Chủ đề công nghệ lên men sản xuất đồ uống lên men từ vi khuẩn lactic

Chủ đề: Công nghệ lên men sản xuất đồ
uống lên men từ vi khuẩn lactic.


MỤC LỤC
I. ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................................ 1
II. Vi khuẩn lactic và cơ chế lên men lactic................................................................ 1
2.1. Vi khuẩn Lactic.................................................................................................. 1
2.2. Đặc điểm và phân loại vi khuẩn lactic............................................................. 1
2.3. Khái niệm lên men lactic................................................................................... 2
2.4. Cơ chế lên men Lactic....................................................................................... 2
III. Ứng dụng của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men sữa chua......................3
3.1. Giới thiệu về sữa chua, sữa chua uống............................................................. 3
3.2. Dinh dưỡng có trong sữa chua uống................................................................ 3
3.2.1. Protein.......................................................................................................... 3
3.1.2. Chất béo........................................................................................................ 4
3.1.3. Đường (Carbohydrat).................................................................................. 4
3.1.4. Vitamin và khoáng chất............................................................................... 4
2.5. Probiotic............................................................................................................. 5
3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic trong việc sản xuất sữa chua........................6
3.4. Quy trình sản xuất sữa chua............................................................................. 6
3.5. Một số sản phẩm sữa chua uống trong nước được ưa chuộng.......................8
3.7. Một số sản phẩm lên men khác...................................................................... 10
3.7.1 Kvass............................................................................................................ 10
3.7.2. Kanun zaki................................................................................................. 11
3.7.3. Kefir............................................................................................................ 11
3.7.4. Kombucha.................................................................................................. 12
IV. KẾT LUẬN.......................................................................................................... 12
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 14

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước đây, người ta chưa biết đến tác dụng có lợi của thực phẩm lên men
đối với sức khỏe, sau đó người ta chủ yếu sử dụng quá trình lên men để bảo
quản thực phẩm, tăng thời gian và cải thiện hương vị. Thực phẩm lên men đã trở
thành một phần quan trọng của chế độ ăn uống ở nhiều nền văn hóa, và theo thời
gian, quá trình lên men có liên quan đến nhiều lợi ích sức khỏe. Nhờ đó, q
trình lên men và các sản phẩm lên men thu được gần đây đã thu hút được sự
quan tâm của giới khoa học. Lên men đã được người dân trên thế giới ứng dụng
rộng rãi trong chế biến thực phẩm, các sản phẩm của quá trình lên men góp phần
nâng cao giá trị dinh dưỡng, chất lượng và độ an toàn của sản phẩm.
Ở Việt Nam, các sản phẩm lên men được sử dụng khá nhiều trong đời sống
thường nhật, trong sản phẩm lên men truyền thống như đồ muối chua, sữa chua,
cơm mẻ, nem chua.
II. Vi khuẩn lactic và cơ chế lên men lactic
2.1. Vi khuẩn Lactic
Vi khuẩn lactic là vi khuẩn gram dương, vi khuẩn này thường được tìm
thấy trong quá trình phân hủy thực vật và trong các sản phẩm sữa chua, tạo ra
acid lactic là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men carbohydrate.
2.2. Đặc điểm và phân loại vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic có một số đặc điểm nổi bật dưới đây:
• Hầu hết là thuộc họ Lactobacillaceae
• Có hình thái đa dạng đa phần dạng hình cầu hoặc hình que đứng đơn độc
thành chuỗi với nhau
• Là vi khuẩn gram dương, không sinh bào từ, không di động, vi khuẩn
lactic dinh dưỡng theo kiểu dị dưỡng.
• Lên men lactic.
Vi khuẩn lactic hình thành một nhóm vi khuẩn làm giảm carbohydrate (ví
dụ, trong q trình lên men) nhờ sản xuất các acid lactic. Vi khuẩn lactic thuộc
họ Lactobacillus, các chi tiêu biểu có chứa vi khuẩn lactic và được phân loại như
sau: Streptococcus, Lactobacillus, Lactococcus, và Leuconostoc.

