Nghiên cứu quy trình tạo đồ uống lên men từ gạo lức

Với nguyên liệu gạo lức giàu dinh dưỡng, chúng tôi đã khảo sát các điều kiện để vi khuẩn lactic có thể đóng vai trò chủ đạo trong suốt quá trình lên men, tạo một sản phẩm Probiotic dạng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

LÊ HÀ VÂN THƯ

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TẠO ĐỒ UỐNG LÊN MEN

TỪ GẠO LỨC

Chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2008

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp.HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

1- TS NGUYỄN THÚY HƯƠNG

2- TS NGUYỄN THỊ THANH KIỀU

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Nguyễn Đức Lượng

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Nguyễn Tiến Thắng …

…

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

TP HCM, ngày tháng năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên : LÊ HÀ VÂN THƯ Phái : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 10/02/1965 Nơi sinh : Thành Phố Huế

I- TÊN ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH TẠO ĐỒ UỐNG LÊN MEN TỪ GẠO LỨC

II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Bước đầu nghiên cứu tạo sản phẩm đồ uống lên men lactic từ cơ chất gạo lức

Chúng tôi khảo sát các điều kiện để vi khuẩn lactic có thể đóng vai trò chủ đạo trong

suốt quá trình lên men và tạo một sản phẩm mới đạt yêu cầu dinh dưỡng

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 31/01/2008

IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/06/2008

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THÚY HƯƠNG

QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH Ngày tháng năm

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

- Chúng tôi cảm ơn sự hướng dẫn tận tâm và nhiệt tình của :

TS Nguyễn Thúy Hương

TS Nguyễn Thị Thanh Kiều Thật vinh hạnh cho chúng tôi được quý Cô nhận bảo trợ và hướng dẫn trong

việc hoàn thành luận văn này

- Công trình này có thể hoàn thành là nhờ sự chỉ dẫn, khuyến khích và hỗ trợ

phương tiện của :

• Phòng thí nghiệm Công Nghệ Sinh Học trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

• Quý Thầy Cô thuộc Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, trường Đại Học Bách Khoa

TP.HCM

• Các bạn thuộc lớp Cao Học Công Nghệ Sinh Học 2006 , trường Đại Học Bách

Khoa TP.HCM

• Bạn Trương Việt Minh Châu và các bạn thuộc lớp Sinh Học niên khóa

1987-1991, trường Đại Học Tổng Hợp Tp.HCM ( nay là Đại Học Khoa Học Tự Nhiên

Tp.HCM)

- Kính dâng cha mẹ tôi: ông bà Cố Dược sĩ Lê Đình Phòng và thân tặng đại gia

đình yêu quí của tôi

Chúng tôi xin được bày tỏ nơi đây lòng biết ơn chân thành

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

“Đồ uống lên men từ gạo lức” được chế biến từ nguyên liệu gạo lức lên men

lactic, với tác nhân vi sinh vật tham gia là Lactobacillus acidophilus Gạo lức sau khi

ngâm và nấu chín thành dịch gạo, chúng tôi bổ sung đường và lên men trong 24 giờ, ở

pH 4,8-5, nhiệt độ là 37oC Đồ uống có vị chua ngọt nhẹ, độ nhớt cao và cung cấp một

lượng vi khuẩn sống từ 107 –108 cfu/ml Sản phẩm vẫn giữ tình trạng tốt nếu được bảo

quản ở nhiệt độ lạnh từ 4-6oC trong khoảng 4 tuần Đây là một sản phẩm có thể tự tạo

