Đề tài nghiên cứu sản xuất sản phẩm rau quả muối chua ở quy mô lớn

MỞ ĐẦU
Rau quả là những thức ăn thiết yếu của con người. Rau quả cung cấp cho
con người những thành phần quan trọng như: protein, lipit, vitamin, muối
khoáng, axit hữu cơ, chất thơm và chất xơ ...Rau quả được sử dụng dưới hai hình
thức là rau quả ăn tươi, xào hoặc nấu và rau quả muối chua. Đời sống ngày càng
cao thì nhu cầu về rau quả càng phong phú và đa dạng, đủ về số lượng, tốt về
chất lượng và an toàn đối với con người.
Rau quả muối chua là những sản phẩm chế biến từ rau quả, bằng cách làm
cho đường có sẵn trong nguyên liệu hoặc đường bổ sung thêm vào chuyển hóa
thành axit lactic do quá trình lên men lactic bởi các vi khuẩn lactic. Axit lactic và
các sản phẩm khác của quá trình lên men lactic tạo cho sản phẩm rau quả muối
chua hương vị đặc trưng. Ngồi ra axit lactic có khả năng ức chế hoạt động của
nhiều loại vi sinh vật gây hư hỏng sản phẩm do đó rau quả muối chua có thể bảo
quản lâu ngày. Vì vậy có thể nói rau quả muối chua là nhu cầu không thể thiếu
được của người dân Việt Nam.
Các sản phẩm rau quả muối chua như rau cải bẹ, cà muối, su hào muối,
bắp cải muối ... đó là những sản phẩm truyền thống được nhân dân ta sử dụng từ
rất lâu đời, nó phù hợp với khẩu vị và món ăn của người Việt Nam. Những
nguyên liệu dùng để muối chua như cải bẹ, cà pháo, cà bát, su hào, bắp cải... đều
là những nguyên liệu có thể trồng quanh năm, năng suất cao, dễ trồng và thời
gian trồng ngắn.
Hiện nay ở nước ta các sản phẩm rau quả muối chua chủ yếu được sản
xuất ở mức độ thủ công, lên men tự nhiên và mới bắt đầu sản xuất công nghiệp ở
qui mô nhỏ. Do đó năng suất thấp, chất lượng khơng đồng đều, có độ rủi ro cao,
thời gian sử dụng ngắn. Vấn đề đặt ra hiện nay là phải tạo ra những sản phẩm rau
quả muối có chất lượng ổn định, đồng đều, có thời gian bảo quản lâu và sản xuất
với năng suất lớn. Xuất phát từ những yêu cầu trên chúng tôi đã đi sâu “ Nghiên
cứu sản xuất sản phẩm rau quả muối chua ở quy mô lớn”
Mục tiêu chính của chúng tơi là :
1/ Từ hai chủng vi khuẩn lactic phân lập được từ sản phẩm rau cải bẹ muối tự
nhiên theo phương pháp truyền thống và một chủng Lactococcus lactic sử dụng

1


trong quá trình lên men tạo axit lactic từ rỉ đường mía Việt Nam , chọn ra chủng
thích hợp nhất cho quá trình muối chua các sản phẩm rau quả.
2/ Ứng dụng chủng vi khuẩn lactic đã chọn trong quá trình muối chua rau quả.
Nghiên cứu đưa ra qui trình cơng nghệ tối ưu cho q trình sản xuất các sản
phẩm rau quả muối chua.
3/ Nghiên cứu phương pháp thích hợp để bảo quản những sản phẩm rau quả
muối chua.

2


PHẦN I : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I.1. Khái quát tình hình sản xuất và tiêu thụ rau quả muối chua trên thế
giới và ở Việt Nam
Sự lên men lactic được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày cũng
như trong nông nghiệp, trong công nghiệp, đặc biệt trong công nghiệp thực
phẩm. Từ rất lâu co người đã sử dụng những sản phẩm của quá trình lên men
lactic như sữa chua, phomat, hải sản muối và các sản phẩm rau quả muối chua.
Khác với các sản phẩm khác, sản phẩm rau quả muối chua chủ yếu được sản
xuất ở qui mơ gia đình trong điều kiện thủ cơng. Hiện nay một số nước đã đưa
việc sản xuất các sản phẩm trên ở qui mô công nghiệp, đi đầu là Nhật Bản, Hàn
Quốc, Philipine và Thái Lan. Còn ở châu Âu, công nghệ lên men lactic được ứng
dụng với những nguyên liệu rau quả như bắp cải, dưa chuột, ôliu, cà rốt, cà
chua, tảo biển...Theo số liệu năm 1992 mỗi năm người Pháp sử dụng 47.000 tấn
bắp cải muối có giá trị 200 triệu Frăng, được sản xuất ở 51 xí nghiệp. Bảng sau
đưa ra sự đánh giá tương quan về sản xuất bắp cải và bắp cải muối ở Pháp từ

năm 1985 đến năm 1992 [1]:
Bảng 1 : Tương quan về sản xuất bắp cải và bắp cải muối ở Pháp
từ năm 1985 đến năm 1992
Năm
1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

96850

86430

78410

84385

83398

79434

89537

93786

Bắp cải muối chua 47530

43050

41225

43980

41658

41747

45494

46893

49,8

52,6

52,1

50,0

52,6

50,8

50,0

Sản phẩm
Bắp cải (kg)

(kg)
Tỷ lệ (%)

49,0

Bảng trên cho thấy lượng bắp cải muối có biến động nhưng khơng đáng
kể và chiếm khoảng 50% tổng sản lượng bắp cải của Pháp.
Đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về các sản phẩm rau quả lên men.
Như Pederson(1930 - 1960) nghiên cứu về q trình lên men của bắp cải, năm
1971, ơng nghiên cứu về quá trình lên men của suplơ. Niketic, Aleksic và các

3


cộng sự đã nghiên cứu quá trình lên men ở cà rốt, Beltran- Edeze, Fernandez
nghiên cứu về cà chua, Huber và Dupuy (1994) về tảo. Aubert (1985) và
Schoneck (1988) đã đưa ra kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu sự lên
men tự nhiên của cà rốt, dưa chuột, củ cải, củ cải đường, hành... Nhờ những
nghiên cứu này mà ở châu Âu các sản phẩm rau quả lên men đã được sản xuất ở
qui mô công nghiệp[1].
Châu Mỹ và châu phi sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm rau quả muối

chua ít hơn so với châu Á và châu Âu. Các sản phẩm chính của họ như dưa
muối của châu Mỹ và gari của châu Phi [1].
Ở Việt Nam, dưa muối có thể được coi là sản phẩm truyền thống của dân
tộc. Từ giữa thế kỷ 18 đến giữa thế kỷ 19 nhân dân ta đã tiếp thu kinh nghiệm
của người Hoa làm ra dưa muối từ các loại rau, củ, quả. Có hai loại dưa - dưa
muối xổi thường dùng các loại rau cải non, các loại củ, quả cắt nhỏ, ngâm trong
dấm có thể ăn ngay sau khi muối một thời gian ngắn, còn loại thứ hai là dưa
muối để lâu dùng các loại cải bẹ, cà, hành, dưa chuột, xơ mít...Cách muối truyền
thống thường rất đơn giản, rau củ rửa sạch, để ráo nước cho nguyên liệu hơi héo
rồi xếp vại, thêm muối, đường, gia vị, giữ được trong thời gian tương đối dài từ
vài ngày đến vài tuần, một số loại như cà muối mặn có thể để được hàng tháng.
Các sản phẩm rau, củ, quả muối được sản xuất quanh năm, mùa đơng,
mùa xn có cải bẹ muối, hành muối, bắp cải muối cịn mùa hè, mùa thu có cà
muối, dưa chuột muối...Các sản phẩm trên được tiêu thụ với số lượng lớn tuy
nhiên chủ yếu được sản xuất ở qui mô gia đình. Một số sản phẩm như dưa chuột
muối, cà muối, hành muối đã bắt đầu được sản xuất ở một số nhà máy, ở qui mô
bán công nghiệp nhưng số lượng không đáng kể.
Trong những năm gần đây ở nước ta đã có một số cơng trình nghiên cứu
về quá trình lên men lactic của một số loại rau quả chủ yếu là dưa chuột và bắp
cải. Tuy nhiên những cơng trình nghiên cứu về các sản phẩm rau quả muối chua
còn chưa nhiều và chưa thật sự đi sâu [7], [9],[11].