1


2.3. Khái niệm lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa cacboxylic thành acid cacboxylic
nhờ hoạt động của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn tạo acid cacboxylic. Q trình
lên men acid cacboxylic có hai hình thức chính, đồng phân và dị hợp, cả hai
hình thức này cũng xảy ra trong điều kiện yếm khí ở một số vi khuẩn và tế bào
động vật, như tế bào cơ.
Trong quá trình này, lactose được vận chuyển vào tế bào vi sinh vật bằng
các cơ chế chuyên biệt. Sau đó, chúng sẽ bị giảm độc lực và chuyển thành acid
cacboxylic. Quá trình này được sử dụng để tạo thành sữa chua, pho mát hoặc bơ
và nhiều sản phẩm khác.
2.4. Cơ chế lên men Lactic
Khi quá trình lên men xảy ra, đường lactose sẽ được vận chuyển vào bên
trong tế bào vi sinh vật dựa vào các cơ chế chuyên biệt. Sau đó, chúng sẽ được
phân hủy và chuyển hóa thành các acid. Sau đây là 2 cơ chế lên men lactic.
• Lên men đồng hình:
Q trình lên men đồng hình dựa trên sơ đồ EMP
Phương trình tổng quát của quá trình:
C6H12O6 + 2NAD → 2CH3COCOOH + 2NADH2
CH3COCOOH +H2 → CH3CHOHCOOH.
• Lên men dị hình:
Là q trình lên men mà trong đó khơng chứa các enzyme theo sơ đồ EMP
Phương trình tổng quát:
C6H1206 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5O
+ COOH(CH2)2COOH +CO2
Điều kiện: để tổng hợp chất cần cho sự sống của vi khuẩn rất yếu. Do đó,
chúng là những vi khuẩn kỵ khí, vi hiếu khí, là vi khuẩn có khả năng lên men
hiếu khí cũng như lên men kỵ khí.

Phương trình chuyển hóa từ glucose tạo thành acid lactic:
C6H12O6 (glucose) → 2 CH3CHOHCOOH (lactic acid)
2


Việc sản xuất acid lactic từ lactose và nước được tóm tắt qua phương trình
như sau:
C12H22O11 (lactose) + H2O (water) → 4 CH3CHOHCOOH (lactic acid)
III. Ứng dụng của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men sữa chua.
3.1. Giới thiệu về sữa chua, sữa chua uống
• Giới thiệu sữa chua
Sữa chua (sữa lên men) là tên gọi chung cho sản phẩm từ sữa nhờ q trình
lên men bởi nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic và nấm men
• Sữa chua uống
Khái niệm: Sữa chua là sản phẩm của quá trình sữa lên men của vi sinh vật,
làm thay đổi các thành phần có trong sữa chủ yếu là từ đường lactose hình thành
acid lactic.
• Sữa chua uống (dạng lỏng)

❖

Khối đông xuất hiện ở trong sản phẩm sau q trình lên men bị
phá hủy hồn tồn.

❖

Điểm khác biệt là quá trình lên men sử dụng phương pháp khuấy
trộn và đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel và làm độ nhớt cho sản

phẩm.

3.2. Dinh dưỡng có trong sữa chua uống
3.2.1. Protein
Sữa chua nguyên chất làm từ sữa nguyên chất. Protein này chia thành 2
loại:
Whey (váng sữa): là nhóm protein hòa tan nhỏ hơn trong các sản phẩm sữa,
chiếm khoảng 20% hàm lượng protein.

3


• Casein: là các protein sữa khơng hịa tan.
Vì vậy cả 2 loại protein này đều có chất lượng tốt, giàu acid amin cần thiết
và khả năng tiêu hóa tốt.
3.1.2. Chất béo
Có khoảng 400 loại chất béo khác nhau trong sữa chua, phụ thuộc vào loại
sữa làm ra nó. Sữa chua có thể sản xuất từ các loại sữa như sữa ngun kem, sữa
ít béo hoặc khơng béo. Hàm lượng chất béo trong sữa chua như sau:
• Hàm lượng chất béo chiếm khoảng 0,4% trong sữa chua khơng béo đến
3,3%.
• Đa phần chất béo trong sữa chua đều là chất béo bão hòa (70%) nhưng
chúng cũng chứa một lượng chất béo khơng bão hịa.
3.1.3. Đường (Carbohydrat)
Trong sữa chua chứa ít đường tự nhiên, chủ yếu ở dạng đường đơn (lactose
và galactose).
Sữa chua cung cấp một lượng đường vừa đủ cho cơ thể con người.
3.1.4. Vitamin và khoáng chất
Sữa chua làm từ sữa tươi nguyên chất sẽ chứa hàm lượng lớn vitamin và
khoáng chất rất lớn như:
4