ở qui mô gia đình

Với nguyên liệu gạo lức giàu dinh dưỡng, chúng tôi đã khảo sát các điều kiện để

vi khuẩn lactic có thể đóng vai trò chủ đạo trong suốt quá trình lên men, tạo một sản

phẩm Probiotic dạng thực phẩm

Kết quả của đề tài là nền tảng cho những nghiên cứu sâu hơn để hoàn thiện thức

uống này, nhằm góp phần xây dựng một dòng sản phẩm mới cho thị trường thực phẩm

trong nước

ABSTRACT

“A beverage fermented from brown rice “was prepared from brown rice

materials underwent lactic fermentation with the Lactobacillus acidophilus Soaked

brown rice was cooked into rice suspension and added sugar The product underwent

fermentation in 24 hours at pH of 4,8-5 and at 37degrees centigrade The beverage was

slightly sour-sweet, of high viscosity, and contained 107- 108 cfu /ml of bacterium This

product survives in 4 weeks at 4-6 degree centigrade This is a home-made product

With brown rice materials rich in nutrition value, we studied condition in which

lactic bacterium plays an essential role in fermentation process to produce a probiotic

in food form

Results of our study will be a basic for further result into the improvement of

this beverage The research will be a part of this new line of beverage for domestic

market

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Sơ lược nghiên cứu trong và ngoài nước 3

2.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 3

2.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 4

2.2 Nguyên liệu gạo lức 7

2.2.1 Giới thiệu 7

2.2.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng 8

2.2.3 Giá trị sử dụng 13

2.3 Vi khuẩn của Lactobacillus acidophilus và lên men lactic 15

2.3.1 Phân loại 15

2.3.2 Hình thái 16

2.3.3 Đặc điểm sinh lý sinh hóa 16

2.3.4 Đặc điểm sinh thái 18

2.3.5 Những nghiên cứu mới về L.acidophilus 19

2.4 Probiotic và lợi ích của nó 21

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 25

3.1 Nguyên liệu 25

3.2 Phương pháp nghiên cứu 26

3.2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 26

3.2.2 Bố trị nội dung thí nghiệm 26

3.2.2.1 Xử lý giống 26

3.2.2.2 Khảo sát nguyên liệu ……… 27

3.2.2.3 Khảo sát qui trình tạo sản phẩm và điều kiện lên men 27

3.2.2.4 Khảo sát hương liệu bổ sung thích hợp và đánh giá cảm quan sản phẩm 32

3.2.2.5 Đánh giá chất lượng sản phẩm 33

3.3 Các phương pháp phân tích 33

3.3.1 Phân tích hóa lý 33

3.3.2 Phân tích vi sinh 35

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 38

4.1 Một số khảo sát đặc điểm sinh học của Lactobacillus acidophilus – tác nhân vi sinh vật sử dụng trong đề tài 38

4.1.1 Quan sát vi thể đại thể 38

4.1.2 Tăng sinh giống trên môi trường MRS 39

4.1.3 Chuyển giống vào môi trường trung gian sữa gầy 39

4.2 Khảo sát nguyên liệu gạo lức 41

4.2.1 Gạo lức 41

4.2.1 Dịch gạo lức trước lên men 41

4.3 Khảo sát qui trình lên men và tạo sản phẩm 42

4.3.1 Khảo sát tỷ lệ gạo : nước của dịch gạo trước lên men 42

4.3.2 Khảo sát tỷ lệ đường bổ sung 44

4.3.3 Khảo sát thời gian và tỷ lệ giống ban đầu 46

4.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 49

4.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH 50

4.4 Khảo sát hương liệu bổ sung thích hợp và đánh giá cảm quan sản phẩm sản phẩm 52

4.5 Đánh giá chất lượng sản phẩm 58

4.5.1 Chỉ tiêu cảm quan 58

4.5.2 Chỉ tiêu hóa lý 60

4.5.3 Chỉ tiêu vi sinh 61

4.5.4 Khảo sát hoạt tính probitic theo thời gian bảo quản 62

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

2.1-Tỉ lệ trọng luợng vỏ, phôi và nội nhũ 8

2.2-Sự phân bố thành phần hóa học trong từng phần của hạt thóc 8

2.3- Thành phần hóa học của gạo xay ( gạo lức) 9

2.4-Thành phần và cân bằng năng lượng của ngũ cốc 9

2.5-So sánh hàm lượng các loại protein hoà tan giữa gạo thường và gạo lức 10 2.6-So sánh hàm lượng acid min và tanin của gạo lức và các ngũ cốc khác 10

