..........................................................................................................8
1.1.1.8. Mùi thơm của gạo..........................................................................................9
1.1.1.9. Chất màu trong gạo lứt ..................................................................................9
1.1.2.

Một số tác dụng của gạo lứt ..........................................................................9

1.2. Vi khuẩn lactic……………………………………...……………………...…13
1.2.1.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic ...........................................................13
1.2.1.2. Ứng dụng của vi khuẩn lactic ......................................................................14
1.2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic ....................................15
1.3 Kefir .................................................................................................................. 16
1.3.1.

Hệ vi sinh vật trong hạt nấm kefir ...............................................................16

1.3.2.

Vai trò của khuẩn lactic trong hạt nấm kefir ...............................................17

1.4.Exoplolysaccharide và những hiểu biết chung về Kefiran ................................. 20
1.4.1.

Exopolysaccharide ......................................................................................20

1.4.2.

Chức năng và các dạng đặc trưng của EPS .................................................20

1.4.3.

Tổng quan về kefiran...................................................................................22

1.4.3.1. Ứng dụng của kefiran ..................................................................................23
1.4.3.2. Cơ chế sinh tổng hợp kefiran ở vi khuẩn lactic...........................................25
i


1.4.4 Tình hình nghiên cứu, sản xuất Kefiran hiện nay……………………………27
PHẦN 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 28
2.1. Vật liệu ............................................................................................................... 29
2.1.1. Nguyên liệu .....................................................................................................29
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm............................................................................29
2.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 30
2.2.1. Phương pháp vi sinh ........................................................................................30
2.2.1.1. Phương pháp phân lập vi khuẩn ...................................................................30
2.2.1.2. Phương pháp đánh giá khả năng tạo sinh khối vi khuẩn lactic ....................31

2.2.1.3. Phương pháp định tên chủng giống .............................................................31
2.2.2. Phương pháp phân tích hóa lý .........................................................................31
2.2.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng đường khử .............................................32
2.2.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng axit tổng (theo axit lactic) .....................33
2.2.2.3. Phương pháp xác định hàm lượng chất khơ hịa tan ....................................34
2.2.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng kefiran (exopolysaccharide)..................34
2.2.3. Phương pháp công nghệ ..................................................................................35
2.2.3.1. Phương pháp thủy phân bột gạo lứt .............................................................35
2.2.3.2. Phương pháp lên men ...................................................................................35
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu thống kê ................................................................36
PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................................................................... 37
3.1. Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic thích hợp cho q trình lên men
gạo lứt giàu kefiran .............................................................................................. 37
3.1.1. Phân lập và sơ tuyển chủng vi khuẩn lactic ....................................................37
3.1.2. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp kefiran cao ........39
3.2. Định danh chủng vi khuẩn lactic tuyển chọn được ............................................ 39
3.3. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran41
3.3.1. Sơ chế gạo lứt .................................................................................................. 41
3.3.2. Nghiên cứu điều kiện nhân giống sinh khối thích hợp ................................... 43
3.3.2.1. Lựa chọn môi trường nhân giống .................................................................43
3.3.2.2. Khảo sát thời gian và nhiệt độ nhân giống ...................................................45
3.3.2.3. Khảo sát mật độ giống bổ sung vào môi trường lên men ............................46

ii


3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần môi trường lên men đến khả năng sinh
tổng hợp kefiran của chủng lựa chọn ........................................................................47
3.3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dịch gạo thủy phân ...............................................47
3.3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ đường saccharose bổ sung ....................................48

3.3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ cao nấm men bổ sung ...........................................49
3.3.3.4. Ảnh hưởng của việc bổ sung chất khống ...................................................50
3.3.4. Nghiên cứu điều kiện lên men thích hợp cho sinh tổng hợp kefiran ..............51
3.3.4.1. Ảnh hưởng của pH ban đầu..........................................................................51
3.3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men .................................................................52
3.3.4.3. Động học của quá trình lên men sinh tổng hợp kefiran của chủng .............53
3.3.5. Nghiên cứu điều kiện sấy phun tạo sản phẩm .................................................54
3.3.5.1. Xác định nồng độ chất mang trong quá trình sấy phun ..............................55
3.3.5.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô nguyên liệu đến chất lượng và hiệu suất
thu hồi sản phẩm .......................................................................................................57
3.3.5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến chất lượng và hiệu suất thu hồi sản
phẩm …………………………………………………………………………….58
3.3.5.4. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến chất lượng sản phẩm .................59
3.6. Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran ................................ 60
PHẦN 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................... 64
4.1. Kết luận .............................................................................................................. 64
4.2. Kiến nghị ............................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 65

iii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
CNTP

Công nghiệp thực phẩm

EPS

Exopolysaccharide

KF

Kefiran

HoPS

Homopolysaccharide

HePS

Heteropolysacaride

PGM

α-phosphoglucomutase

RYG

Rice – Yeast - Glucose

RYGP

Rice – Yeast – Glucose - Peptone

RYP

Rice – Yeast – Peptone

DNA

deoxyribonucleic acid

rRNA

Ribosomal ribonucleic acid

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong từng phần của hạt lúa ....................................... 4
Bảng 1.2. So sánh thành phần của gạo lứt và gạo xát ................................................. 4
Bảng 1.3. Tỷ lệ các protein của các bộ phận trong hạt gạo ........................................ 7
Bảng 1.4. Thành phần vitamin trong các loại gạo ...................................................... 8
Bảng 1.5. Thành phần vi sinh vật có trong hạt kefir từ các nguồn gốc khác nhau ... 17
Bảng 1.6. Danh sách các exopolysaccharide ............................................................ 21
Bảng 3.1 Hình thái khuẩn lạc, tế bào của các chủng vi khuẩn lactic ........................ 37
Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan gạo lứt rang và hiệu suất thủy phân trong cùng điều
kiện ...................................................................................................................... 42
Bảng 3.3. Thành phần môi trường khảo sát nhân giống cấp 2.................................. 44
Bảng 3.4. Chất lượng của dịch gạo lứt thủy phân lên men lactic giàu kefiran ......... 55
Bảng 3.5 Một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm bột gạo lứt lên men lactic giàu
kefiran………………………………………………………………………..…….56
Bảng 3.6. Ảnh hưởng nồng độ maltodextrin đến chất lượng sản phẩm .................. 56
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô nguyên liệu sấy đến chất lượng và hiệu
suất thu hồi sản phẩm .......................................................................................... 57
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến chất lượng và hiệu suất thu hồi sản

phẩm .................................................................................................................... 58
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến chất lượng sản phẩm ............. 60
Bảng 3.10 Kết quả phân tích sản phẩm sau q trình sấy phun……………………60