I.2. Công nghệ muối chua rau quả
Rau quả muối chua là sản phẩm chế biến từ rau quả, bằng cách làm cho
chất đường có sẵn trong rau quả hoặc đường bổ sung thêm vào chuyển hóa
thành axit lactic, do quá trình lên men lactic bởi các vi sinh vật lactic. Axit lactic

4

và các sản phẩm khác của quá trình lên men lactic tạo cho sản phẩm một hương
vị đặc trưng. Axit lactic tạo thành trong quá trình lên men lactic làm giảm pH
của sản phẩm do đó có khả năng ức chế được sự hoạt động của nhiều loại vi sinh
vật gây hư hỏng sản phẩm vì thế các sản phẩm rau quả muối chua có thể bảo
quản dài ngày.
I.2.1. Nguyên liệu dùng muối chua rau quả
Có thể sử dụng rất nhiều loại nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm rau
quả muối chua như cải bẹ, dưa chuột, cà chua, cà, bắp cải, cải trắng, su hào,
hành, cà rốt, tảo... Mỗi một quốc gia và vùng khác nhau lại có những sản phẩm
rau quả muối chua truyền thống đặc trưng. Sau đây là một số nguyên liệu dùng
muối chua thường sử dụng :
I.2.1.1. Cải bẹ
Tên khoa học là : Brassica campestrus L hay cịn gọi là nhóm cải dưa,
gồm các giống cải như cải Đông Dư, cải bẹ Nam (cải mào gà), cải Hà Lưỡng, cải
Lạng Sơn, cải tàu cuốn...
Đặc điểm của nhóm cải bẹ là có lá to, lá rất lớn, một cây có thể nặng từ
2-3 kg, thời gian sinh trưởng dài thường từ 120 - 160 ngày. Tuy nhiên hiện nay
một số giống cải mới như cải Đơng Dư thì thời gian sinh trưởng ngắn chỉ khoảng
30 - 45 ngày, thường được trồng từ tháng 6 đến tháng 9. Cải có bộ rễ ăn nơng
trên tầng đất màu, bộ lá khá phát triển, to bản nhưng chịu hạn kém và dễ bị sâu
bệnh phá hoại [3], [24], [25].
Hiện nay có rất ít những cơng trình nghiên cứu về rau cải bẹ. Theo
Nguyễn Văn Thắng và Trần Khắc Thi [24] thì thành phần của rau cải bẹ như sau:
Bảng 2 : Thành phần của rau cải bẹ, %
Nước

93,8

Protein

1,7

Đường

2,1

Chất
xơ

Tro

1,8

0,6

Vitamin, mg%
B1

B2

C

0,07

0,1

51

Khác với các loại rau quả khác cải bẹ chỉ có một ứng dụng duy nhất là
muối dưa, rất ít khi dùng nấu canh hay xào nấu. Dưa cải bẹ là một trong những

5


sản phẩm muối chua phổ biến nhất ở nước ta. Độ già của rau tốt nhất ở mức độ
bánh tẻ, mới chớm có hoa, khơng sử dụng dưa q già hay quá non. Nên sử dụng
cây dưa có bẹ, khối lượng trung bình mỗi cây từ 1 - 2 kg với hàm lượng đường
trung bình trong nguyên liệu từ 2 - 2,5%.
I.2.1.2. Dưa chuột
Dưa chuột muối là một trong những sản phẩm rau muối chua phổ biến
nhất trên thế giới. Dưa chuột là một loại rau ngắn ngày thuộc họ bầu bí , vụ
chính từ tháng 3 đến tháng 5. Dưa chuột có ba loại chính là loại nhỏ, loại trung
bình và loại lớn. Dưa chuột dùng để muối chau cần phải là dưa non, hạt nhỏ, ít
ruột thịt quả trắc, vỏ mỏng, buồng hạt của quả không lớn và chưa già. Để sản
phẩm có chất lượng tốt nguyên liệu cần tươi tốt, thời gian từ lúc thu hái đến lúc
đưa vào sử dụng khơng nên q 24 h. Kích thước quả dưa và hàm lượng đường
trong dưa ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm. Trong giống dưa quả nhỏ
hàm lượng đường cao hơn so với dưa quả to. Vì vậy giống dưa quả nhỏ cho sản
phẩm có chất lượng cao hơn giống dưa quả to. Dưa chuột dùng muối chua có
hàm lượng đường khơng thấp hơn 2%[7].
I.2.1.3.Cà
Cà có nhiều loại như cà bát, cà pháo, cà tím, cà trắng...Trong đó thích hợp
cho muối chua là cà bát, cà pháo loại trắng. Độ già thích hợp là quả có vết vàng
ở đáy, tai quả nhỏ với hàm lượng đường trong nguyên liệu là 3,5 - 4% . cà non
quá hoặc già quá đều có hàm lượng đường thấp, cho sản phẩm có chất lượng
khơng cao. Khơng sử dụng những quả sâu, dập nát hoặc thối [7].
I.2.1.4. Bắp cải
Bắp cải là một cây rau được trồng và sử dụng nhiều ở nước ta. Không
phải tất cả các loại bắp cải đều có thể sử dụng để muối chua. Để muối chua cần
dùng loại nguyên liệu có hàm lượng đường cao và mơ lá khơng q giịn để sản

phẩm đỡ gẫy nát. Độ chín kỹ thuật của bắp cải biểu hiện ở chỗ: lá cuốn thật chặt,
hàm lượng chất khô khoảng 10% trong đó bao gồm 4 - 5% đường, 1 - 2%
protein để tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển thuận lợi. Bắp cải chứa
nhiều vitamin C (26 - 60 mg%) và trong quá trình muối chua vitamin ít bị tổn
thất. Dùng bắp cải to lợi hơn vì tỷ lệ phế liệu thấp hơn so với bắp cải nhỏ. Không
dùng bắp cải quá non, quá già hoặc bị sâu bệnh. Bắp cải tươi được lưu vài ngày
trong kho thơng gió tốt để bắp cải hơi héo, khi cắt nhỏ đỡ dập nát. Trước khi

6


muối cắt bỏ những lá xanh và lá khuyết tật. Có thể tận dụng lõi bắp cải vì trong
lõi có chứa nhiều đường và axit ascorbic. Sau đây là thành phần chính của một
số loại bắp cải được trồng ở Việt Nam :

7


Bảng 3 : Thành phần hóa học của một số loại bắp cải (%)
Loại

Chất

cải

khô

Bắp cải

Đường Đường

tổng

saccaroza

Chất

Protein Tro

xơ

Axit
ascorbic,
mg%

4,9-14.0

2,0-5,7 0,0-1,2

0,4-1,3

0,6-2,7

0,6-0,7 20-94

Bắp cải
8,8-10,4
đỏ

3,7-5,2 0,0-0,9

0,9-1,2

1,4-1,6

0,7

trắng

33-64

I.2.1.5. Cà chua
Cà chua là một loại quả có thể sử dụng tất cả các độ chín khác nhau để
muối chua như : cà chua xanh, cà chau ương, cà chua chín nhưng phải muối
riêng từng độ chín khác nhau. Sau khi đã loại bỏ những quả khuyết tật và không
hợp quy cách, cà chua được phân cỡ rồi rửa sạch và tiến hành muối trong những
thùng hoặc vại.