2.7- So sánh hàm lượng vitamin và khoáng chất của gạo lức 11

4.1- Thành phần hóa học của gạo lức Sinh thành 41

4.2-Thành phần hóa học của dịch gạo lức Sinh Thành trước lên men 41

4.3- Tương quan giữa tỷ lệ gạo: nước và hàm lượng acid lactic 43

4.4- Tương quan giữa lượng đường bổ sung và hàm lượng acid lactic 44

4.5- Tương quan giữa tỷ lệ giống và hàm lượng acid lactic 46

4.6-Tương quan giữa thời gian lên men và tỷ lệ giống 47

4.7- Theo dõi số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong 72 giờ lên men 49

4.8-Tương quan giữa nhiệt độ và hàm lượng acid lactic 49

4.9- Tương quan giữa pH và hàm lượng acid lactic 51

4.10- Bảng điểm đánh giá cảm quan 54

4.11- Bảng phân tích phương sai 57

4.12- Các chỉ tiêu chất lượng của đồ uống lên men lactic từ gạo lức 60

4.13- Các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lức 61

4.14- Chất lượng sản phẩm trong điều kiện cất giữ ở nhiệt độ 4oC 63

DANH MỤC ĐỒ THỊ

4.1-Đường cong tăng trưởng của L.acidophilus 40

4.2 -Tương quan giữa tỷ lệ gạo : nước và hàm lượng acid lactic 43

4.3-Tương quan giữa lượng đường bổ sung và lượng acid lactic 45

4.4-Tương quan giữa tỷ lệ giống ban đầu và hàm lượng acid lactic 47

4.5-Tương quan giữa tỷ lệ giống và lượng acid lactic trong 60 giờ 48

4.6-Tương quan giữa nhiệt độ và hàm lượng acid lactic 50

4.7- Tương quan giữa pH và hàm lượng acid lactic 51

DANH MỤC SƠ ĐỒ

2.1- Lợi ích của việc tiêu thụ Probiotic 23

3.1- Nội dung nghiên cứu 26

3.2- Qui trình tạo sản phẩm 28

5.1- Qui trình đồ uống lên men từ gạo lức 64

DANH MỤC HÌNH 2.1- Lactobacillus acidophilus 16

3.1- Gạo lức Sinh Thành .25

4.1- Hình ảnh vi thể L.acidophilus 38

4.2- Hình ảnh đại thể L.acidophilus 39

Hình sản phẩm ( phụ lục 1)

CHƯƠNG 1 - ĐẶT VẤN ĐỀ

Sự lên men lactic đã góp phần làm gia tăng chất lượng, an toàn, giá trị dinh dưỡng

của rau củ, ngũ cốc và các nguyên liệu khác Nhiều loại đồ uống lên men lactic từ

nguyên liệu ngũ cốc là thức uống truyền thống của các nước thuộc châu Âu và châu

Phi, đó là “Boza” của Thổ Nhĩ Kỳ, Bulgari, Rumani được dùng nhiều nhất vào

những ngày mùa đông, “Kunun zaki“ một trong số loại “Kunun” của Nigeria, “Sobia”

của Ả rập Saudi, “Mahewu” của Zimbawe, “Gowé” của Benni Các loại đồ uống

này không chứa cồn có vị chua ngọt, giàu dinh dưỡng và năng lượng [30, 31]

Khởi đầu, các sản phẩm trên được tạo ra từ sự lên men tự nhiên khi trộn bột ngũ

cốc (bắp, lúa mì, yến mạch ) với nước và ủ ấm ở 37oC trong vài giờ Nhưng sau đó

đã có hàng loạt những nghiên cứu phân lập hệ vi khuẩn tham gia, xác định điều kiện

lên men, nhằm cải tiến qui trình sản xuất và hoàn thiện chất lượng sản phẩm Hơn thế

nữa, các chuyên gia còn sản xuất các chế phẩm Bacteriocin, Probiotic nhờ vào nguồn

vi khuẩn lactic phong phú hiện diện trong sản phẩm Điều đó đã mở ra những trang

nghiên cứu mới về vai trò thực phẩm chức năng của đồ uống lên men lactic [30,44]