• Vitamin B12.
• Canxi.
• Photpho: sữa chua là nguồn cung cấp photpho lớn, đây là khoáng chất
thiết yếu trong cơ thể.
Riboflavin: còn gọi là vitamin B2 được cung cấp chủ yếu từ sữa.
2.5. Probiotic
Prebiotics có thể được định nghĩa là 'nguyên liệu thực phẩm được thu nhận
bởi các chất xơ có nguồn gốc tự nhiên khơng bị tiêu hóa ở đường tiêu hóa trên
và cải thiện sức khỏe của vật chủ bằng cách hỗ trợ có chọn lọc sự phát triển và
hoạt động của các chi vi sinh vật cụ thể trong ruột kết, chủ yếu là lactobacilli và
bifidobacteria.
Nghiên cứu về tầm quan trọng của các công thức prebiotic và ảnh hưởng
đến sức khỏe của chúng đã tập trung vào cách các nguyên liệu ngũ cốc như ngũ
cốc nguyên hạt, vỏ lúa mạch, cám lúa mạch đen, bã xơ sữa yến mạch và sợi
arabinoxylan có thể cải thiện chức năng trao đổi chất. Synbiotics là 'một sự pha
trộn chọn lọc của probiotics và prebiotics có tác dụng đã được chứng minh trong
việc cải thiện khả năng hoạt hóa các chức năng chuyển hóa của vi khuẩn thúc
đẩy sức khỏe. Prebiotics được lên men có chọn lọc bởi vi khuẩn đại tràng thuộc
một số lồi có thể được phân loại thành ba nhóm chính: (i) Bifidobacterium và
Lactobacillus , (ii) vi khuẩn gây bệnh như clostridia và (iii) các vi khuẩn khác
như Bacteroides có thể có lợi hoặc khơng có lợi hiệu ứng
Một số lợi ích của probiotic đem lại gồm có:

❖

Tăng cường hệ miễn dịch

❖Giảm cholesterol

❖

Tổng hợp vitamin: lợi khuẩn bifidobacterium, tạo ra nhiều loại vitamin
như thiamin, niacin, vitamin B6, vitamin B12, folate và vitamin K

Bifidobacterium có lợi cho hệ tiêu hóa giúp giảm các triệu chứng kích thích
như:

❖

Giúp điều trị tiêu chảy gây ra do kháng sinh

❖Chống bệnh táo bón
5


❖

Tăng khả năng tiêu hóa lactose

3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic trong việc sản xuất sữa chua
Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic trong sản xuất sữa chua:
• Phụ thuộc vào chất lượng sữa.
• Vi khuẩn cần thiết cho quá trình sản xuất sữa chua là Streptococcus
thermophilus và Lactobacillus bulgaricus.
• Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH sữa thích hợp cho lồi
Streptococcus hoạt động chiến ưu thế và đảm bảo q trình lên men lactic bắt
đầu.
• Hoạt động của các enzyme phân hủy casein của Lactobacillus kích thích
sự phát triển của Streptococcus, độ acid tăng lên pH của sữa thay đổi làm cho

Streptococcus khó phát triển. Lúc này Lactobacillus sẽ thay thế chỗ và vón cục
của sữa bắt đầu
• Sữa chua có thể sản xuất từ sữa tươi tự nhiên hoặc sữa bột hịa tan với sữa
tươi.
• Sau khi thanh trùng ở nhiệt độ 95oC, sữa được làm lạnh đến nhiệt độ 4246oC và cấy hai loại vi khuẩn trên để thực hiện quá trình lên men ở nhiệt độ 4050oC trong thời gian 30 phút.
3.4. Quy trình sản xuất sữa chua
Sữa chua được thanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp Pasteur ở
nhiệt độ 80 - 90oC.
Qui trình cơng nghệ sản xuất sữa chua như sau:

6


Phối trộn
nguyên liệu

Hạ nhiệt

Cấy men

Gia nhiệt

Đồng hóa 2

Ủ

Đồng hóa 1

Thanh
trùng

Làm lạnh

Làm lạnh

Ageing

Bồn rót và
đóng gói

+ Ngun liệu: sữa bột khơng đường thêm đường để đạt nồng độ 8 - 10%
+ Phối trộn: Bột sữa, đường, bơ, chất ổn định phối ở nhiệt độ 45oC để q
trình hồ tan đồng đều
+ Gia nhiệt: nâng nhiệt độ lên 60oC phù hợp với nhiệt độ q trình đồng
hố
+ Đồng hố: được thực hiện trong máy đồng hoá tạo áp suất cao khoảng
200 bar bằng hệ thống bơm pitton để phá vỡ các hạt béo vào trong nguyên liệu
và phân tán các chất khác nhau tạo thành hỗn hợp đồng nhứt.
+ Làm lạnh: Dòng sữa được cho qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng vĩ có nước
lạnh bên ngồi để nhiệt độ cịn 5oC. Dẫn tới bồn ageing.
+ Ageing: Sữa để yên trong bồn 1-2 giờ, ở 5oC
+ Thanh trùng: nâng nhiệt lên 95oC trong 1 phút
+ Đồng hoá 2: ở 95oC, 200 bars
+ Hạ nhiệt: tới nhiệt độ thích hợp q trình lên men của vi khuẩn lactic
+ Cấy men: Men được sử dụng là giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus
(hình que) và Streptococus thermophilus (hình cầu) thuộc chủng Streptococea,
họ Lactobacteriaceas. Sữa sau khi được hạ nhiệt xuống còn 43oC (pH lúc này
phải đạt khoảng 4,4 – 4,5) cùng lúc men từ bồn men được bơm vào bồn cấy
men. Lượng men bơm vào chiếm 5% tổng khối lượng sản phẩm.
7