I.2.2 . Phương pháp muối chua truyền thống (muối chua tự nhiên)
Các sản phẩm rau quả muối chua là những sản phẩm truyền thống, nó
được nhân dân ta sử dụng từ rất lâu. Năm 1829 cải trắng đã được trồng ở nghiên
cứu ta và là tiền thân của những loại cải ngày nay. Từ giữa thế kỷ 18 đầu thế kỷ
19, nhân dân ta đã tiếp thu kinh nghiệm của người Hoa về sản xuất và chế biến
một số loại như cải thìa, cải bẹ dùng để muối dưa hoặc làm ca-la thầu [3]. Bên
cạnh sản phẩm chủ yếu là dưa cải bẹ nhân dân ta còn sử dụng rất nhiều loại
nguyên liệu khác nhau để muối dưa như cà bát, cà pháo, cải bắp, hành, quả

sung, quả trám, su hào, xơ mít, rau cần...Mỗi loại nguyên liệu cũng như mỗi
vùng miền đều có một cách thức muối chua riêng. Nhưng nhìn chung phương
pháp muối chua rau quả truyền thống được thực hiện như sau: tùy từng loại
nguyên liệu mà lựa chọn độ non già khác nhau. Trong muối chua truyền thống

nhân dân ta thường sử dụng gia vị để muối kèm với nguyên liệu như : khi muối
cà thường cho thêm một chút tỏi hoặc giềng, khi muối dưa cải bẹ thì cho hành
hoặc kiệu, khi muối bắp cải thì cho hành, rau răm hoặc rau cần...Các gia vị có rất
8


nhiều vai trị trong q trình muối chua như làm tăng hương vị và giá trị cảm
quan cho sản phẩm, tăng hàm lượng đường cho dưa, một số loại gia vị có tác
dụng ức chế một số vi sinh vật lạ. Nguyên liệu được lựa chọn, cắt bỏ những phần
già, dập nát hoặc sâu bệnh. Theo như kinh nghiệm của nhân dân nguyên liệu
thường được để héo bằng cách phơi nắng một thời gian, cũng có thể muối
nguyên liệu tươi mà khơng cần để héo.
Sau đó ngun liệu và gia vị được rửa sạch, để ráo, sau đó xếp vại. Dịch
dùng muối chua bao gồm nước, muối, có thể bổ sung đường hoặc không. Tùy
từng loại sản phẩm và nhu cầu thói quen của người sử dụng mà lượng muối dùng
cho muối chau có thể khác nhau, thường từ 3-10% so với nguyên liệu. Lượng
dịch cho vào thường gần bằng hoặc ngập nguyên liệu. Dịch pha xong được rót
vào vại đã chứa sẵn nguyên liệu. Sau đó nén vỉ, đậy lại, một số sản phẩm cần
phải nén với một lực lớn như su hào muối, cà muối.
Tùy từng sản phẩm mà nồng độ muối cho vào, nhiệt độ môi trường bên
ngoài mà thời gian muối khác nhau: thường đối với dưa cải bẹ, cà pháo, muối
với nồng độ muối với nồng độ thấp thì sau 3-5 ngày là được. Cịn những sản
phẩm như su hào muối, dưa chuột, cà bát thì lâu hơn. Thơng thường các sản
phẩm muối chua truyền thống thường chỉ sử dụng trong một thời gian ngắn, tuy
nhiên có một số những sản phẩm đặc biệt như nhút (làm từ xơ mít) ở miền
Trung, cà muối mặn ở một số vùng ở miền Bắc có thể bảo quản trong thời gian
vài tháng.
Nói chung các sản phẩm muối chua theo phương pháp truyền thống
thường có chất lượng khơng ổn định, không đồng đều, mức độ hư hỏng lớn, thời
gian bảo quản ngắn. Và chỉ sản xuất ở quy mơ gia đình nên năng suất thấp.

I.2.3. Muối chua ở quy mô công nghiệp
Trên thế giới hiện nay đặc biệt ở một số nước châu Á các sản phẩm rau
quả muối chua đã được sản xuất ở quy mô công nghiệp như [11]:
1/ Dưa chua Nhật Bản (Takana Zuke) : Làm từ nguyên liệu chính : lá
rau cải 80--85%, ớt đỏ 0,5%, muối 15--20%. Trong đó trên 90% sản phẩm này
được sản xuất trên qui mô công nghiệp.

9


2/ Dưa chua Triều Tiên (Baechơ Kim Chi): Có thành phần nguyên liệu
là cải trắng 90%, hành 2,0%, ớt 2,0%, gừng 0,5%, muối 2,5-3%. Hàng năm sản
xuất khoảng 800.000 tấn trong đó trên 90% sản xuất ở qui mơ cơng nghiệp, chỉ
khoảng 10% sản xuất theo phương pháp thủ công.
3/ Dưa chua Thái Lan (Pak gaad dong) : Được làm từ lá rau cải đắng
90%, muối 8%, nước cháo gạo 2%. Sản xuất khoảng 4,6 triệu tấn/ năm nhưng
chủ yếu sản xuất theo phương pháp thủ công.

4/ Trái cây muối chua của Philipine (Byrong prutas). Nguyên liệu:
trái cây100%, muối 2,25-2,5%, đường 1%. Trong đó trên 90% là sản xuất thủ
cơng và khoảng 10% được sản xuất cơng nghiệp.
Cịn ở Việt Nam thì các sản phẩm rau quả muối chua chủ yếu được sản
xuất thủ cơng ở quy mơ gia đình chỉ có một số sản phẩm được sản xuất ở quy mô
bán cơ giới.
Trong công nghiệp, đặc biệt ở các nước châu Âu thì quá trình muối chua
các sản phẩm rau quả được tiến hành trong những bể có thể tích lớn, q trình
lên men lactic diễn ra ở nhiệt độ thấp, thời gian dài. Có thể làm tăng chất lượng
sản phẩm bằng cách sử dụng chủng vi sinh vật lên men lactic thuần khiết được
đưa vào dưới dạng dịch men, được phun đều lên trên bề mặt của từng lớp

nguyên liệu trong bể muối. Để điều chế dịch men sử dụng các chủng vi khuẩn
lactic thuần khiết, không sinh hơi và nấm men mà các cơ sở chế biến nhận về
dưới dạng lỏng chứa trong các chai thủy tinh. Điều chế dịch men bằng cách nhân
giống các chủng vi sinh vật thuần khiết, nấm men và vi khuẩn phải được nhân
giống riêng sau đó mới trộn lại với nhau.
Mơi trường dùng điều chế dịch men thường là nước dưa cũ và dịch chiết
bắp cải (đối với muối bắp cải cịn đối với các sản phẩm khác có thể thay thế bằng
loại môi trường khác). Sau ngày thứ ba hoặc thứ tư tính từ ngày bắt đầu muối,
lấy nước ra khỏi bể muối. Không nên lấy nước dưa ở thời điểm muộn hơn vì khi
đó nước dưa chỉ cịn lại ít chất dinh dưỡng do các vi sinh vật đã sử dụng để lên
men lactic. Nếu nước lấy ra ở bể chưa đủ số lượng cần thiết thì bổ sung thêm
nước với tỷ lệ 1:1 và cho thêm đường với tỷ lệ 1% so với tổng lượng nước dưa
và nước lã. Lọc rồi đun sôi sau 1 giờ để tiệt trùng. Canh bắp cải được điều chế
bằng cách nấu bắp cải tươit nước, cứ 100 lít nước nấu với 20-25 kg bắp cải. Khi
bắp cải đã nhừ lọc lấy nước để pha với nước dưa

10


Để loại trừ vi sinh vật lạ phát triển thì môi trường cần được tiệt trùng
bằng hơi nước ở 105-1100C trong thời gian 30-40 phút. Sau đó mơi trường được
đổ vào thùng gỗ làm nguội xuống 35 0C rồi cho vào thùng 1% dịch men thuần
khiết, khuấy đều rồi để 3 ngày ở 25-300C . Sau khi đã nhân giống vi khuẩn và
nấm men riêng rẽ thì trộn lẫn với nhau và cho vào bể muối nguyên liệu theo tỷ lệ
1,25% (trong đó gồm 1% dich vi khuẩn và 0,25% dịch nấm men).
Sau khi lên men lactic đạt đến nồng độ axit lactic cần thiết thì tiến hành hạ
nhiệt độ để quá trình lên men xảy ra chậm, tránh tổn thất axit, vitamin C làm cho
sản phẩm có chất lượng tốt hơn. Sau đó sản phẩm thường được bảo quản ở nhiệt
độ thấp trong thời gian dài . Khi sử dụng chủng vi sinh vật thuần khiết trong quá
trình muối chua rau quả thì sản phẩm thu được có chất lượng ổn định, có thể bảo

quản trong thời gian dài [7].