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang

Hình 1.1. Cấu trúc của kefiran .................................................................................. 22
Hình 1.2. Cấu trúc của kefiran và kết nối tiểu cầu-kefiran được hiển thị bằng kính
hiển vi quang học (Jenab et al., 2015) ................................................................. 24
Hình 1.3. Cơ chế sinh tổng hợp HoPS ...................................................................... 26
Hình 1.4. Sơ lược về sinh tổng hợp HePS. ............................................................... 27
Hình 3.1. Khả năng tạo sinh khối và axit tổng số của các chủng vi khuẩn lactic ..... 38
Hình 3.2. Khả năng tạo kefiran của các chủng lactic ................................................ 39
Hình 3.3. Hình thái của chủng ................................................................................. 40
Hình 3.4. Vị trí phân loại của chungrg với các lồi có quan hệ họ hàng gần trong
chi Lactobacillus dựa vào trình tự gen rRNA 16S .............................................. 41
Hình 3.5 Gạo lứt sau khi được rang tại các nhiệt độ khác nhau ............................... 42
Hình 3.6. Khả năng sinh trưởng của chủng trên các mơi trường
nhân
giống khác nhau ................................................................................................... 44
Hình 3.7. Khảo sát nhiệt độ và thời gian nhân giống trên môi trường RYGP
của chủng ............................................................................................................ 46
Hình 3.8. Khảo sát tỉ lệ tiếp giống vào mơi trường lên men ..................................... 47
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ dịch gạo thủy phân
đến hàm lượng kefiran tạo thành ......................................................................... 48
Hình 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ đường saccharose bổ sung

đến hàm lượng kefiran tạo thành ......................................................................... 49
Hình 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ cao nấm men bổ sung
đến
hàm lượng kefiran tạo thành ................................................................................ 50
Hình
3.12.
Ảnh
hưởng
của
việc
bổ
sung
chất
khống
đến hàm lượng kefiran tạo thành ......................................................................... 51
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH ban đầu môi trường lên men
đến hàm lượng kefiran tạo thành ......................................................................... 52
Hình 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến hàm lượng kefiran tạo thành ....... 53
Hình 3.15. Động học của quá trình lên men tạo kefiran của chủng ......................... 54
Hình 3.16. Quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran……….……61

vi


MỞ ĐẦU
Thực phẩm chức năng là một trong những ngành phát triển nhanh nhất trong
ngành công nghiệp thực phẩm thông qua các kết quả nghiên cứu về phòng chống
bệnh liên quan đến chế độ ăn để giữ gìn sức khỏe của người tiêu dùng. Do nhu cầu
thị trường ngày càng tăng đối với thực phẩm chức năng, một số nguyên liệu thực
vật đã được khai thác để cải thiện hương vị và chất lượng dinh dưỡng. Các nhà khoa

học thực phẩm hiện đang khám phá vai trị có thể của chế độ ăn uống trong việc
phòng ngừa cá bệnh mãn tính. Gạo lứt được xem là một trong những nguyên liệu
sản xuất thực phẩm chức năng tốt cho sức khỏe. Nhiều nghiên cứu chứng minh gạo
lứt có thể tăng cường chức năng não và làm giảm mức độ chất béo. Có nhiều cơng
trình nghiên cứu đánh giá mối liên hệ của việc sử dụng các loại ngũ cốc nguyên
cám, trong đó có gạo lứt, với việc giảm các nguy cơ bệnh tim mạch. Chất xơ trong
gạo lứt giúp làm giảm thiểu thời gian lưu, tiếp xúc của các tác nhân gây ung thư với
tế bào ruột kết. Nguồn selen dồi dào trong gạo lứt là thành phần thiết yếu trong trao
đổi chất, nâng cao khả năng chống oxy hóa và khả năng miễn dịch của cơ thể con
người. Với chế độ ăn nhiều gạo lứt còn giúp giảm cân và giảm nguy cơ tiểu đường
của nhóm phụ nữ tuổi trung niên. Tuy nhiên, do còn lớp cám chứa nhiều cellulose
nên gạo lứt khó nấu chín mềm khi ăn sẽ gây ra hiện tượng khó tiêu, chướng bụng
nếu khơng được nhai kỹ. Do đó, gạo lứt chưa được sử dụng nhiều và ở thị trường
Việt Nam cũng chưa có nhiều sản phẩm tốt cho sức khỏe được sản xuất từ gạo lứt.
Kefir là loại đồ uống chức năng được lên men từ sữa và các loại hạt bởi hỗn
hợp nấm men và vi khuẩn lactic. Nó được đánh giá là dạng thực phẩm có lợi cho
sức khỏe, đặc biệt tốt cho gan, hệ thống tim mạch, và nâng cao khả năng miễn dịch.
Trong quá trình lên men kefir, kefiran là một exopolysaccharide được sinh tổng hợp
ra nhờ vi khuẩn lactic có trong kefir. Kefiran có tác dụng kháng khuẩn, làm lành vết
thương, hạn chế sự phát triển của tế bào ung thư, ngồi ra cịn nhiều ứng dụng tốt
được sử dụng trong dược phẩm hoặc thực phẩm chức năng. Tuy nhiên, kefir cịn
chứa nhiều cồn, dioxide carbon, lipid, đường lactose, có hương vị chưa phù hợp với
1


người châu Á và một số nhóm đối tượng người tiêu dùng không sử dụng được sản
phẩm chứa cồn, đường lactose…. Phương pháp lên men sữa gạo lứt sử dụng vi
khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp kefiran sẽ tận dụng được nguồn nguyên liệu
phổ biến ở Việt Nam đồng thời cải tiến những yếu điểm của sản phẩm kefir. Sản
phẩm tạo ra có chứa đầy đủ các thành phần tốt từ gạo lứt, khơng chứa cồn, CO2, ít

chất béo và giàu kefiran tốt cho sức khỏe người tiêu dùng.
Với mong muốn tạo ra sản phẩm giàu kefiran từ nguồn nguyên liệu gạo lứt, góp
phần làm đa dạng các sản phẩm từ gạo lứt trên thị trường, nhằm thay thế dần sản
phẩm nhập ngoại, nâng cao giá trị nông sản trong nước, đề tài “Nghiên cứu xây
dựng quy trình sản xuất bột gạo lứt lên men lactic giàu kefiran” được thực hiện.
Nội dung chính của đề tài gồm:
-

Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng chuyển hóa tinh bột thành

dạng exopolysaccharide (kefiran) trên môi trường dịch gạo lứt thủy phân.
-

Nghiên cứu xây dựng điều kiện sinh tổng hợp exopolysaccharide từ vi khuẩn

lactic trên môi trường dịch gạo lứt thủy phân.
-

Nghiên cứu quy trình cơng nghệ phối chế, sấy tạo sản phẩm chế phẩm bột

gạo lứt lên men lactic có hàm lượng exopolysaccharide cao.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về gạo lứt
Gạo lứt (còn gọi là gạo rằn hay gạo lật) là loại gạo
được xay bỏ lớp vỏ trấu, không xát bỏ lớp cám. Gạo
lứt được đánh giá là nguồn thực phẩm có tác dụng rất

tốt cho sức khỏe con người. Thành phần của gạo lứt
gồm có tinh bột, protein, lipit, giàu chất xơ, nhóm các
vitamin B (B1, B2, B3, B5, B6), các thành phần
khoáng như sắt, canxi, selen, magie, mangan, các
nguyên tố vi lượng như paraaminobenzoic (PABA), gamaaminobutyric acid
(GABA). Lớp cám của gạo lứt còn chứa chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hịa
huyết áp, giảm cholesterol xấu, ngăn ngừa các bệnh về tim. [5][6]
Việt Nam là nước nông nghiệp, luôn đứng ở tốp đầu trong các nước xuất khẩu
gạo trên thế giới, với sản lượng lúa năm 2018 ước tính đạt 44 triệu tấn (theo Tổng
cục Thống kê, 2018). Tuy nhiên, gạo và các sản phẩm từ gạo của Việt Nam mặc dù
xuất khẩu với số lượng lớn, nhưng giá thành xuất khẩu luôn đạt thấp hơn so với khu
vực do chất lượng sản phẩm còn đạt thấp. Nguyên nhân chủ yếu là do chất lượng
gạo của Việt Nam chưa cao, chưa có sự đa dạng hóa các sản phẩm từ gạo, các sản
phẩm chế biến từ gạo chủ yếu được sản xuất dưới dạng tiểu thủ công nghiệp. Trong
các sản phẩm gạo của Việt Nam, gạo lứt được coi là loại gạo giàu chất dinh dưỡng
nhất với nhiều công dụng khác nhau. Gạo lứt và các sản phẩm từ gạo lứt hiện đang
được quan tâm nhiều tại thị trường Việt Nam và chủ yếu vẫn được sử dụng ở dạng
gạo nấu, dùng cho nhóm đối tượng ăn thực dưỡng, ăn chay, nhóm người bệnh ăn
kiêng, do đặc điểm khó sử dụng của chúng. Một số cơng ty đã nghiên cứu sản xuất
một số sản phẩm từ gạo lứt như trà gạo lứt, bột gạo lứt nảy mầm, phở gạo lứt, bánh
đa gạo lứt… nhằm đa dạng hóa sản phẩm từ gạo lứt. Tuy nhiên, phương pháp sử
dụng gạo lứt để nấu cơm, hay sản xuất các sản phẩm đơn giản trên từ gạo lứt chưa

3


thực sự nâng cao được giá trị sử dụng cũng như giá trị kinh tế của gạo lứt, nguồn
nông sản có giá trị chức năng cao, tốt cho sức khỏe con người.
1.1.1. Thành phần hóa học và dinh dưỡng của hạt lúa - gạo lứt
Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong từng phần của hạt lúa [5]

Thành
phần

Protein

Tinh
bột

Đường

Cellulose

Pentose

Chất
béo

Tro

Các chất
khác

Hạt

10,07

59,00

4,43

2,76

8,10

2,24

2,18

1,22

Nội nhũ

12,91

79,56

3,54

0,15

2,72

0,67

0,45

-

Phơi

41,30

Rất ít

25,12

2,46

9,74

15,04

6,31

0,03

Vỏ và lớp
aleurone

21,70

Rất ít

4,18

16,20

32,56

7,78

10,51

0,07

(Nguồn: Lê Ngọc Tú và ctv, 2004)

Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt và gạo xát có sự thay đổi trong quá trình
xay xát.
Bảng 1.2. So sánh thành phần của gạo lứt và gạo xát [5]
Tên các chất

Gạo lứt

Gạo xát

Protein (g/100g)

7,1 – 8,3

6,3 – 7,1

Chất béo (g/100g)

1,6 – 2,8

0,3 – 0,5

Chất xơ nguyên (g/100g)

0,6 – 1,0

0,2 – 0,5

Cacbonhydrate (g/100g)

73 – 87

77 – 89

Vitamin B1 (mg/100g)

2,9 – 3,9

0,7 – 2,3

Vitamin B2 (mg/100g)

0,29 – 0,61

0,02 – 0,11

Niacin (mg/100g)

0,04 – 0,14

0,02 – 0,06

Alpha-tocophral (mg/100g)

3,5 – 5,3

1,3 – 2,4

Calcium (mg/100g)

0,9 – 2,5

0,075 – 0,3

Phospho (g/100g)

10 – 50

10 – 30

0,17 – 0,43

0,08 – 0,15

Fe (mg/100g)