+ Giai đoạn ủ: 43oC; 4 -5 giờ, pH sau ủ khoảng 4,7 - 4,8. Ủ nhằm mục đích
tạo đủ thời gian, tạo điều kiện thích hợp cho q trình lên men chuyển hoá
đường lactose thành acid lactic.
+ Làm lạnh ở nhiệt độ 15oC để hạn chế quá trình lên men.
+ Bồn rót: Sau làm lạnh, sữa được chuyển sang bồn rót để chuẩn bị đóng
gói.
+ Đóng gói, dán nhãn: Cuộn nhựa được tiệt trùng ở 115oC, đem dập khuôn
và chuyển đến bồn rót. Sữa chua được rót vào và dán nhãn.
3.5. Một số sản phẩm sữa chua uống trong nước được ưa chuộng
Trong nước:
• Sữa chua uống Yoyo

• Sữa chua uống Betagen

8


• Sữa chua uống Vinamilk probi

• Sữa chua uống thanh trùng Ba Vì

9


3.7. Một số sản phẩm lên men khác
3.7.1 Kvass
Kvass hoặc Kvas trong tiếng Anh gọi là đồ uống bánh mì. Đây là một loại
thức uống lên men làm từ lúa mạch đen hoặc bánh mì lúa mạch đen. Màu của

nguyên liệu lúa mạch là yếu tố quyết định màu đậm hay nhạt của Kvas. Nó được
phân loại vào loại đồ uống khơng cồn, chỉ có 1.2%, theo tiêu chuẩn của Nga.
Kvas là một loại nước truyền thống của Nga.
Các chủng vi sinh vật trong quá trình lên men này là Lb.casei,
L.mesenteroides và Saccharomyses cerevisiae
Kvas cung cấp probiotic và các chức năng khác cho con người
Loại đồ uống này có hai cách để làm. Một là sử dụng bánh mì bột nhão,
loại đường dùng để lên men nấm men sẽ được thu từ quy trình sản xuất bánh mì.
Cịn lại là kĩ thuật liên quan đến việc sử dụng enzyme mạnh nha để thủy phân
tinh bột đã hồ hóa.
Sau khi lên men kết thúc thì làm lạnh ở 4°C và đồ uống chứa nhiều
vitamin, acid amin và protein.

10


3.7.2. Kanun zaki
Kanun zaki là đồ uống lên men không chứa cồn được tiêu thụ rộng rãi ở
Nigeria.
Quy trình sản xuất Kanun zaki cực kì đơn giản đầu tiên là ngâm hạt kê với
các loại gia vị sau đó ướp và hồ hóa một phần của bùn cho thêm đường rồi đem
đi đóng chai để lên men. Q trình lên men kanun zaki trong khoảng 8 -48 giờ
phụ thuộc vào vi khuẩn lên men lactic và nấm men.
Sản phẩm này có hạn sử dụng ngắn thơng thường là 8 ngày nếu thanh trùng
trong 60 phút ở 60°C và bảo quản nhiệt độ thường là 1 ngày.
3.7.3. Kefir
Kefir là một đồ uống được lên men lactic từ sữa giống như một loại sữa
chua loãng được làm từ hạt kefir. Loại đồ uống lên men lactic này có nguồn gốc
từ miền Bắc của Caucasus, dọc theo các vùng núi Circassia, Karachay và
Balkaria đến Liên Bang Nga, sau đó đã lan sang Châu Âu và Mĩ. Hạt kefir ở nơi