I.2.4. Các giai đoạn của quá trình lên men lactic
Quá trình lên men lactic trong các sản phẩm rau quả muối chua có thể
phân ra làm ba giai đoạn. Trong giai đoạn đầu do muối ăn gây áp suất thẩm thấu
lớn nên đường và các chất dinh dưỡng khác trong nguyên liệu được khuyếch tán
vào trong nước và các vi sinh vật bắt đầu hoạt động . Trên bề mặt của nước muối
xuất hiện các bọt khí đó là do hoạt động của một số vi khuẩn coli và một số vi
sinh vật có khả năng sinh khí khác . Chủng vi khuẩn lactic phát triển chủ yếu
trong thời kỳ này là Leuconostoc mesenteroides . Đó là loại cầu khuẩn có khả
năng sinh axit lactic và sinh khí, sự tích tụ axit lactic trong giai đoạn này là thấp.
Trong giai đoạn thứ hai, các vi khuẩn lactic phát triển mạnh mẽ và axit
lactic được tích tụ nhiều, phần lớn các vi khuẩn gây thối bị ức chế vì độ pH của
môi trường giảm xuống 3-3,5. Thời kỳ này là thời kỳ quan trọng của quá trình
lên men lactic vì sản phẩm tích tụ được lượng axit lactic cao và có hương vị đặc
trưng của sản phẩm.
Trong thời kỳ thứ ba, khi axit lactic đã tích tụ với lượng lớn thì ngay bản
thân vi khuẩn lactic cũng bị ức chế. Khi đó các nấm men và nấm mốc có khả
năng phát triển mạnh làm giảm chất lượng sản phẩm vì chúng có khả năng phân
hủy axit lactic mạnh. Vì vậy cần ngăn chặn giai đoạn này bằng cách bảo quản
sản phẩm ở nhiệt độ thấp hoặc ở điều kiện yếm khí [7].

11


I.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic là nồng độ muối ăn,
hàm lượng đường trong sản phẩm (đường có sẵn trong nguyên liệu và đường bổ
sung thêm vào), độ pH của sản phẩm, hệ vi sinh vật trong sản phẩm và nhiệt độ
môi trường.

Dung dịch muối ăn với nồng độ tương đối cao sẽ ức chế sự phát triển của
các vi sinh vật lạ và cả vi khuẩn lactic. Khi tiến hành muối chua rau quả cần tạo
điều kiện cho các vi khuẩn lactic phát triển và ức chế các vi sinh vật lạ. Do vậy
cần sử dụng nồng độ muối không quá cao : thường sử dụng muối ăn với nồng độ
4-6% hoặc nước muối với nồng độ 6-10%.
Đường trong quá trình muối chua rau quả là nguồn tạo axit lactic. Trong
trường hợp đường trong ngun liệu khơng đủ thì hàm lượng axit lactic tích tụ
trong sản phẩm cũng khơng đạt mức u cầu. Khi đó sản phẩm có hương vị kém
và dễ bị hư hỏng trong quá trình bảo quản. Vì vậy khi muối chua cần chọn loại
nguyên liệu có hàm lượng đường đạt mức yêu cầu và khi cần thì phải bổ sung
thêm đường.
Độ axit trong sản phẩm cũng ảnh hưởng lớn tới quá trình muối chua vì các
vi sinh vật rất nhạy cảm đối với pH môi trường (pH tối ưu của vi khuẩn lactic là
5,5- 6,5). Trong quá trình lên men của rau quả muối chua axit lactic tích tụ với
hàm lượng 0,5% cũng đã ức chế hoạt động của nhiều vi sinh vật lạ gây ảnh
hưởng xấu đến quá trình lên men. Khi tích tụ axit lactic với hàm lượng cao (12%) thì ngay cả các vi khuẩn lactic cũng bị ức chế và do đó q trình lên men
lactic bị kìm hãm. Nồng độ axit lactic giới hạn đạt được trong quá trình lên men
lactic phụ thuộc vào lượng đường có sẵn trong nguyên liệu , ồng độ muối, nhiệt
độ lên men và loại vi khuẩn lactic. Tuy nhiên axit lactic không ức chế hoạt động
của một số nấm men nấm mốc.
Nhiệt độ lên men ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lên men và tới chất
lượng sản phẩm. Ở nhiệt độ 0-40C thì sự lên men lactic khơng bị đình chỉ mà chỉ
diễn ra chậm. Nhiệt độ tối ưu cho nhiều loại vi khuẩn lactic là 35-420C, nhưng
nhiệt độ này cũng kích thích sự phát triển của nhiều vi sinh vật lạ.

12


Sự lên men lactic cần tiến hành trong điều kiện yếm khí. Phần lớn các vi
khuẩn lactic hoạt động trong điều kiện yếm khí tùy tiện, tức là phát triển khơng

nhất thiết phải có mặt của oxy khơng khí. Một số lồi trong chúng cũng bị giảm
hoạt động khi có mặt của oxy khơng khí [7].

I.2.6.Các biện pháp làm chủ quá trình lên men
I.2.6.1. Làm chủ chất lượng ban đầu của nguyên liệu
Lượng vi sinh vật ban đầu của nguyên liệu là một nhân tố quan trọng. Rửa
rau cho phép loại bỏ một phần vi sinh vật và những cặn bẩn. Theo Hasan và các
cộng sự(1993), một sự chiếu xạ thích hợp đối với nguyên liệu trước khi lên men
sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sự phát triển của vi khuẩn lactic - loại vi
khuẩn chịu được chiếu xạ tốt hơn so với các loại khác. Tuy nhiên biện pháp này
cịn ít được sử dụng do giá thành cao. Có thể xử lý nhiệt đối với nguyên liệu
trước khi muối khi đó cũng làm giảm được một phần vi sinh vật có trong nguyên
liệu. Mặt khác thời gian tồn trữ của nguyên liệu trước khi muối cũng ảnh hưởng
lớn đến chất lượng sản phẩm. Theo Andersson và các cộng sự (1990) cà rốt lên
men ngay sau khi thu hoạch, sẽ bảo quản được lâu hơn cà rốt lên men sau khi thu
hoạch 6 tháng được bảo quản ở 20C [1].
I.2.6.2. Thay đổi các điều kiện lên men
Một phương pháp khác để làm chủ quá trình lên men là thay đổi các điều
kiện lên men: thay đổi nồng độ đường, nồng độ muối khác nhau, tìm điều kiện
nhiệt độ thích hợp, axit hóa, tạo mơi trường yếm khí thích hợp, cải thiện tính
đệm...Ví dụ như thêm canxi axetat cho phép một mặt tăng tính đệm của mơi
trường mặt khác đảm bảo sự phân hủy hoàn toàn lượng đường [1].
I.2.6.3. Sử dụng chủng vi khuẩn lactic thuần khiết
Hiện nay, ở các nước phương Tây việc sử dụng chủng vi khuẩn thuần
khiết vào quá trình sản xuất các sản phẩm lên men rau quả là rất phổ biến. Lựa
chọn chủng vi khuẩn này dựa trên các chỉ tiêu sau:
- Phát triển nhanh
- Tạo lượng axit nhanh

13

- Đảm bảo sự lên men đường hoàn toàn, tránh sự lên men phụ bởi nấm men.
- Các tế bào vi khuẩn phải có khả năng lắng tốt, lọc nhanh để dễ dàng loại bỏ
nếu cần thiết.
- Có khả năng giữ được hoạt tính sau khi bảo quản [1].

