Vai trò của vi sinh vật trong qtsx sữa chua

vai trò của vi sinh vật trong quá trình sản xuất sữa chua quy trình sản xuất sữa chua hệ vi sinh vật trong sữa chua Streptococcus thermophilus liên cầu khuẩn Lactobacillus bulgaricus Mối quan hệ giữa Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

  

TIỂU LUẬN

VI SINH THỰC PHẨM

Đề tài:

VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

SỮA CHUA

Nhóm 3

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2020

Mục lục

1 Tổng quan về sữa chua 2

1.1 Nguồn gốc của sữa chua 2

1.2 Phân loại sữa chua 2

1.3 Lợi ích của việc uống sữa chua 3

2 Nguyên liệu sản xuất sữa chua 3

2.1 Sữa 3

2.2 Hệ vi sinh vật trong sản xuất sữa chua 6

2.3 Các nguyên liệu khác 10

2.4 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua truyền thống 11

2.5 Những lưu ý trong quá trình sản xuất 14

2.6 Các thiết bị sử dụng trong quy trình 14

Tài liệu tham khảo 17

1 Tổng quan về sữa chua

Sữa là nguồn dinh dưỡng vô cùng to lớn, chứa hàm lượng dinh dưỡng quý báo cần thiết cho cơ thể như các axit amin không thay thế, axit béo không no, protein, cacbonhydrate, khoáng chất và vitamin v,v Sữa chua (hay yaourt, yogurt) là sữa bò tươi hoặc sữa hoàn nguyên được cho lên men với các chủng vi khuẩn có lợi cho đường ruột (ví dụ: Lactobacillus bulgaricus, Streptococus thermophilus) giúp chuyển đường sữa thành axit lactic tạo ra độ chua của một loại thực phẩm hấp dẫn, đây là một sản phẩm rất thông dụng và phổ biến, cung cấp không những hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết mà còn mang đến những lợi ích về y học cho nhân loại

1.1 Nguồn gốc của sữa chua

Theo BBC, sữa chua là món ăn truyền thống, có xuất xứ từ Bulgaria Người

Bulgaria tuyên bố món ăn này vô tình được phát hiện cách đây khoảng 4.000 năm, khi các bộ tộc du mục lang thang qua các vùng đất Dân du mục chứa sữa trong da động vật, gặp môi trường thích hợp cho vi khuẩn phát triển và gây ra quá trình lên men, hình thành món sữa chua

1.2 Phân loại sữa chua

Sữa chua là một sản phẩm rất phổ biến ở nước ta và trên thế giới Trên thị trưởng hiện nay, sản phẩm này rất đa dạng về chủng loại, Cấu trúc và mùi vị sữa chua luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiểu ca người tiêu dùng Sản phẩm

có thể phân loại như sau:

- Sữa chua truyền thống

Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu sau khi được

xử lý, cây giống rối được rót vào bao bì Quá trình lên men dược diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối động

- Sữa chua đặng khuấy

Khối đông trong sản phẩm sau quá trình lên men được phá huỷ một phần do sự khuấy trộn cơ học, Sữa được lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là làm lạnh

Tối rót vào bao bì.

- Sữa chua uống

Khối đông xuất hiện sau quá trình lên men bị phá huỷ hoàn toàn bằng phương pháp khuấy trộn hoặc đồng hoá, làm giảm độ nhớt, tạo ra sản phẩm sạng lỏng

1.3 Lợi ích của việc uống sữa chua

Hệ vi sinh vật có trong sữa chua giúp tăng cường chức năng tiêu hóa thông qua tăng khả năng hấp thu khoáng chất, tăng cường miễn dịch đường ruột Một số bệnh với đường tiêu hóa như, không dung nạp lactose, tiêu chảy, ung thư ruột kết, bệnh viêm ruột và nhiễm vi khuẩn khác đã được ức chế thông qua việc tiêu thụ nhiều nhiều sữa chua [1]

2 Nguyên liệu sản xuất sữa chua

2.1 Sữa [2]

Là nguyên liệu chính trong sản xuất sữa chua

Các nguyên liệu sữa khác nhau để tạo hỗn hợp sữa chua bao gồm sữa tươi, sữa tách béo, kem, sữa đặc và sữa khô không béo Tại Hoa Kỳ, Sữa chua là sản phẩm Hạng A (Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Hoa Kỳ, 1999) Hạng A ngụ ý rằng tất cả các thành phần sữa được sử dụng phải đến từ Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) đã giám sát các trang trại bò sữa Hạng A và các nhà máy sản xuất Hạng A, theo quy định được nêu trong Sắc lệnh Sữa tiệt trùng