0,2 – 5,2

0,2 – 2,8

Zn (mg/100g)

0,6 – 2,8

0,6 – 2,3

Phytin (g/100g)

Thành phần hóa học của hạt thay đổi khá rõ rệt tùy theo giống lúa, chân ruộng,
phân bón, kỹ thuật canh tác, điều kiện khí hậu, thời tiết từng vụ… Nhưng nhìn
4


chung, thóc gạo có các thành phần như nước, glucid, protein, cellulose, lipid,
vitamin, khống vơ cơ và các enzyme. Các thành phần hóa học của hạt lúa phân bố
khơng đồng đều trong các phần của hạt nên khi chế biến cần tách những phần
khơng có hoặc ít chất dinh dưỡng, đồng thời tận dụng hợp lý những sản phẩm phụ
còn nhiều chất dinh dưỡng [5][6][7].
1.1.1.1. Nước
Nước là một thành phần quan trọng của thóc gạo. Lượng nước trong hạt ở dạng:
tự do và liên kết. Lượng nước tự do trong thóc gạo tính bằng phần trăm gọi là thủy
phần của thóc gạo. Thóc gạo càng chín, thủy phần càng giảm dần. Giai đoạn lúa bắt
đầu chín, thủy phần chiếm khoảng 65- 70%, nhưng sang giai đoạn lúa chín hồn
tồn, thủy phần giảm xuống chỉ cịn 16- 21%.[5]
Thủy phần của thóc có liên quan chặt chẽ và ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay
đổi về chất lượng của thóc gạo trong q trình bảo quản.
1.1.1.2. Glucid
Glucid hay cịn gọi là carbonhydrate. Glucid là thành phần chủ yếu và chiếm tỷ
lệ cao nhất trong thành phần hạt thóc. Glucid của hạt thóc gồm các monosaccharide
(glucose, fructose) và disaccharide (saccharose). Các chất đường này thường tập
trung ở nội nhũ của hạt. Ngoài ra, glucid của thóc gạo cịn có các polysaccharide
tinh bột, cellulose và hemicellulose.[5]
Tinh bột là thành phần chính của nội nhũ hạt gạo. Thành phần carbonhydrate
không phải tinh bột trong cám và phôi cao hơn nội nhũ. Gạo lứt chứa khoảng 75%

carbonhydrate và chiếm khoảng 85- 90% chất khô của gạo. Hàm lượng amylose
khoảng 12- 35% trong gạo thường. Gạo nếp có hàm lượng amylopectin cao nên khi
nấu sẽ dẻo. Tinh bột của thóc gạo được tạo ra từ amylose và amylopectin. Tinh bột
của gạo tẻ có khoảng 17% amylose và 83% amylopectin. Thóc nếp chứa nhiều
amylopectin hơn gạo tẻ, hạt gạo trong thường chứa nhiều amylospectin hơn hạt gạo
dài. Tinh bột là một loại polysaccharide, cấu tạo bởi phân tử amylose, dây thẳng
(gồm các gốc α-D-glucose liên kết với nhau nhờ liên kết 1,4-glucoside có phân tử
5


lượng khoảng 100.000- 160.000 Da) và phân tử amylopectin, dây phân nhánh (α-Dglucose liên kết với nhau nhờ liên kết 1,4-glucoside và liên kết 1,6-glucoside có
trọng lượng phân tử tới 400.000 Da). [5]
Tinh bột trong phơi nhũ có thể chia thành 2 vùng: vùng cận aleurone và vùng
trung tâm. Có 3 dạng protein gắn ở trên màng, thuộc vùng cận aleurone nhưng chỉ
có một dạng protein gắn ở vùng trung tâm. Những tinh thể protein hình cầu cực bé
trong vùng cận aleurone có đường kính 0,5-0,75µm. Những tinh thể protein lớn
hơn, hình cầu trên cả hai vùng, có đường kính 1- 2µm. Tinh thể protein ở vùng cận
aleurone bị phân giải bởi pepsin và protease. Loại hình thứ ba của protein ở vùng
cận aleurone là “crytasalline”, có đường kính 2- 3,5µm, bị loại thải bởi pepsin
nhưng đơi khi lại kháng lại protease trong những điều kiện về pH. [12]
Vùng trung tâm là những hạt tinh bột hình đa giác, có kích thước 3- 9µm. Độ
cứng của phơi nhũ khác nhau tùy theo giống lúa. Độ cứng của tinh bột được đo
bằng giá trị Vicker microhardness (kg/mm2). Tinh bột tự nhiên được giữ trong hạt
tinh bột. Hạt tinh bột có đa diện, đường kính khoảng 2- 10µm. Hạt tinh bột có cấu
trúc lớp, trong mỗi lớp các phân tử amylose và amylopectin xếp xen kẽ với nhau
theo hướng hướng tâm. Ở bề mặt hạt tinh bột cịn có một ít protein, chủ yếu là các
enzyme tổng hợp tinh bột.
Cellulose và hemicellulose là hai hợp phần chủ yếu có trong vỏ trấu và một
phần có trong lớp vỏ quả (lớp aleurone). Chúng là những chất có liên quan chặt chẽ
đến chỉ tiêu chất lượng thóc gạo. Vì đây là những phần mà con người khơng thể tiêu

hóa được.
Đường tự do trong hạt thóc chủ yếu là saccharose, ngồi ra cịn có một ít
rafinose, glucose, fructose.
1.1.1.3. Protid
Hàm lượng protid của thóc gạo thay đổi trong một khoảng khá rộng từ 5,618,2%. Thóc gạo ở Việt nam có hàm lượng protid chỉ chiếm khoảng 6- 12% nhưng
lại chứa đầy đủ các acid amin cần thiết không thể thay thế được.
6


Bảng 1.3. Tỷ lệ các protein của các bộ phận trong hạt gạo [5]
Đơn vị: % trong tổng số protein
Thành phần