I.2.7. Một số biện pháp bảo quản sản phẩm rau quả muối chua
Sau khi sản phẩm đạt được hàm lượng axit lactic và chất lượng như mong
muốn thì sản phẩm cần phải được bảo quản để tránh sự phá hỏng của nấm men
nấm mốc. Tốt nhất nên bảo quản sản phẩmtrong kho lạnh có nhiệt độ 0-10C .
Trong điều kiện khơng có kho lạnh thì có thể sử dụng chất bảo quản hoặc bằng
cách tạo điều kiện yếm khí cho sản phẩm. Có thể sử dụng axit sobic, các muối
của nó hoặc axit benzoic, các muối của nó để bảo quản các sản phẩm rau quả
muối chua. Nồng độ chất bảo quản thường từ 0,07-0,1%, với nồng độ này không
những chống lại được sự phá hoại của nấm men nấm mốc mà còn giữ được
hương vị và màu sắc tự nhiên của sản phẩm. Tạo điều kiện yếm khí cao cho sản
phẩm bằng cách phủ lên trên lớp sản phẩm một màng polyetylen rồi đổ nước
muối lên trên vừa tạo điều kiện yếm khí cho sản phẩm vừa làm vật nén cho sản
phẩm. Cũng có thể bảo quản sản phẩm bằng tia tử ngoại nhưng giá thành sẽ cao.
Cũng có thể bảo quản các sản phẩm rau quả muối chua trong các bao bì
bảo quản. Hai loại bao bì phổ biên là bao bì thủy tinh và bao bì PE. Khi đóng lọ
thì cần tách sản phẩm khỏi nước muối. Đem lọc nước muối để loại bỏ những vụn
bẩn, loại bỏ kết tủa tanin protein và một phần vi sinh vật có trong nước. Sản
phẩm được xếp vào lọ, có thể có các gia vị kèm theo sau đó rót nước vào và
ghép nắp. Cũng có thể loại bỏ nước dưa cũ đi mà thay vào đó dịch pha mới.
Trong trường hợp bảo quản trong bao bì thì có thể thanh trùng sản phẩm để kéo
dài thời gian bảo quản [7], [27].

I.3. Vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic

Axit lactic (CH3CHOHCOOH) được sử dụng từ rất lâu để bảo quản và
chế biến thực phẩm. Axit này lần đầu tiên được phát hiện ra từ sữa bò lên men
bởi nhà bác học Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele năm 1780 và được coi là axit
sữa. Trong thời gian từ năm 1857 đến 1876 Pasteur đã chỉ ra rằng tất cả các quá

14


trình lên men đều do tác dụng của vi sinh vật, mỗi dạng lên men đều do một loại
vi sinh vật gây ra. Ơng cũng chứng minh được q trình làm sữa chua là kết quả
hoạt động của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic [10]. Năm
1878, Joseph Lister lần đầu tiên phân lập được một loại vi khuẩn lactic đặt tên là
Bacterium lactic (hiện nay gọi là Streptococcus lactic), về sau các nhà khoa học
liên tiếp phân lập được các lạo vi khuẩn lactic khác nhau. Năm 1919, Orla
Iencen là người đầu tiên nghiên cứu, phân loại có hệ thống các vi khuẩn lactic.
Tiếp đó các nhà khoa học người Đức và Thụy Sĩ G.Muler và A.Ostervalder đã
nghiên cứu tỉ mỉ các thay đổi hoa sinh trong các loại “rượu vang bị bệnh”. Ông
đặt tên cho các loại nghiên cứu được là Bacterium mannitôpeum, Bacterium
graccile, Bacterium intermedium, Micrococcus acidovorax,
Micrococcus
variococcus. Tuy nhiên việc định tên này chưa được nghiên cứu một cách đầy
đủ. Sau các nhà khoa học này cịn có rất nhiều nhà khoa học khác nghiên cứu về
vi khuẩn lactic trong các loại sản phẩm khác nhau như thịt , rượu vang, sữa...[22]
Tất cả các vi khuẩn lactic đều có những đặc tính chung: là vi khuẩn Gram
dương, không chuyển động, không tạo bào tử, hơ hấp yếm khí hoặc yếm khí tùy
tiện. Chúng đều đòi hỏi nguồn dinh dưỡng tổng hợp chứa axit amin, peptit,
vitamin, muối, axit béo, đường có khả năng lên men. Vi khuẩn lactic lên men
đường để tạo ra năng lượng cần thiết cho sự phát triển của chúng. Nhờ q trình
lên men đường được chuyển hóa thành axit lactic, etanol, axit axetic và dioxyt
cacbon trong trường hợp lên men dị hình [15].

I.3.1. Phân loại vi khuẩn lactic
Có rất nhiều cách phân loại khác nhau, vi khuẩn lactic có thể được phân
loại theo các yếu tố sau:
- Theo lượng sản phẩm tạo thành [12]:
+ Vi khuẩn lactic lên men đồng hình: lên men đồng hình là con đường lên
men tạo ra 70 - 90% axit lactic. Vi khuẩn lactic lên men đồng hình có thể được
chia thành hai nhóm đó là Streptococcus và Lactobacterium.
+ Vi khuẩn lên men lactic dị hình: lên men lactic dị hình là con đường lên
men ngồi axit lactic tạo thành cịn có các sản phẩm như axit axetic, CO 2 và
etanol. Trong đó axit lactic chiếm khoảng 40%, axit sucxinic chiếm 20%, etanol

15


và axit axetic chiếm 10% cịn các chất khí chiếm khoảng 20%. Tỷ lệ này thay
đổi ít hay nhiều tùy thuộc vào loại vi khuẩn và điều kiện môi trường. Một số lồi
lên men lactic dị hình như Bacterium coli, Lactobacillus casei...
- Theo nhiệt độ phát triển [12]:
+ Nhóm ưa ấm: nhiệt độ thích hợp từ 25-30oC, ví dụ như Lactobacillus
casei
+ Nhóm ưa nhiệt : nhiệt độ thích hợp 40--44oC, như Lactobacillus
bulgaricus, Steptococcus thermophilus.
+ Nhóm ưa lạnh : nhiệt độ thích hợp từ 0-15oC
- Nhu cầu về oxy [12]:
+ Yếm khí tùy tiện: Có thể phát triển trong cả điều kiện yếm khí và hiếu
khí tuy mhiên phát triển mạnh hơn trong điều kiện yếm khí. Phần lớn vi khuẩn
lactic thuộc loại này.
+ Yếm khí : khơng thể phát triển được trong điều kiện hiếu khí.
- Đặc điểm hình thái [10], [15]:

+ Hình cầu : Steptococcus, Lactococcus, Vagococcus, Aerococcus,
Leuconostoc...
+ Hình que : Lactobacillus và Carnobacterium
Ngồi ra vi khuẩn cịn được phân loại theo các đặc điểm sinh lí sinh hóa,
đặc điểm về cấu trúc, đặc điểm về miễn dịch...

I.3.2. Đặc điểm về hình thái
Các giống vi khuẩn khác nhau có hình dạng và kích thước khác nhau.
Ngồi ra hình dạng và kích thước của tế bào vi khuẩn lactic cịn phụ thuộc vào
mơi trường, điều kiện ni cấy, sự có mặt của oxy và tuổi của tế bào [10], [22].
Những tế bào hình cầu, hình ơvan thường có đường kính khoảng 0,5-2
m, sắp xếp riêng biệt, cặp đôi hoặc thành chuỗi dài. Các giống Steptococcus,
Lactococcus, Vagococcus và Enterrococcus được tạo thành từ những tế bào hình
ơvan sắp xếp thành chuỗi, giống Leuconostoc được tạo thành từ những tế bào
hình thấu kính (hình hột đậu lăng) sắp xếp thành cặp hay thành chuỗi, các giống

16


Pediococcus, Aerococcus, Tetragenococcus được tạo thành từ những tế bào hình
cầu ghép nối bốn tế bào. Giống Atơpbium lại có hình dạng thay đổi theo từng
chủng : có thể hình cầu nhỏ, hình thấu kính, hình gậy hay hình trung gian của
các loại trên [10].
Những tế bào hình que cân đối có kích thước từ 0,5-2m chiều rộng và 110m chiều dài, sắp xếp riêng biệt, cặp đôi hoặc thành chuỗi dài. Theo Orla
Jensen, giống Lactobacillus có thể chia làm ba lồi :Thermobacterium (lên men
đồng hình chặt chẽ) được tạo thành từ những tế bào hình que dài, riêng biệt hay
được sắp xếp thành những chuỗi rất dài hoặc ở dạng chuỗi xoắn, loài
Streptobacterium (lên men dị hành tùy tiện) được tạo thành từ những tế bào hình
que ngắn đơi khi có dạng cong, sắp xếp thành chuỗi ngắn hoặc rất dài, lồi
Betabacterium (lên men dị hình chặt chẽ) nói chung được tạo thành từ những tế

bào rất ngắn, thẳng, sắp xếp riêng biệt. Giống Carnobacterium được tạo thành từ
những tế bào mà chiều dài của chúng thay đổi theo tuổi [10].
Những tế bào hình que khơng cân đối điển hình là Bifidobacterium.
Chúng được tạo thành từ những tế bào hình que sần sùi, phân nhánh tạo thành
hình ngơi sao, hình giàn đậu, hình chữ V [10].
Thành phần mơi trường cũng như sự có mặt của oxy có ảnh hưởng lớn tới
hình dạng tế bào. Trong mơi trường có hàm lượng etanol cao sẽ làm cho chiều
dài tế bào dài ra. Mặt khác etanol cịn kìm hãm sự phân chia tế bào mạnh hơn so
với sự sinh trưởng. Thực tế là trong mơi trường có etanol trực khuẩn lactic sẽ dài
ra, mảnh hơn, cịn cầu khuẩn thì bảo tồn được hình dạng của mình [22].