Bảng 2: Thành phần hóa học của các thành phần sữa được sử dụng trong công thức

hỗn hợp sữa chua

Cần nhấn mạnh rằng tất cả các nguyên liệu từ sữa phải được lựa chọn có chất lượng vi khuẩn cao để đảm bảo tiềm năng hương vị tốt nhất trong sữa chua Sữa phải được lấy từ những con bò khỏe mạnh được cho ăn thức ăn lành mạnh và được giữ trong môi trường xung quanh sạch sẽ

Hương vị, độ đặc và sản xuất axit bị ảnh hưởng bất lợi khi sử dụng sữa từ những con bò có vú bị nhiễm trùng (viêm vú), bị bệnh nói chung hoặc trong giai đoạn đầu hoặc cuối của quá trình cho con bú, bao gồm sữa có chứa nhiều vi khuẩn, số lượng tế bào soma bất thường và kháng sinh, chất khử trùng hoặc chất khử trùng Điều này liên quan đến thực tế là sự tăng trưởng của nuôi cấy sữa chua bị ảnh hưởng bất lợi trong

Thành phần %Tổng chất rắn %Chất béo %Chất đạm %Lactose %Tro

Sữa khô không

Whey protein cô

Sữa UF dạng

lỏng

Sữa tách béo UF

dạng lỏng

Sữa tách béo UF

dạng lỏng, có

màng lọc

sữa được lên men một phần bởi các sinh vật gây ô nhiễm và trong sữa có chứa nhiều tế bào soma, hoặc dư lượng kháng sinh và chất khử trùng Do đó, loại sữa này không thể dùng để sản xuất sữa chua

Việc chuyển đổi sữa thành sữa lên men làm tăng giá trị dinh dưỡng của các thành phần sữa vốn có Sữa thường sử dụng là sữa bò

Nước Lipit Protein Đường lactose Tro

Phạm vi, %

trung bình 84.5-87.7 3.4-5.1 3.3-3.9 4.9-5.0 0.68-0.74

Bảng: Thành phần của sữa bò

Thành phần của sữa bò

Nước

Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, là dung mỗi hòa tan các chất hữu cơ và vỏ cơ là môi trường cho các phản ứng sinh hóa Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 86.6%/ lít sữa

Lipit

Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa

Hàm lượng chất béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng

Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trong đó 2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo chưa no Trong số những acid béo trong sữa có khá nhiều acid béo

dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic) Chất béo của sữa cũng dễ xảy ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần và tính chất như quá trình thủy phân, quá trình oxy hóa làm giảm dần chất lượng của sữa và nhiều khi làm hỏng sữa Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit và một số chất khác nhưng hàm lượng không nhiều, photphatit có khoảng 0,5 - 07g trong một lít sữa, trong đó chủ yếu là lexitin

Protein

Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3.0 -4 6% Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-35%

Các protein của sữa là những protein hoàn thiện Trong thành phần protein của sữa

có đến 19 loại axit amin khác nhau trong đó có đây đủ các acid amin không thay thế được như valin, loxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan và lyzin

Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu Casein chiếm khoảng 80% lactalbumin chiếm 12% và lactoglobulin chiễm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể

Casein là nhóm protein chủ yếu trong protein của sữa Nó bao gồm nhiều loại casein khác nhau: γ casein, β casein, к casein, α casein là thể phức hợp phosphoryl β- casein là thành phần chủ yếu có trong sữa bò nhưng lại là thứ yếu trong sữa người

Lactoglobulin: còn gọi là globulin của sữa Hàm lượng lactoglobulin trong sữa khoảng 0 1% theo khối lượng và chiếm tỉ lê 3% so với lượng protein chung Trong sữa, globulin tồn tại dưới dạng keo và có độ phân tán kém hơn so với albumin sữa khoảng 18.000 Globulin có 3 dạng đồng phân: β glactoglobulin, epglobulin và

pseudogglobulin Chung khác nhau về khả năng hòa tan nước và tính kháng trùng Lactalbumin: còn gọi là albumin của sữa Hàm lượng lactoalbumin trong sữa không nhiều khoảng 0.5-1.0% tùy từng loại sữa Trong sữa non có nhiều lactoalbumin hơn sữa thường Khác với casein, lactoalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan Dưới tác dụng của nhiệt độ cao lactoalbumin bị đông tụ Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ động tụ nhanh và mau Các enzyme làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ lactoalbumin Sau khi đông tụ, lactoalbumin mất khả năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hòa tan lai trong một vài loại dung môi