Albumin

Globulin

Promalin

Glutelin

5- 10

6- 10

3- 6

70- 80

Phôi

24

14

8

54

Cám

37

39

5

22

Gạo xát

5

9

3

83

Gạo lứt

Trong lúa gạo, protid chủ yếu được chứa trong phơi (lớp aleurone). Cịn trong
nội nhũ, protid chỉ tồn tại ở dạng dự trữ. Protid của lúa gạo gồm 4 nhóm prtotein,
trong đó chủ yếu là nhóm glutelin (chiếm 75- 85%), cịn các nhóm albumin,
globulin, promalin chiếm tỷ lệ không đáng kể.
1.1.1.4. Lipid
Trong lúa gạo, hàm lượng chất béo rất nhỏ và tập trung ở lớp cám, aleurone và
phôi hạt với hàm lượng chiếm trên 2%. Lipid tồn tại ở dạng các chất béo không no
bao gồm acid oleic (43,2%), acid linoleic (30,6%) và acid béo no như palmitic
(15,5%) và lượng nhỏ các acid béo khác như acid stearic, acid miristis, acid
linostearic… Trong thành phần chất béo cịn có lượng nhỏ photpho. Do đặc điểm
trên nên trong quá trình bảo quản, nếu gặp điều kiện nhiệt độ cao kèm theo thủy
phần của thóc gạo cao, q trình oxy hóa chất béo vẫn dễ dàng xảy ra biến chất và
làm hư hỏng thóc gạo.[6][7]
1.1.1.5. Chất khống [16]
Các chất khống vơ cơ tập trung ở vỏ trấu, hạt và phơi. Chất khống nhiều nhất
trong vỏ trấu là silic (Si), trong phôi hạt là photpho (P), kali (K), magie (Mg).
Lượng photpho trong hạt lúa tồn tại chủ yếu dạng phytin (83%) và ở dạng nucleotic
(13%).
1.1.1.6. Vitamin [16]
Trong lúa gạo, thành phần vitamin chủ yếu là các vitamin tan trong nước, cịn
các vitamin tan trong chất béo chỉ có một lượng khơng đáng kể. Trong các nhóm
7


tan trong nước, chứa nhiều nhất là B1, kế đến là vitamin B2 và B6, PP, B12… và
vitamin H. Phần lớn lượng vitamin tập trung ở lớp vỏ hạt, lớp aleurone và phôi hạt.
Phần nội nhũ hạt chứa lượng vitamin rất ít. Vitamin là thành phần dễ mất trong q
trình chế biến và bảo quản lúa hạt. Phần nội nhũ hạt chứa rất ít vitamin. Vitamin là
thành phần dễ mất trong quá trình chế biến và bảo quản lúa gạo.

Bảng 1.4. Thành phần vitamin trong các loại gạo [5]
Đơn vị: mg/kg chất khô
Các loại vitamin

Gạo lứt

Gạo xát

Cám

Caroten

0,13

Vết

4,2

Thiamin (B1)

2,4

0,35

11,5

Riboflavin (B2)

0,57

0,33

3,0

Niacin (PP)

51

13,7

52,3

Pyridixin (B6)

1,6

1,2

10,3

Pantothenic acid

6,6

3,4

45,0

Biotin

0,066

0,025

0,16

Vitamin B12

0,0005

0,0016

0,005

13,1

Vết

149,2

Vitamin E

1.1.1.7. Enzyme
Hầu hết các quá trình xảy ra trong tế bào sống, kể cả trong hạt đều tiến hành
dưới tác dụng của các enyme giữ một vai trị quan trọng trong mọi hoạt động sống.
Trong thóc gạo có nhiều loại enzyme như; catalase, amylase, lipase, oxidase,
peroxidase và các loại enzyme khác.[6]
Tùy thuộc vào nhiệt độ, pH môi trường và các chất xúc tác mà các enzyme này
có cường độ hoạt động khác nhau, gây cho thóc có những biến đổi về chất lượng
nhất định. Có loại enzyme xúc tác phản ứng làm tăng chất lượng thóc gạo, nhưng

cũng có loại enzyme hoạt động làm cho thóc gạo bị giảm chất lượng nghiêm trọng.
Ví dụ như enzyme phosphorylase xúc tác phản ứng tổng hợp nên tinh bột giúp hạt
hồn thiện hơn về mặt chất lượng trong q trình chín sau thu hoạch. Nhưng ngược

8


lại, enzyme hydrolase (amylase, lipase…) khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ thủy phân
các acid hữu cơ phức tạp thành mầm, làm mất giá trị kinh tế của thóc.
1.1.1.8. Mùi thơm của gạo [7]
Hương thơm trong gạo được tạo bởi 2-acetyl-1-pyroproline. Tiêu chuẩn đánh
giá theo Viện Lúa Quốc tế (IRRI) chia gạo thành 3 cấp: không thơm, hơi thơm, và
thơm.
1.1.1.9. Chất màu trong gạo lứt
Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã xác định chất màu trong gạo
lứt chính là anthocyanin, là chất màu thực vật thuộc nhóm flavonoid, nhưng có
điểm khác cơ bản với flavonoid thơng thường là khơng có nhóm cacbonyl ở C4. Có
3 nhóm anthocyanin chủ yếu là:
Pelargonidin (I): màu vàng cam hoặc hồng
Cyanidin (II): màu hồng xỉn
Delphinidin (III): màu đỏ hoặc tím
1.1.2. Một số tác dụng của gạo lứt
✓ Làm giảm lượng glucose trong máu:
Nhiều cơng trình nghiên cứu đã khẳng định rằng gạo lứt có khả năng kiểm sốt
và làm giảm hàm lượng glucose trong máu của những người bị bệnh đái đường.
Lớp vỏ hạt và lớp alorong của gạo lứt có tác dụng làm giảm hàm lượng glucose
trong máu, hàm lượng hemoglobin đã được glycosyl-hóa và cải thiện sự tổng hợp
insulin ở các người bị bệnh đái đường type I và type II. Các vitamin nhóm B,
gamma-oryzanol, protein, các phức hợp carbohydrate, crôm, chất béo, chất xơ, các
tocopherol, các tocotrienol và các chất kháng oxy hóa ở trong gạo lứt thảo dược đều

đóng vai trị quan trọng và tích cực trong việc chuyển hóa glucose trong cơ thể, do
đó có thể kiểm sốt, quản lý và điều hịa hàm lượng glucose trong máu ở người bị
bệnh đái đường. [5][6][7]