I.3.3. Đặc điểm sinh lí sinh hóa
I.3.3.1. Sự hấp thụ chất dinh dưỡng qua màng tế bào
Đối với tất cả các vi sinh vật, sự hấp thụ và chuyển hóa các chất dinh
dưỡng là một chức năng quan trọng đảm bảo cho sự phát triển của chúng. Phần
lớn các chất trong môi trường tự nhiên đều là các hợp chất hữu cơ có trọng
lượng phân tử lớn, chúng phải được phân cắt để các vi khuẩn sử dụng. Các hợp
chất hữu cơ này có thể xâm nhập vào khoảng không bên trong tế bào bằng sự
vận chuyển bị động hoặc chủ động qua màng tế bào - giới hạn phân chia tế bào
vi khuẩn với môi trường. Vận chuyển bị động không phụ thuộc vào sự chuyển

17


hóa, nó liên quan đến năng lượng tiêu thụ và và chênh lệch nồng độ giữa mỗi
thành phần. Vận chuyển chủ động thì ngược lại (Desmazeaud và Roisart, 1994;
Olmos, 1997).
Hệ thống chuyển đổi chủ động được thực hiện nhờ những màng trung
gian, các màng này tham gia điều hòa sự chuyển hóa và cân bằng nội tế bào.
Những màng trung gian này vận chuyển chất dinh dưỡng nhờ hoạt động của

enzim permeaza hay enzim photphotransferaza. Năng lượng được tạo thành, một
phần là năng lượng được tạo ra từ sự thủy phân ATP thành ADP + Pi (dưới tác
dụng của enzim ATPaza có ái lực cao đối với cơ chất), phần khác bởi sự tổ hợp
điện thế qua màng và sự chênh lệch điện hóa học của proton qua màng. Phần lớn
các vi sinh vật đều có sự chênh lệch điện hóa học của proton qua màng tế bào
chất, bên trong có tính kiềm cịn bên ngồi có tính axit. Vì thế sự vận chuyển
proton từ bên trong tế bào ra ngồi có thể gắn liền với các hợp chất từ mơi
trường bên ngồi vào bên trong tế bào và ngược lại với nguyên lí chênh lệch
nồng độ (Tseng và montville, 1993). Trong trường hợp sự vận chuyển được thực
hiện bởi enzim photphotransferaza các phân tử cơ chất chịu sự phosphoryl hóa
nhờ sự xúc tác của một nhóm enzim ở màng tế bào, tế bào sử dụng PEP như một
nguồn năng lượng. Hệ thống PEP- photphotransferaza (PEP-PTS) có tác động
chính đến sự chuyển đường ở vi khuẩn lên men đồng hình [15].
I.3.3.2. Cơ chế chuyển hóa đường
Lên men lactic được thực hiện dựa vào một chuỗi các phản ứng oxy hóa
khử mà nguyên liệu ban đầu là gluccoza, chất tạo thành cuối cùng là axit pyruvic
hoặc axetyl-CoA, những chất trung gian chuyển đổi electron là NAD+/ NADH,
H+ kết hợp với những phản ứng hydro hóa. Năng lượng được tạo ra từ phản ứng
dehydro hóa hoặc những tác động nối hoặc cắt các liên kết photpho của cơ chất
được sử dụng để tổng hợp ATP. Mặt khác PEF - tiền cơ chất photpho hóa axit
pyruvic tác động vào ATP như một nguồn năng lượng trong sự vận chuyển cơ
chất và trong sự đồng hóa hay sinh tổng hợp các đại phân tử lại là thành phần
chính của cấu trúc tế bào vi khuẩn. Tùy theo loài vi khuẩn và các điều kiện của
mơi trường sự chuyển hóa glucoza có thể theo con đường đồng hóa, dị hóa hay
con đường của các vi khuẩn bifido [15].
I.3.3.3. Một số các q trình chuyển hóa khác của các vi khuẩn lactic.

18

Ngồi các q trình chuyển hóa ở trên vi khuẩn lactic cịn có thể có các
q trình chuyển hóa sau:
Vi khuẩn lactic gây ra q trình chuyển hóa malolactic trong lên men rượu
vang, axit malic được chuyển hóa thành axit lactic.
C4H6O5

C3H6O3 + CO2

Năng lượng cần thiết cho quá trình lên men malolactic là rất nhỏ. Để phân
hủy 1 gam axit malic chỉ cần 0,1 - 0,2 gam glucoza. Biến đổi axit malic thành
axit qua giai đoạn trung gian hình thành axit pyruvic nhờ enzim maloic. Enzim
này tạo thành và bị ức chế tùy theo trong mơi trường có nhiều hay ít axit malic.
Sau đó axit pyruvic tạo thành axit axetat - salyxalic rồi được khử trực tiếp bàng
enzim decacboxylaza [22].
Ngoài ra vi khuẩn lactic cịn có thể phân hủy protein do chúng có hệ
enzim proteinaza và peptinaza. Trong q trình thủy phân protein diễn ra sự tích
tụ axit amin (asparagin, glyxin, serin, axit glutamic, treonin, tyrozin, valin,
phinylanalin, isoleusin) và các peptit. Khả năng thủy phân protein biểu thị ở
nhóm vi khuẩn hình cầu, nhóm trực khuẩn lactic ưa nhiệt hay chi phụ
Steptobacterium ...Giống Lactobacillus có hoạt tính thủy phân protit lớn hơn
các vi khuẩn lactic khác, chảng hạn như Lactobacillus có thể chuyển hóa 2530% cazein thành dạng hịa tan trong khi đó Steptococcus lactic và Steptococcus
cremoris chỉ thực hiện được 15-17%.
Quá trình thủy phân protein của vi khuẩn lactic được thực hiện bởi hệ
enzim proteaza nội bào và ngoại bào. Người ta đã phát hiện thấy sự có mặt của
proteaza trong dịch lọc trong (khơng cịn tế bào vi khuẩn) của môi trường nuôi
cấy Steptococcus lactic và Lactobacillus bulgaricus (Van der Zant, Nelson,
1954). Trong khi đó các enzim proteaza nội bào của nhiều loại vi khuẩn lactic
khác lại giữ vai trị quyết định trong q trình thủy phân protein, ví dụ như
Steptococcus cremoris và Lactobacillus helveticus (Ohmiya, Stato 1972). Sự
thủy phân protein đặc biệt được thúc đẩy khi trong mơi trường có mặt một số ion

kim loại, đặc biệt là Mg2+, Mn2+, Co2+, và pH = 5,5-6. Người ta đã sử dụng các
chủng vi khuẩn lactic có đặc tính thủy phân protit cao để bổ sung vào thành phần
giống dùng để áp dụng vào sản xuất hàng loạt các sản phẩm từ thịt, cá, sữa...Đặc
biệt người ta đã xác định rõ vai trò quan trọng của vi khuẩn lactic khi thủy phân
protein trong q trình làm chín phomat. Theo Ohmiya, Stato trong một gam