Hiện nay, hiệu quả của sự lên men gạo lức với vi khuẩn lactic cũng đã được

Nhật Bản, Hàn Quốc khảo sát Với nhiều loại gạo lức khác nhau, sau khi ngâm, số

lượng vi khuẩn lactic đều gia tăng rõ trong nước và gạo, ngăn chặn sự phát triển của

những vi sinh vật khác Họ đã tạo loại đồ uống tương tự Amazake từ sự lên men

Lactobacillus amylovorus với cơ chất gạo Koji [47], hay dạng bột gạo lức lên men

(Fermented Brown rice - FB) hữu ích trong thành phần thức ăn kiêng [20]

Ở nước ta, từ ngàn xưa, lúa gạo là cây lương thực chính Từ bữa cơm bình dị ngày

thường, đến các loại bánh thơm ngon, bầu rượu nồng nàn ngày lễ tết đều là sản phẩm

đa dạng được chế biến nhờ hạt gạo hiền lành Người xưa “biết lấy dưa làm muối, lấy

gạo nếp giã thành bột, hòa với nước vừng và muối, rồi nén lại cho chín, dưa đã dẻo,

nước lại chua, dễ ăn ”[2].Như vậy, sự lên men lactic vốn là qui trình cổ điển của nước

ta, ngày nay, cùng với sự phát triển của nền Công nghệ Sinh học, đề tài “Nghiên cứu

qui trình tạo đồ uống lên men từ gạo lức” nhằm góp phần xây dựng dòng sản phẩm

mới cho thị trường thực phẩm trong nước

Ngoài ra, sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lức còn góp phần làm đa dạng

hóa các sản phẩm Probitic dạng thực phẩm

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1Sơ lược tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

2.1.1.1 Nghiên cứu về sản phẩm chế biến từ gạo lức

Khi khảo sát thực phẩm truyền thống, chúng tôi tìm thấy nhiều loại rượu nổi tiếng

lâu đời được nấu từ gạo lức như rượu đế Phú lễ, rượu Bầu đá Gần đây, Trương Minh

Nhựt và các cộng sự (1996-1999), thuộc Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng Sở Khoa

học – Công nghệ tỉnh Bến tre đã thực hiện đề tài “Dự án khôi phục và nâng cao chất

lượng rượu Phú Lễ “ Xuyên suốt đề tài, nhóm nghiên cứu chú trọng đến việc sưu tầm,

chọn lọc và khôi phục kỹ thuật lên men từ đó chuẩn hóa chất lượng rượu Kết quả là

“Bài” hồ men rượu “chuẩn” (“bài” hồ men tiếng điạ phương dùng để chỉ hợp chất

riêng do người dân tự pha chế để lên men khạp rượu) được định hình với công thức như

sau: gạo lức xay thành bột, phối trộn với nhiều vi thuốc như đinh hương, trần bì, quế

chi … cộng thêm với các loại rau răm, nhãn lồng, tai vị, tiêu so, muống, trâu lương

theo liều lượng thích hợp, rồi sau đó nhồi chung với cám vo thành viên hồ men [59]

Ngoài ra, các bộ phận nghiên cứu và phát triển thuộc các công ty thực phẩm trong

nước còn cho ra đời những sản phẩm chế biến dưới dạng “ăn liền” từ gạo lức như “Bột

gạo lức Bích Chi”, “Cháo gạo lức muối mè ăn liền” của công ty cổ phần thực phẩm

Bích Chi, “Gạo lứt- Quả Mâm xôi- Sữa chua DHA” của công ty Nestle Việt nam Ta

vẫn biết gạo lức tuy bổ dưỡng nhưng khó nấu chín hơn gạo trắng, phải chăng nhà sản