9


✓ Làm giảm cholesterol và phòng ngừa bệnh tim mạch:
Một số chất dinh dưỡng có trong gạo lứt thảo dược như chất xơ, carotenoid,
phytosterolvà inositol hexaphosphate (IP6) đều có vai trò rất quan trọng trong việc
phòng chống sự ngưng kết các tiểu huyết cầu và làm giảm hàm lượng cholesterol và
triglyceride. [5]
Theo nhiều nghiên cứu khoa học cho biết chất xơ trong gạo lứt giúp phòng
ngừa các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa và bệnh tim mạch.
Các nhà khoa học đã tìm thấy ở trong chất cám bọc ngồi hạt gạo lứt có chất
dầu tên là tocotrienol factor (TRF) có tác dụng trừ khử những chất hóa học gây nên
hiện tượng đông máu và đồng thời giảm LDL-cholesterol (xấu) và làm tăng HDLcholesterol (tốt). Bác sĩ Asaf Qureshi thuộc viện đại học Wisconsin, Hoa Kỳ đã thử
nghiệm TRF trên một số người và cho kết quả giảm cholesterol từ 12 đến 16%.
✓ Làm giảm nguy cơ của một số bệnh ung thư:
Nguyên nhân gây nên bệnh ung thư rất phức tạp, y học đã khuyến cáo mọi
người, ngoài việc tránh các loại toxin (độc tố), cần phải ăn các loại thực phẩm lành,
an toàn vệ sinh thực phẩm, trong đó gạo lứt là một thực phẩm quan trọng nhất giúp
phịng chống một số bệnh ung thư.
Trong gạo lứt có chứa chất IP6 là một dược chất nổi tiếng có ích cho cơ thể.
Theo tạp chí Cancer, IP6 có hoạt tính chống ung thư rõ ràng và ngăn ngừa việc phát
triển tế bào khối u trong ung thư đường ruột và ung thư gan. Trong gạo lứt có chứa
hàm lượng chất xơ cao, nhiều cơng trình nghiên cứu đã chứng minh mối liên quan
hết sức mật thiết giữa việc cung cấp chất xơ cao trong chế độ ăn uống và việc giảm
nguy cơ các bệnh ung thư ruột kết, ung thư vú. Chất xơ cản trở việc phát triển các
khối u bằng cách kết hợp với estrogen ở trong đường ruột và ngăn ngừa nó khơng bị

tái hấp thụ ở trong dòng máu. [7]
✓ Giảm cân ở những người bị bệnh béo phì:

10


Theo Tiến sĩ Nguyễn Thị Lâm, phó viện trưởng viện Dinh dưỡng quốc gia cho
biết gạo lứt có chứa các thành phần có tác dụng hiệu quả với những người bệnh tiểu
đường, rối loạn mỡ máu và đặc biệt là béo phì.
Trong gạo lứt có chứa nhiều alpha lipoic acid được gọi là antoxidant chuyển
hóa vì nó tham gia vào q trình chuyển hóa hydratcarbon và chất béo. Chất này có
tác dụng làm giảm mỡ dự trữ, giảm béo thơng qua sự tăng tự nhiên lượng glutathion
- một sản phẩm trung gian của insulin và liprin (hormone điều hòa trọng lượng cơ
thể và mỡ dự trữ).
Ngoài ra, do chỉ được xay bỏ vỏ trấu mà giữ lại lớp cám lụa bên ngoài nên hạt
gạo lứt vẫn giữ được hơn 90% chất dinh dưỡng đặc biệt là vitamin, các nguyên tố vi
lượng có trong mỗi hạt gạo và rất giàu chất xơ. Hàm lượng chất xơ trong gạo lứt
cao gấp 2 lần so với gạo thường nên cơ thể sẽ tiêu hóa chậm hơn và mang lại cảm
giác no lâu hơn.
✓ Tăng hệ miễn dịch của cơ thể nhằm phòng chống các bệnh thối hóa và chặn
đứng hiện tượng lão hóa sớm:
Hệ thống miễn dịch trong cơ thể người có nhiệm bảo vệ cơ thể chống lại các
yếu tố có hại như các vi sinh vật gây hại tấn công (vi khuẩn, vi rút, nấm, các loại ký
sinh trùng) và chấm dứt việc hình thành và phát triển các tế bào bất bình thường. Do
đó, hệ thống miễn dịch bảo vệ cơ thể người chống lại các loại bệnh tật và ốm đau.
Tuy nhiên, khi thiếu hụt chất dinh dưỡng, do ốm đau kéo dài, do các kim loại nặng
hoặc do các chất độc hại cũng như do stress mà cơ thể chúng ta gặp hằng ngày có
thể làm cho hệ thống miễn dịch bị suy yếu. Việc tăng cường dinh dưỡng và hỗ trợ
hệ thống miễn dịch là một hoạt động cần thiết, đặc biệt là những người ở tuổi trên
50 bởi vì việc bảo vệ tự nhiên của cơ thể bị giảm sút theo tuổi tác.

Các sterol và sterolin đều là những tác nhân hỗ trợ quan trọng giúp cho hệ
thống miễn dịch của cơ thể chặn đứng các bệnh ưng thư, tiêu diệt các vi khuẩn, phá
huỷ vi rút và làm chậm q trình lão hóa. Nồng độ sterolin và phytosterol ở trong
gạo lứt cao, do đó nó có hiệu quả trong việc kháng vi rút và vi khuẩn.
11