Đường lactose

Sữa bò chữa khoảng 5.0% đường lactose, là loại đường chỉ tim thấy trong thành phần của sữa Nó thuộc nhóm chất hydrocacbon,là disaccharide chứa hai monosaccharit là galactose và glucose Đường lactose tan trong nước dưới dạng phân tử trong dung dịch lactose ít ngọt hơn 30 lần so với đường mía

2.2 Hệ vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

Các vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men sữa (vi sinh thực phẩm)

Loại Vi sinh vật (tên cũ) Vi sinh vật (tên mới) Sp ứng dụng

Ưa ấm

20-30oC

Streptococcus cremoris

Lactococcus lactis spp.

Streptococcus lactis Lactococcus lactis spp.

Leuconostoc citrovorum

Leuconostoc

cremoris

Bơ

Streptococcus

Ưa nóng

40-50 oC

Streptococcus thermophilus

Streptococcus salivarius spp thermophilus Yogurt, phô mai Lactobacillus

bulgaricus

Lactobacillus delbrueckii spp bulgaricus Phô mai Lactobacillus

Lactobacillus lactis Lactobacillus delbrueckii

Đường glucose dưới tác dụng của một số vi sinh vật kị khí đặc biệt sẽ cho chúng ta acid lactic gọi là quá trình lên men lactic

Trong chu trình lên men lactic đồng hình, glucose sẽ được chuyển hóa theo chu trình Embden- Meyerhoff để cuối cùng tạo ra acid pyruvic và NAD-H+ Acid pyruvic sẽ tiếp tục khử thành acid lactic

Quá trình lên men đồng hình được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn lactose bacterium (Thermobacterium, Streptobacterium) và Streptococcus Quá trình này có ý nghĩa lớn

trong công nghệ thực phẩm,

Trong quá trình lên men dị hình, ngoài acid lactic còn tạo ra các thành phần khác như acid acetic, CO2,, ethanol, glycerin

C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + CH3CH2OH + CO2

Vi khuẩn lên men lactic dị hình, ngoài việc tạo thành các acid lactic còn có nhiều sản phẩm khác Thông thường acid lactic chiếm khoảng 40%,acid succinic 20%, ethanol khoảng 10%, acid acetic và các chất khác khoảng 20% Vi khuẩn lên men lactic dị hình không có men chủ yếu của chu trình Embden- Meyerhoff

Sản phẩm sữa chua chế biến từ sữa tươi sau khi thanh trùng được lên men bằng vi

khuẩn Lactobacillus, Streptococcus kết hợp với nấm men Saccharomyces kefir, hoặc bằng hệ vi sinh vật Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus ở nhiệt độ

40-42oC Các hệ vi sinh vật này còn sống trong sản phẩm cho đến lúc sử dụng và tạo ra

pH thấp cho sản phẩm (pH= 4.5) (vi sinh thực phẩm)

Vi khuẩn lactic thuộc Streptococcus và Lactobacillaceae, vi khuẩn lactic không sinh bào tử, Gram dương (trừ Lactobacillus inulinus), thường không di động, chúng thuộc

loại vi khuẩn kỵ khí tùy tiện

2.2.1 Streptococcus thermophilus - liên cầu khuẩn

Streptococcus thermophilus là liền cầu khuẩn,

thường được phân lập từ môi trường sữa , nhưng các chủng gần đây đã được phân lập từ các mẫu thực vật ở Bulgaria Isolates được xác định là kỵ khí tùy tiện, âm tính với catalase và gram dương, phát triển dưới dạng chuỗi tuyến tính của tế bào hình trứng và không thể phát triển ở 10 ° C, ở pH 9,6 hoặc trong môi trường

NaCl 6,5%, thuộc chi Streptococcus [3]

S thermophilus là một loại vi khuẩn lactic ưa nhiệt (LAB) được sử dụng rộng rãi làm

men trong sản xuất các sản phẩm từ sữa và có thể được coi là men quan trọng thứ hai

sau L lactis trong ngành công nghiệp sữa Nó thường được sử dụng trong sản xuất sữa

chua và nhiều loại pho mát, ví dụ như pho mát nấu chín cứng (Emmental, Gruyère,

Parmigiano và Grana-type, v.v.), Mozzarella và Cheddar S thermophilus là có thể

phát triển hoặc tồn tại ở nhiệt độ cao (45°C) yêu cầu trong một số quy trình sản

xuất Để làm pho mát, S thermophilus được sử dụng một mình hoặc kết hợp với một

số lactobacilli ở nhiệt độ trung bình, nhưng đối với sữa chua thì luôn được sử dụng