đó sẽ được cấy vào sữa của bò, dê hoặc cừu.
Sản xuất: Sản xuất Kefir bằng cách cho sữa với khoảng 5% loại ngũ cốc.
Sau đó, hỗn hợp này được đặt trong vật chứa chống ăn mòn, chẳng hạn như lọ
thủy tinh, và tốt nhất là bảo quản trong bóng tối để ngăn ngừa sự phân hủy của
các vitamin nhạy cảm với ánh sáng. Sau một khoảng thời gian từ 12–24 giờ lên
men ở nhiệt độ nhẹ, lý tưởng nhất là 20–25 ° C (68–77 ° F), hạt được lọc ra khỏi
sữa bằng dụng cụ chống ăn mịn (thép khơng gỉ hoặc nhựa) và giữ lại để sản
xuất đợt khác. Trong q trình ni cấy các hạt sẽ nở và tách ra.
Chất lỏng lên men thu được có thể được uống, sử dụng trong các công thức
nấu ăn, hoặc để sang một bên trong hộp kín để có thêm thời gian trải qua q
trình lên men phụ. Do tính acid của nó, đồ uống không nên được bảo quản trong
các thùng chứa kim loại dễ phản ứng như nhơm, đồng hoặc kẽm, vì chúng có thể
ngấm vào nó theo thời gian. Thời hạn sử dụng, không được không được bảo
quản, lên đến 30 ngày.
Công Dụng Của Sữa Chua Được Làm Từ Nấm Kefir: Giúp tuần hồn máu.
Làm tan sạn trong thận, mật. Phịng ngừa và trị bệnh huyết áp cao. Ngăn chặn sự
11


tập trung của tế bào mỡ ở vùng bụng của người lớn, làm tan mỡ trong máu, giúp
giữ dáng, tránh trường hợp béo phì. Giúp cân bằng lượng đường lactose trong
máu, nhờ đó hỗ trợ chữa bệnh tiểu đường.
3.7.4. Kombucha
Kombucha được làm bằng cách trộn trà (đen, xanh lá cây, đỏ, hoặc trắng)
với đường và các thành phần khác, và lên men ở nhiệt độ phòng trong 7-14 ngày
với một hỗn hợp cụ thể của men và vi khuẩn. Kombucha chứa cồn, giấm,
vitamin B, caffeine, đường và các chất khác. Kombucha có thể hoạt động như
một chất chống oxy hóa.
Mọi người sử dụng kombucha cho bệnh ung thư, huyết áp cao và nhiều
bệnh khác như: Trí nhớ, hội chứng tiền kinh nguyệt (PMS), viêm khớp dạng

thấp (RA), tăng cường hệ thống miễn dịch và các công dụng khác.
IV. KẾT LUẬN
Vi khuẩn acid lactic giữ nhiều vai trò quan trọng trong những thực phẩm
lên men, đặc biệt là trong những sản phẩm rau củ lên men khơng có nguồn gốc
từ sữa. Chất lên men có thể có tác động tích cực đến sức khỏe đường ruột, cũng
như sức khỏe tổng thể. Các sản phẩm lên men từ ngũ cốc thật sự bổ dưỡng và tốt
cho sức khỏe con người, chúng làm tăng hương vị, loại bỏ những vi khuẩn
khơng có lợi tăng sức đề kháng cho con người, có nhiều lợi khuẩn, chúng chứa
nhiều glucid, lipid, protein và các vitamin tốt cho hệ tiêu hóa và làm đẹp cho làn
da vì vậy chúng ta nên sử dụng thường xuyên.
Khoa học Công nghệ Thực phẩm ngày càng tiến bộ từ việc thiết kế thực
phẩm dinh dưỡng theo hướng thực phẩm có đặc tính bồi bổ sức khỏe như thực
phẩm chức năng. Theo nghĩa này, lĩnh vực thực phẩm có đặc tính cải thiện sức
khỏe đường tiêu hóa như probiotics, prebiotics và synbiotics là phân khúc quan
trọng nhất trong thực phẩm chức năng. Hầu hết các sản phẩm này đều có nguồn
gốc từ sữa, vì vậy việc phát triển các sản phẩm cải thiện đường ruột đã được
ngành công nghiệp thực phẩm rất quan tâm, dẫn đến sự gia tăng của các sản
phẩm probiotic và synbiotic dựa trên ngũ cốc.
12


Đồ uống lên men đã phát triển từ các sản phẩm lên men tự nhiên truyền
thống, thành đồ uống được pha chế với các thành phần chức năng để kích thích
lợi ích tim mạch, và sau đó là đồ uống lên men cải thiện sức khỏe đường tiêu
hóa

13


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phùng Mạnh Quyết, 2014. Tìm hiểu về quy trình chế biến nem chua
2. Lê Thị Hồng Nhung, 2018. Khảo sát quy trình sữa chua ăn có đường
tại công ty cổ phần sữa An Sinh.
3. GS. Nguyễn Lân Dũng. Giáo trình vi sinh vật học cơng nghiệp.

14