✓ Giải độc cho cơ thể trong trường hợp cơ thể bị các chất độc hại xâm nhập
thông qua thực phẩm, khơng khí, thơng qua da…:
Trong gạo lứt có chứa alpha lipiocacid là một tác nhân rất tốt nhằm tinh lọc gan
khỏi bị ngộ độc bởi các hóa chất. Từ những năm 1960, các bác sĩ người Đức đã sử
dụng alpha lipiocacid để diều trị bệnh xơ gan. Sau đó việc điều trị đã được mở rộng
thêm đối với việc ngộ độc kim loại nặng, ngộ độc do nấm độc và các bệnh liên quan
đến oxygen. [6]
✓ Cải thiện chức năng của gan:
Trong gạo lứt có chứa nhiều chất dinh dưỡng có tác dụng hỗ trợ đặc biệt cho
chức năng gan. Inositol, phospholipid và vitamin nhóm B đều là những chất giải
độc cho gan và cải thiện sự tái tạo tế bào gan. Tocotrienol, gamma oryzanol và
những chất kháng oxy hóa khác cũng có vai trị bảo vệ trong gan. Ngồi ra, gạo lứt
có tác dụng giải độc cho cơ thể nên làm giảm nhẹ gánh nặng đối với gan.[7]
Hiện nay, một trong những sản phẩm thông dụng từ gạo lứt là bột gạo lứt có giá
trị dinh dưỡng cho sức khỏe, do trong bột gạo lứt chứa nhiều chất dinh dưỡng, chất
xơ và vitamin giúp ngăn ngừa một số căn bệnh liên quan đến tim mạch, cải thiện
quá trình tiêu hóa, ... Gạo lứt có hai lớp, đó là lớp cùi ở ngoài và lõi (nội nhũ), giá
trị của gạo lứt nằm ở lớp cùi. Lớp cùi chứa 65% hoạt chất quan trọng, trong đó có
protein, phần nội nhũ chủ yếu là tinh bột chỉ có giá trị cung cấp năng lượng cho cơ
thể[6]. Do vậy, khi chúng ta sử dụng bột gạo lứt thô rang xay thông thường với
thành phần chính là tinh bột nên hàm lượng hoạt chất đưa vào cơ thể rất ít. Ngồi ra,
bột gạo lứt dạng này có đặc điểm chứa rất ít axit amin hòa tan, chủ yếu là protein ở
dạng liên kết khơng hịa tan với khả năng hấp thụ kém. Do vậy việc nghiên cứu

công nghệ tạo ra sản phẩm bột gạo lứt giàu axit amin có ý nghĩa thực tiễn, tạo ra sản
phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ. Ngồi ra bột gạo lứt cịn chứa canxi,
magie và kali có lợi cho sức khỏe. Với hàm lượng dinh dưỡng và dễ tiêu hóa, bột
gạo lứt giàu axit amin là một loại thực phẩm rất tốt cho người già yếu, trẻ em suy
dinh dưỡng, phụ nữ có thai và cho con bú có tác dụng bảo vệ sức khỏe người tiêu
12


dùng như phịng ngừa bệnh tim mạch, béo phì, tăng cholesterol trong máu, ung thư,
tiểu đường và cả bệnh thận, lỗng xương. Các axit amin có nguồn gốc từ gạo lứt có
hương vị đặc trưng, khơng gây dị ứng so với các axit amin có nguồn gơc từ đậu
tương, ngũ cốc khác [12] [13]. Đã có nghiên cứu về tỷ lệ hiệu suất tăng trọng của
protein được thử nghiệm trên chuột cho thấy đối với protein từ gạo là 2,18 so với
protein thịt bò là 2,3, do vậy protein từ gạo được cho là nguồn axit amin có giá trị.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy protein thủy phân có nguồn gốc từ gạo dễ dàng
tiêu hóa hơn các dạng protein thực vật khác, số lượng axit amin cao như trong sữa
mẹ, chứa đầy đủ các thành phần axit amin, bao gồm cả các axit amin không thay thế
[13].
1.2. Vi khuẩn lactic
1.2.1.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương, thử nghiệm oxydase và catalase âm
tính, hình que hay hình cầu, khơng tạo bào tử, khơng di động, kỵ khí tùy tiện. Kích
thước và hình dạng có thể khác nhau ở các chủng khác nhau, và sự thay đổi có thể
xảy ra trong quá trình sinh trưởng [2].
Vi khuẩn lactic có thể phát triển ở các nhiệt độ khác nhau, nhưng hầu hết chúng
đều phát triển ở nhiệt độ tối ưu 20 - 30°C, một số loài ưa nhiệt phát triển ở nhiệt độ
cao hơn 50 - 55°C. Vi khuẩn lactic có pH tối ưu cho hầu hết các vi khuẩn lactic là
gần điểm trung tính (pH = 7,0). Chúng có khả năng sinh axit và chịu axit rất tốt nên
chúng có thể chiếm ưu thế so với các vi sinh vật khác trong môi trường giàu dinh
dưỡng, vậy nên chúng thường là đại diện tiêu biểu cho nhóm vi khuẩn trong giai

đoạn cuối của quá trình lên men [1][3].
Dinh dưỡng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả lên men của vi khuẩn
lactic. Là nhóm sinh vật đa khuyết dưỡng (polyauxotrophile) đối với nhiều axit
amin, bazo nucleic và vitamin, do đó chúng có nhu cầu dinh dưỡng rất phức tạp [1].
Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic khác nhau thì khác nhau, đặc biệt là
nhu cầu về vitamin và nitơ. Trong đó, Lactobacillus được coi là nhóm vi khuẩn có
13


đòi hỏi về dinh dưỡng cao nhất. Chúng đòi hỏi không chỉ các cơ chất phức tạp chứa
cacbon, nitơ, photphat và lưu huỳnh mà cịn có nhu cầu rất lớn về các yếu tố cần
cho sự phát triển như vitamin, muối vô cơ.
1.2.1.2. Ứng dụng của vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic là lợi khuẩn được biết đến từ rất lâu trước đây và ứng dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là thực phẩm và y học. Chúng cạnh tranh và đối
kháng với các vi sinh vật gây bệnh, giúp cân bằng hệ vi sinh vật tự nhiên trong
đường ruột, tiết các enzym tiêu hóa giúp tăng cường chuyển hóa thức ăn [1], [3],
[7]. Ngồi ra, chúng cịn làm giảm lượng cholesterol trong máu, chữa các bệnh rối
loạn đường ruột, bệnh viêm dạ dày cấp tính và chống lại hiện tượng nhờn thuốc sau
thời gian điều trị kháng sinh dài ngày, đồng thời tạo ra các thức ăn bổ sung khoáng,
vitamin cho người bệnh, cho những người ăn kiêng. Những vi khuẩn lactic có lợi
thường được sử dụng trong các chế phẩm probiotic. Các vi khuẩn lactic trong chế
phẩm probiotic có khả năng bám chặt vào màng nhầy của ruột, ức chế sự bám của
vi sinh vật gây bệnh. Chúng sản xuất các axit lactic làm giảm pH đường ruột, tạo
môi trường không thuận lợi cho vi sinh vật có hại phát triển. Ngồi ra, chúng cịn
sản xuất chất kháng sinh, sinh H2O2, sản xuất các enzym tiêu hóa (amylase,
cellulase, lipase, protease), các vitamin (B1, B2, B6, B12), khử độc tố trong đường
ruột. Cho đến nay, các nghiên cứu về vi khuẩn lactic trên thế giới đang rất được
quan tâm, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm với rất nhiều sản phẩm
lên men lactic.