xuất muốn đưa gạo lức đến gần hơn với người tiêu dùng, tạo thuận lợi cho việc sử dụng

trong mọi hoàn cảnh Độc đáo nhất là sản phẩm “Bánh tráng trên lưng ngựa” của

doanh nghiệp tư nhân rượu Bầu Đá Ngọc Hương ở Bình Định Sau 4 năm nghiên cứu

và thử nghiệm họ đã cho ra đời loại bánh tráng chất lượng cao thơm, dẻo, mỏng khi

cuốn các loại thực phẩm làm chả ram thì không cần nhúng nước Bánh tráng này gồm 3

loại làm từ 3 nguồn nguyên liệu khác nhau: gạo thường, gạo lức, hỗn hợp bột đậu

xanh, mình tinh, gừng Nhóm tác giả Lê Văn Tố và các cộng sự (1996-1999), thuộc

Phân viện Công nghệ Sau thu hoạch đã thực hiện dự án “Chuyển giao công nghệ sản

xuất Phở ăn liền, Cơm gạo lức ăn liền cho Irac Mặt khác, trên qui mô phòng thí

nghiệm tại các trường đại học, cũng có nhiều đề tài nghiên cứu sản xuất “Cơm gạo lức

ăn liền ” ở hai dạng nướng và chiên thu được những thành công nhất định và đưa vào

sản xuất tại một số công ty và cơ sở thực phẩm tại thành phố Hồ Chí Minh [8]

2.1.1.2 Nghiên cứu về sản phẩm lên men lactic từ nguyên liệu giàu tinh bột

Theo nhóm tác giả Trần Thanh Thủy (2003) đã xây dựng được qui trình công

nghiệp chế biến sắn thành đồ uống lên men lactic có giá trị dinh dưỡng và cảm quan

thích hợp với người tiêu dùng Sau khi xử lý và chế biến sắn thành dịch đường, ở giai

đọan kế tiếp kéo dài từ 8-10 giờ, tác giả có bổ sung nấm men Sự tương tác giữa lượng

đạm (nấm men) và lượng đường trong dịch lên men trong điều kiện áp suất cao đã tạo

điều kiện để phản ứng melaniod xảy ra ở mức tối đa, nhờ đó dịch đường của sắn được

cải thiện cả về cả màu sắc lẫn hương thơm và thành phần dinh dưỡng Hai chủng vi

khuẩn lactic được sử dụng là Pediococcus pentosaceus B và Pediococcus pentosaceus

KC 4 Đồ uống lên men từ sắn là loại sản phẩm mà quá trình lên men chưa kết thúc, nên

thời gian bảo quản của sản phẩm không quá 2 ngày ở nhiệt độ lạnh 4-6oC [13]

2.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

2.1.2.1 Nghiên cứu về đồ uống truyền thống của các nước

Tại châu Phi và châu Âu, có khá nhiều sản phẩm lên men lactic chính từ ngũ cốc

như đã nêu trên Đa phần các loại đồ uống này là sản phẩm truyền thống của chính

quốc và chúng không ngừng được cải tiến về tỷ lệ giống, điều kiện lên men, qui trình

sản xuất, cũng như việc bảo quản sản phẩm

Murat Zorba (2003) cho rằng sự phối hợp S.cerevisiae, L.mesenteroides subsp

Mesenteroides và L confusus là thích hợp nhất cho canh trường khởi sự lên men Boza

tạo sản phẩm với giá trị cảm quan cao, chất lượng tốt [53].Terna Gaffa (2002) thì tiến

hành thử nghiệm so sánh giữa hai qui trình lên men Kunun – Zaki truyền thống và hiện

đại Tác giả đã đưa ra một kết luận quan trọng là có thể rút ngắn thời gian lên men từ

24 giờ ( theo phương pháp truyền thống) còn lại khoảng 6-7 giờ , và kéo dài tối đa là