19


phomat có chứa 109 tế bào vi khuẩn lactic, khi phomat tự phân trong q trình
làm chín sẽ sinh ra một lượng proteaza có hoạt tính 0,022 đơn vị (tính theo mật
độ quang OD280) trong khi hoạt tính của rinin trong cùng điều kiện chỉ là 0,018.
Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng các sản phẩm chuyển hóa từ axit amin có vai trị
chính trong việc tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm [23].
Hoạt tính lipaza có nhiều ở chủng thuộc các giống cầu khuẩn và trực
khuẩn. Chế phẩm lipaza thu nhận được từ dịch chiết không tế bào vi khuẩn dễ
dàng thủy phân những triglyxerit đơn giản [22].
I.3.3.4. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic có nhu cầu về chất dinh dưỡng rất phức tạp. Khơng một
đại diện nào của nhóm này có thể phát triển trên mơi trường muối khống thuần
khiết chứa glucoza và NH+4 [5]. Mặc dù đường cung cấp nguồn năng lượng cần
thiết cho sự chuyển hóa vi khuẩn lactic vẫn địi hỏi các nhân tố phát triển khác
như vitamin, axit amin, lipit, những chất này phải có trong mơi trường lên men
[5].
a) Nguồn các bon
Nguồn năng lượng quan trọng nhất cho vi khuẩn lactic là monosaccarit và
disaccarit như: glucoza, lactoza, maltoza, saccaroza. Các nguồn cacbon này
được sử dụng làm nguồn năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và sinh ra các
axit hữu cơ khác như axit citric, malic, pyruvic, fumaric,axetic..[23]
Tuy nhiên các lồi vi khuẩn khác nhau địi hỏi các nguồn cacbon khác

nhau. Khi khơng có mặt các cơ chất cacbon, vi khuẩn lactic sẽ sử dụng nguồn
năng lượng từ các axit amin như glutamic, arginin, tyronin.Khi đó sẽ xảy ra q
trình decacboxyl hóa và tạo thành CO2 [22].
b) Nguồn nitơ
Vi khuẩn lactic đòi hỏi rất nhiều loại axit amin khác nhau vì vậy chúng
cần mơi trường có sẵn nguồn nitơ để đảm bảo sự phát triển của mình. Ví dụ như
Lactobacillus sake không thể phát triển được nếu thiếu các axit amin sau:
glycin,

phenylalanin, histidin, methionin, valin, prolin, theonin, tyrosin và

arganin (Lauret và cộng sự, 1996) [15].
Axit amin có thể được đồng hóa dưới dạng peptit nhờ vào tác dụng của
enzim proteaza và peptidaza ngoại hay nội bào. Vi khuẩn lactic cũng có thể đồng

20


hóa các axit amin cần thiết cho sự phát triển của chúng từ nguồn nitơ phức tạp
như dịch chiết nấm men, dịch chiết thịt, pepton, trypton...Đây cũng chính là
nguồn nitơ thường xuyên được sử dụng để chuẩn bị môi trường ni cấy. Tuy
nhiên ở quy mơ cơng nghiệp thì khó có thể sử dụng nguồn nitơ này vì nó rất tốn
kém [15].
c) Nguồn vitamin
Vi khuẩn lactic khơng có khả năng sinh tổng hợp vitamin, vì vậy cần bổ
sung vào mơi trường ni cấy các chất có chứa vitamin như nước khoai tây, ngô,
cà rốt, dịch chiết nấm men và nhiều chất khác. Các vitamin đóng vai trị là
coenzim trong q trình trao đổi chất của tế bào- một vai trị quan trọng không
thể thay thế được. E.I.Kvasnikov và O.A.Hestrenko đã nghiên cứu quan hệ giữa
các chủng và vitamin. Họ đã kết luận rằng yêu cầu về vitamin riêng biệt của từng

vi khuẩn lactic có thể thay đổi khi trong mơi trường có chứa các axit amin hoặc
axit béo và dizoxylribosit. Nhu cầu về axit foleic nếu sử dụng môi trường có
chứa tất cả các axit amin : timin, timidin, kiềm purin [22]. Trực khuẩn lactic cần
rất nhiều loại vitamin. Tất cả các giống trực khuẩn đều cần đến pantothenate
canxi ( vitamin B5) và niacin(vitamin B3) và có những địi hỏi khác nhau đối với
các vitamin khác. Theo Ruiz- Barba và Jimenez- Diaz (1995) axit nicotinic,
pantothenitic, biotin và vitamin B6 đều rất cần thiết cho sự phát triển của chủng
Lactobacillus Plantarum. Sự thiếu vitamin B12 (cobalamin) có thể làm giảm sự
tổng hợp ADN kéo theo sự thay đổi hình thái, tế bào có thể mảnh hơn. Mặc dù
có rất nhiều các nghiên cứu khác nhau về nhu cầu vitamin của vi khuẩn lactic tuy
nhiên họ đều có quan điểm chung rằng nhóm vitamin B rất cần thiết để kích
thích sự phát triển của vi khuẩn lactic.
Nhu cầu về vitamin còn ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như điều kiện nuôi
cấy, pH, lượng CO2 ban đầu và thế oxy hóa khử của môi trường. Chẳng hạn nếu
thay đổi nhiệt độ khoảng 3-4oC thì nhu cầu trao đổi riboflavin với mơi trường
bên ngồi của Lactobacillus helveticus thay đổi khoảng 25%.
d) Các hợp chất vơ cơ
Để đảm bảo q trình sinh trưởng và phát triển, vi khuẩn lactic cần phức
hợp các chất cô cơ như đồng, sắt, mangan, natri, kali , photpho, lưu huỳnh,
magiê... đặc biệt là mangan. Chính mangan ngăn cản sự tự phân của tế bào, tham
gia vòa cấu trúc và đảm bảo chức năng hoạt động của enzim, giải độc các tế bào

21


khỏi sự có mặt của oxy. Mn2+ thay thế dioxyt dimustaza để thải các gốc O2-,, mặt
khác mangan còn tham gia ổn định cấu trúc riboxom[22].
I.3.3.5. Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất
a) Ảnh hưởng của oxy
Nói chung các vi khuẩn lactic chịu được mơi trường giàu oxy. Nhưng một

vài loài (sống trong đường tiêu hóa của động vật) là yếm khí nghiêm ngặt. Khi
có mặt của oxy các lồi này khơng có khả năng photphoryl hóa, tổng hợp
cytochrom, tổng hợp enzim. Một số tác giả lại cho rằng nhờ vào flavo-protein
oxy hóa hay peroxi hóa, các lồi yếm khí nghiêm ngặt cũng có thể thực hiện q
trình photphoryl hóa khi có mặt của oxy nhưng khơng q nhiều.
Các lồi vi khuẩn có phản ứng khác nhau với độ hiếu khí của mơi trường
thậm chí cịn đối nghịch nhau. Trong điều kiện yếm khí nghiêm ngặt chỉ có trực
khuẩn lên men dị hình bắt đầu phát triển cịn trực khuẩn lên men dị hình sinh
trưởng giảm 10%, lên men giảm 23%. Các cầu khuẩn lên men dị hình, lên men
arabinoza đạt tối ưu trong sinh trưởng ở điều kiện yếm khí, cịn các lồi khơng
sử dụng được pentoza thì phát triển kém trong điều kiện này.
b) Ảnh hưởng của nhiệt độ
Người ta phân chia vi khuẩn thành ba nhóm theo giới hạn nhiệt độ phát
triển của chúng (Desmazeaud và Roissanrt, 1994)
-

Nhóm ưa lạnh là những vi sinh vật phát triển ở nhiệt độ dưới 7-10oC.

-

Nhóm ưa ấm là những vi sinh vật mà nhiệt độ thích hợp cho sự phát
triển của chúng là trên nhiệt độ môi trường (20 oC) và dưới nhiệt độ cơ
thể con người (37 oC). Lactobacillus thuộc nhóm này.

-

Nhóm ưa nhiệt là những vi sinh vật mà nhiệt độ phát triển tối thích cử
chúng trên 40 oC.

Đối với vi khuẩn lactic nhiệt độ giới hạn của chúng là từ 5-55 oC, nhiệt độ

tối ưu nằm trong khoảng 20-45 oC. Còn đối với thực khuẩn thể nhiệt độ này chỉ
khoảng 30-37 oC [15].
c) Ảnh hưởng của pH
Hoạt động của vi khuẩn lactic chịu tác động mạnh của pH. Nếu pH khơng
thích hợp vi khuẩn lactic có thể bị ức chế, phát triển kém, hay bị tiêu diệt [22].