Vi khuẩn lactic được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn với axit lactic là nguyên
liệu rất cần thiết của nhiều ngành công nghiệp. Đặc biệt, trong công nghiệp chế biến
và bảo quản thực phẩm như sữa chua, các loại dưa từ rau củ, tự bacteriocin được
sinh ra bởi vi khuẩn lactic đã thu hút được sự chú ý rất lớn đặc biệt là tiềm năng như
chất bảo quản thức ăn trong nhiều thế kỷ qua, và sản xuất bacteriocin chúng có thể
thay thế các chất bảo quản hóa học để phịng ngừa sự hư hỏng do vi khuẩn hoặc sự
gia tăng của vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm [1], [7].

14


1.2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic
✓ Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống:
Tỷ lệ tiếp giống có ảnh hưởng khơng nhỏ đến sự phát triển của vi khuẩn. Nếu tỷ
lệ tiếp giống quá thấp sẽ kéo dài thời gian nuôi cấy, dễ nhiễm tạp, hiệu suất thu hồi
sinh khối thấp. Nếu tỷ lệ tiếp giống quá cao, mặc dù thời gian nuôi cấy rút ngắn
nhưng hàm lượng sinh khối không cao do vi khuẩn phát triển nhanh quá làm nguồn
thức ăn chóng cạn kiệt, và chúng sinh ra một số sản phẩm gây ức chế quá trình sinh
trưởng. Vì vậy chọn tỷ lệ tiếp giống thích hợp sẽ tiết kiệm canh trường giống, đảm
bảo quá trình lên men hiệu quả, rút ngắn thời gian lên men.
✓ Ảnh hưởng của pH:
Sống trong môi trường lỏng, vi khuẩn chịu tác động của ion H+ và OH- trực tiếp
hoặc gián tiếp đến sự trao đổi chất và phát triển của vi khuẩn. Nếu pH khơng thích
hợp, vi khuẩn lactic có thể bị ức chế, phát triển kém hay bị tiêu diệt. Chính vì vậy,
trong q trình lên men lactic khi axit lactic tích lũy đủ lớn thì ức chế luôn cả hoạt
động của vi khuẩn lactic (pH < 3,8).
Nói chung q 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 nhưng một số lại có thể phát triển ở pH = 9,6 và một số hoạt động ở pH = 3,2
như Lactobacillus fermentum có thể chịu được pH = 3. Sự liên quan giữa pH và
hiệu suất lên men của vi khuẩn lactic còn là vấn đề mà các nhà khoa học đang tiếp

tục nghiên cứu.
Các vi khuẩn lactic khác nhau sẽ thích hợp với khoảng pH khác nhau:
Leuconostoc

: 6,3 - 6,5

Pediocccus

: 5,5

Lactobacillus, Lactococcus

: 5,6 - 6,2

15


Trong quá trình lên men lactic sản phẩm sinh ra cũng làm giảm pH mơi trường.
Do đó, nó cũng gây ức chế tới sự phát triển của vi khuẩn lactic. Mỗi loại có khả
năng chịu được những pH thấp khác nhau:
Leuconostoc

: pH ≤ 5

Pediocccus

: pH ≤ 3,5 - 4,4

Lactobacillus : pH ≤ 3,2 - 3,5
✓ Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến các phản ứng enzym của tế bào vi sinh vật.
Nhiệt độ nuôi cấy quá cao hay quá thấp đều có thể gây ức chế các enzym, làm đình
trệ các phản ứng trao đổi chất và do đó ảnh hưởng đến q trình sinh trưởng và phát
triển của vi khuẩn.
Mỗi loại vi khuẩn lactic có khoảng nhiệt độ thích hợp để phát triển. Như loại ưa
ấm, sẽ phát triển ở khoảng nhiệt độ 25 - 35°C như: Lactobacillus casei, Lactococcus
lactic subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc...; loại ưa nhiệt
sẽ phát triển ở khoảng nhiệt độ 35 - 45°C như: Streptococcus thermophilus,
Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus reuteri...
✓ Ảnh hưởng của oxy:
Nhìn chung các vi khuẩn lactic chịu được mơi trường giàu oxy. Nhưng có một
vài lồi (sống trong đường tiêu hóa của động vật) là yếm khí nghiêm ngặt như
Lactobacillus gasseri. Khi có mặt của oxy các loại này khơng có khả năng
phosphoryl hóa, tổng hợp cytochrom, tổng hợp enzym. Mặc dù các vi khuẩn lactic
thường được gọi là các vi khuẩn yếm khí tùy tiện, thơng thường các chuỗi vận
chuyển electron không hoạt động nhưng quá trình oxy hóa khử DNA vẫn xảy ra.
Trong điều kiện hiếu khí, ở rất nhiều loại vi khuẩn lactic, phân tử DNA phản ứng
với oxy để tạo nên H2O2 hoặc một phân tử nước nhờ NADH. Trong quá trình lên
men người ta thường sử dụng mơi trường yếm khí để tránh nhiễm khuẩn từ mơi
trường bên ngồi và cho hiệu suất lên men tốt hơn.
1.3. Kefir
1.3.1. Hệ vi sinh vật trong hạt nấm kefir [23], [25]
16