12 giờ ( theo phương pháp hiện đại) Điều này không những chỉ gia tăng công suất sản

xuất mà còn làm giảm đi nguy cơ nhiễm khuẩn lạ, bảo đảm hơn cho chất lượng Kunun

– Zaki [26] Comfort U Inyang (1997) chứng minh phương pháp thanh trùng Pasteur

đối với Kunun- zaki ở 73oC trong 45 phút là ưu việt hơn việc khử trùng ở 121oC trong

15 phút, nó giúp bảo quản được sản phẩm 2 tuần mà vẫn duy trì các giá trị cảm quan

[36] B.J.O Efiuvwevwere (1997) đã tiến hành nhiều thử nghiệm và cuối cùng chọn

Sodium Benzoat (0,8%) làm hoá chất phù hợp để bảo quản Kunun – Zaki Tuy vậy, để

có hạn sử dụng cao nhất, ta vẫn phải kết hợp với thanh trùng Pasteur [24]

2.1.2.2 Nghiên cứu về vi khuẩn lactic liên quan

T.Gaffa và A.T Gaffa (2004), nghiên cứu sự thành công của hệ vi khuẩn lactic

trong quá trình tạo sản phẩm Họ đã đưa ra những con số chính xác về số lượng vi sinh

vật xuất hiện trong từng giai đoạn của quá trình lên men tạo sản phẩm Vi khuẩn lactic

đóng vai trò chủ chốt trong quá trình tạo Kunun – Zaki, nhưng cơ hội để đồ uống này

bị nhiễm khuẩn là rất cao Nguồn nhiễm có thể từ nguyên liệu hay điều kiện vệ sinh

của môi trường Do đó, ta cần thực hành sản xuất tốt, kiểm tra những yếu tố rủi ro ở

từng khâu để giảm độ nhiễm khuẩn tới mức thấp nhất [25] Ngoài ra, hệ vi khuẩn

lactic của Boza, Sobia … cũng được định lượng với tỷ lệ % cho mỗi loài riêng biệt

[34,46]

Mặt khác, trên lĩnh vực sáng tạo sản phẩm, Yuji ODA (2002) và các cộng sự

đã nghiên cứu tận dụng Lactobacillus amylovorus như một vi sinh vật an toàn thay thế

để đường hóa gạo nấu chín Lactobacillus amylovorus là một vi khuẩn amylolytic

lactic acid cung cấp nguồn enzyme cho sự đường hóa gạo nấu chín để tạo một loại đồ

uống tương tự Amazake, vốn là thức uống truyền thống Nhật Bản Lactobacillus

amylovorus một trong những loài Amylolytic Loài này có khả năng tạo ra α-amylase,

glucoamylase Yuji ODA đã khảo sát 10 dòng L amylovorus và kết luận dòng JCM

10628 sản xuất lactic acid từ tinh bột ngũ cốc thô cao cho hiệu suất cao nhất Trong

thành phần môi trường MRS nuôi cấy giống ban đầu, họ có bổ sung 2% sữa không

kem (skim milk) Chất dịch đường hóa nhờ vi khuẩn lactic sau cùng gồm tinh bột hòa

tan, oligosaccharide, lactose tạo vị ngọt nhẹ nhàng Đặt biệt, L amylovorus không thể

lên men lactose nên lượng sữa không kem không bị tiêu thụ trong suốt quá trình [47]

Seung Hee Baek (2005) đã chọn L acidophilus là vi khuẩn thích hợp để lên

men gạo lức ở 37oC trong 60,4 giờ với 30,56% nước và 6,94% mật ong Chế phẩm gạo

lức lên men này có tên gọi là FB (Fermented Brown Rice), được chứng minh có khả

năng giảm cholesterol ở chuột FB đã cải thiện rất nhiều các đặc tính cảm quan như

hương vị, mùi thơm của thành phần thức ăn của chế độ ăn kiêng thực nghiệm [20]