22


Chính vì vậy trong q trình lên men lactic, khi axit lactic tích lũy đủ lớn thì ức
chế ln cả hoạt động của vi khuẩn lactic (pH<3,8) [1]. Nói chung quá trình lên
men sẽ dừng lại khi pH đạt giá trị 4,0. Các lồi vi khuẩn lactic khác nhau thì pH
thích hợp khác nhau, dao động trong khoảng từ 4,5-6,5. Sự liên quan giữa pH
đến hiệu suất lên men của vi khuẩn lactic còn là vấn đề mà các nhà khoa học
đang tiếp tục nghiên cứu. Theo Giraud và cộng sự (1991) đối với vi khuẩn
Lactobacillus plantarum A6, sự giảm pH sẽ làm giảm sự chuyển hóa cơ chất.
d) Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu.
Màng tế bào của vi khuẩn Gram dương là màng bán thấm nên nồng độ
muối có ảnh hường rất lớn đến khả năng phát triển của tế bào. Nếu trong mơi
trường có nồng độ muối lớn tế bào sẽ bị mất nước, chịu trạng thái khơ sinh lí, co
ngun sinh chất và sẽ bị chết nếu kéo dài. Ngược lại nếu nồng độ muối trong
môi trường thấp, nước sẽ xâm nhập vào trong tế bào làm áp lực tăng lên. Vi
khuẩn lactic có thể bị ức chế nếu nồng độ muối >5%, tuy nhiên một số lồi có
khả năng chịu được nồng độ muối cao hơn. Có thể tăng khả năng chịu áp suất
thẩm thấu của vi khuẩn lactic nếu bổ sung ion K+, gluxit hoặc axit amin [22],
[10].

I.3.4.Quá trình lên men lactic
Vi khuẩn lactic sử dụng đường như một nguồn năng lượng và tạo thành
axit lactic. Tùy theo loài vi khuẩn và các điều kiện của mơi trường, sự chuyển

hóa glucoza có thể theo con đường đồng hóa, dị hóa hay con đường của vi khuẩn
bifido (lên men đồng hình hay dị hình) [15] .
I.3.4.1. Lên men đồng hình (Embden- Meyerhoff- Parnas)
Những vi khuẩn lên men đồng hình chuyển hóa một phân tử glucoza để
tạo thành hai phân tử axit pyruvic, hai phân tử ATP và NADH,H+. Axit pyruvic
được khử thành axit lactic. Vi khuẩn lên men đồng hình chuyển hóa glucoza
thành axit lactic với hiệu suất 70-95% và theo phản ứng sau:
Glucoza + 2Pi + 2 ADP

2 axit lactic + 2ATP

Trong quá trình lên men đồng hình tồn tại sự chuyển đổi và photpho hóa
đồng thời glucoza bởi chất trung gian PEP - PTS . Glucoza - 6 - photphat được
tích tụ và được lên men tiếp tục thành axit lactic. Fructo - 1,6 - diphotphat

23


aldolaza là chất cần thiết cho con đường lên men đồng hình. Một số lồi vi
khuẩn lactic lên men đồng hình như; Steptococcus (Sc. Mutan, Sc.thermophilus),
Enterococcus (Ec. Faecalis), Lactococcus (Lc. lactic) ,Lactobacillus ( Lb. Casei,
Lb. Plantarum), Peliococcus [15], [19].
I.3.4.2. Lên men dị hình theo con đường pentoza photphat
Những vi khuẩn lactic lên men đường tạo ra ít hơn 1,8 mol axit lactic từ 1
mol đường và tạo ra etanol, axit axetic, CO2 được gọi là những vi khuẩn lên men
dị hình. Phản ứng tổng quát được viết như sau:
1 glucoza + Pi + ADP
2 C6H12O6
Q
glucoza

1 axit lactic + 1 etanol + 1 CO2 + 1 ATP

C3H6O3 + C4H6O4 + C2H4O2 + C2H5OH + CO2 +

axit lactic

axit sucxinic

axit axetic

etanol

Những vi khuẩn lên men dị hình khơng chứa enzim fructo diphosphat
aldolaza và triose - photphat isomeraza [15], [22]. Trong quá trình lên men này
axit pyruvic được biến một phần thành aldehyt axetic và CO2, kết quả của q
trình chuyển hóa aldehyt axetic và axit pyruvic là axit sucxinic, axit axetic,
etanol được tạo thành. Trong lên men dị hình 40% đường được lên men để tạo
thành axit lactic, axit sucxinic 20%, axit axetic10%, etanol 10% và CO 2 20%.
I.3.4.3. Lên men của vi khuẩn lactic bifidobacterium hay co đường F6P
photphocetolaza
Nhóm vi khuẩn bifido (Bf. bifidum, Bf. breve, Bf. longum) tạo thành một
nhóm vi khuẩn lactic Gram dương, yếm khí chặt chẽ, khơng tạo bào tử. Những
vi khuẩn này nói chung có hình gậy khơng cân đối và có trong hệ vi sinh vật
trong ruột. Do khơng có aldolaza và chỉ có một lượng nhỏ photphofructokinaza
nên chúng chuyển hóa 1 mol glucoza thành 1 mol axit lactic, 1,5 mol axit axetic,
2,5 mol ATP và khơng tạo thành CO2. Con đường chuyển hóa này được coi là
độc lập với con đường lên men đồng hình và dị hình [15].

I.3.5. Một số ứng dụng của vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic

Từ khi được phát hiện bởi nhà bác học Thụy Điển Carl Wilhelm Sheele
năm 1780, vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic đã lôi cuốn sự quan tâm

24


của rất nhiều nhà khoa học vì những ứng dụng rộng rãi của chúng. Những năm
gần đay, sự phát triển không ngừng của công nghệ sinh học đã mở ra rất nhiều
triển vọng cho việc ứng dụng vi khuẩn lactic vào lĩnh vực thực phẩm cũng như
rất nhiều ngành nghề khác.
Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu trong và ngồi nước về vi khuẩn lactic
và những ứng dụng của chúng. Ở nước ta có thể kể đến một số những nghiên
cứu như: vai trị của nhóm vi khuẩn lactic trong quá trình chế biến nem chua (Vũ
Hồng Thắng, 1998), chế biến phụ phẩm thủy sản bằng phương pháp lên men vi
sinh vật làm thức ăn trong chăn nuôi (Lê Văn Liên, Phạm Thị Thoa, Nguyễn Thị
Phụng, 1999) nghiên cứu cố định tế bào vi khuẩn lactic , ứng dụng vào trong sản
xuất sữa chua (Trần Mạnh Thắng), nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới
sự phát triển và hoạt độ phân giải axit malic của Leuconostoc oenos LF01 dùng
trong lên men phụ rượu vang, sử dụng vi khuẩn lactic sản xuất kitin, nghiên cứu
phân lập tuyển chọn vi khuẩn lên men lactic từ nguồn cacbon hydrat, nghiên cứu
một số đặc điểm sinh lí sinh hóa và thăm dị khả năng ứng dụng chủng
Lactobacillus SP vào bảo quản cá (Phan Thị Hồng Thảo, 2000), nghiên cứu ứng
dụng chủng vi khuẩn lactic thuần khiết vào chế biến rau cải bẹ muối chua (Võ
Nhân Hậu, 2002)...
Trên thế giới có rất nhiều những cơng trình nghiên cứu về ứng dụng của
vi khuẩn lactic trong sản xuất và bảo quản các sản phẩm từ thịt, cá, sữa, các loại
rau quả, củ, hạt...cũng như tác động của vi khuẩn lactic và axit lactic đối với cơ
thể con người. Từ những cơng trình nghiên cứu trên đã có rất nhiều các sản
phẩm lên men lactic được tạo thành, được sản xuất ở quy mô công nghiệp đem
lại hiệu quả kinh tế cao [10],[15].

Nói đến vi khuẩn lactic trước hết phải nói đến những ứng dụng của nó
trong những sản phẩm truyền thống như rau quả muối chua, sữa chua, phomat,
xúc xích, tơm chua, nem chua...Chúng khơng những có tác dụng bảo quản nhờ
vào khả năng lên men lactic chuyển hóa đường thành axit lactic làm giảm pH
môi trường, ức chế các vi sinh vật khác phát triển mà cịn tạo ra các sản phẩm có
tính chất và hương vị đặc trưng. Trong một số trường hợp khác người ta bổ sung
chủng vi khuẩn lactic thuần khiết vào để điều khiển quá trình lên men lactic.
Dưới đây là một vài ứng dụng của vi khuẩn lactic trong một số lĩnh vực thực
phẩm:

25