với Lactobacillus delbrueckii sp bulgaricus Vai trò của S thermophilus đối với men

sữa nhắc đến là do sự chuyển đổi nhanh chóng của lactose thành lactic acid, làm giảm nhanh độ pH và sản xuất chất chuyển hóa quan trọng đối với các đặc tính công nghệ

của chúng Nhiều chủng S thermophilus tổng hợp exopolysaccharid (EPS)_ chất làm

đặc, góp phần vào kết cấu nhớt mong muốn và đặc tính lưu biến của các sản phẩm sữa lên men, cụ thể sữa chua

2.2.2 Lactobacillus bulgaricus

Giống với Streptococcus thermophilus là loài vi khuẩn

ưa nhiệt, nhiệt độ tối ưu từ 40-50oC, pH thích hợp

khoảng 5.5- 5.8 Lactobacilli bulgaricus là một loại trực khuẩn có lợi được tìm thấy trong hệ vi khuẩn đường ruột, chúng ức chế sự phát triển của các của vi sinh vật có hại đối với đường tiêu hóa (Vi sinh thực phẩm)

2.2.3 Mối quan hệ giữa Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus cùng chịu nhiệt cao là vi

khuẩn lên men lactic đồng hình (homofermentative), từ lâu đã được sử dụng trong sản xuất sữa chua [4]

Trong sữa chua, S thermophilus và Lb bulgaricus được nuôi cấy kết hợp thường dẫn

đến một tương tác tích cực Mối quan hệ này, được gọi là protocooperation (cộng sinh), có tác dụng có lợi đối với sự phát triển của cả hai loài, sản xuất acid và hương

thơm S thermophilus thực sự tạo ra acid pyruvic, acid formic và CO2, kích thích sự phát triển của Lb bulgaricus Đến lượt mình, Lb bulgaricus tạo ra các peptit và acid amin kích thích sự phát triển của S Thermophilus, tương quan với khả năng phân giải protein thấp hơn của S Thermophilus so với Lb bulgaricus[5]

Lượng muối max mà vk phát triển (%) 2%

Lượng acid tạo thành (%) 1.5-2%

Thời gian

cất giữ (giờ)

khuẩn (nghìn)

Nhóm vi khuẩn

VK lactic Trực khuẩnđường ruột Vk gây thốirửa

Theo bảng trên cho thấy, lúc đầu số lượng vsv gây thối rữa cao nhất (86.2%), sau 36 giờ, hạ thấp dần còn 4.8% Trong khi đó, vi khuẩn lactic lúc đầu thấp nhất (6.2%), sau

36 giờ tăng nhanh (90.2%) Vi khuẩn phát triển mạnh làm tích tụ acid lactic, làm pH sữa giảm, có tác dụng kiềm chế, tiêu diệt phần lớn vi sinh vật gây thối rữa, vi khuẩn đường ruột Khi nồng độ acid lactic= 1.2% vi khuẩn bị ức chế Khi đó nấm mốc có thể phát triển, làm giảm độ acid xuống, có thể làm cho vi khuẩn thối rửa hoạt động

Quá trình sinh hóa trong sản xuất sữa chua

2.3 Các nguyên liệu khác

Phụ gia

 Chất tạo ngọt

Đường hay chất tạo ngọt

Để tạo vị

Dùng đường sacharose hay glucose, riêng lẻ

Đối với người ăn kiêng, dùng chất tạo ngọt

Quá nhiều đường trong sữa trước giai đoạn ủ, bất lợi cho quá trình lên men

 Chất ổn định

Chất ổn định được sử dụng nhắm tạo trang thái bên vũng cho sữa chua như tạo độ gel bền vững làm cho sữa không bị tách lớp trong quá trình bảo quản

Chất bảo quản được sử dụng cần đạt một số yêu cầu sau:

Không độc hai đổi với sức khoẻ con người

Chế phẩm này phải hoàn toàn tuân theo những quy định của tổ có thẩm quyền

Các chất ổn định được sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa chua là pectin, gelatin thực phẩm, chất ổn định E142, chất ổn định E471

Pectin là một polysaccharide tồn tại phố biển trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cầu trúc tế bào thực vật ở thực vật pectin tồn tại chủ yêu ở 2 dang là pectin hoa tan và protopectin không hòa tan Dưới tác dụng của axit, enzyme protopectinaza hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là