2.1.2.3 Nghiên cứu vể đồ uống lên men có hoạt tính bacteriocin

Nghiên cứu đầu tiên về quần thể vi sinh vật trong đồ uống Boza là báo cáo

“ Microbioflora of Boza, một đồ uống lên men truyền thống của Thổ Nhĩ Kỳ “ của các

tác giả Hanciouglu O và Karapinar M (1997) Có 77 loài vi khuẩn lactic và 70 loài

nấm men đã đuợc nhận dạng Trong đó, những vi khuẩn lactic hiện diện trong suốt quá

trình lên men là Leuconostoc paramesenteroides (25.6%), Lactobacillus sanfrancisco

(21.9%), Leuconostoc mesenteroides subsp mesenteroides (18.6%), Lactobacillus

coryniformis (9.1%), L confusus (7.8%), Leuconostoc mesenteroides subsp

dextranicum (7.3%), Lactobacillus fermentum (6.5%) [34] Từ đó, một nhóm nghiên

cứu khác ở Balkan Peninsula, nơi mà Boza cũng được sử dụng phổ biến, đã so sánh

“thuốc kháng sinh” làm bằng vi khuẩn (Bacteriocin) sản xuất từ vi khuẩn lactic phân

lập từ Boza Từ khảo sát hoạt tính của 4 sản phẩm Bacteriocin, họ đi đến kết luận rằng

Boza là nguồn nguyên liệu dồi dào cung cấp cho việc sản xuất Bacteriocin từ vi khuẩn

lactic acid với hoạt tính chống vi trùng gây hư hỏng thực phẩm và vi khuẩn gây bệnh

Với quan điểm này, Boza chính là đồ uống có lợi cho sức khỏe cần được phổ biến rộng

hơn trong xã hội đặc biệt đối với bệnh nhân [44]

2.1.2.4 Nghiên cứu về Probiotic của vi khuẩn lactic

Vào năm 2005, Sumanagala Gokavi và các cộng sự đã công bố một đồ uống

“cộng sinh làm từ yến mạch” (Oat –based Symbiotic) được lên men bởi Lactobacillus

plantarum, Lactobacillus paracasei ssp.casi và Lactobacillus acidophilus Đầu tiên, họ

nghiên cứu tạo Probiotic gồm L plantarum và L paracasei (phân lập từ đồ uống

truyền thống lên men ngũ cốc của người Bulgari) và L acidophilus Tiếp theo, họ

chứng minh khả năng loại bỏ cholesterol khỏi môi trường sinh trưởng và sự gắn kết với

Caco-2 cell line của Probiotic Sau đó, họ sử dụng Probiotic này làm nguồn vi sinh vật

chính trong quá trình lên men yến mạch và cho ra đời loại đồ uống đạt tiêu chuẩn dinh

dưỡng và cảm quan nói trên Một loạt những vấn đề về chất lượng, hạn sử dụng, sự tồn

tại của Probiotic trong sản phẩm đã được nghiên cứu cẩn thận và thể hiện rõ ở công

thức sản phẩm Khả năng loại bỏ cholesterol của Probiotic là tiền đề cho những ứng

dụng quan trọng hơn trong lĩnh vực y khoa Mặc dù loại đồ uống yến mạch này không

chứa sữa nhưng vẫn có thể thay thế sữa và sữa đậu nành nhất là rất phù hợp với sức

khoẻ của người theo chế độ ăn chay Đồ uống “Symbiotic Oat –based” là một thực

phẩm chức năng cung cấp cùng lúc cả Probiotic và Prebiotic [28]

2.2 Nguyên liệu gạo lức

2.2.1 Giới thiệu :

Thóc là quả của cây lúa (Oyza sativa L.) thuộc họ hòa thảo (Germinae) và thường

được gọi là hạt Thóc mới xay không còn vỏ trấu nữa gọi là gạo lức hay gạo xay Gạo

lức được xay xát toàn phần và một phần thì cho ra gạo trắng hay gạo giã và một lượng

tấm và cám [2]

Gạo là thực phẩm được nhân lọai tiêu thụ gần 5000 năm nay Việc trồng lúa gạo

thích ứng với nhiều loại môi trường khác nhau và nuôi sống 2/3 dân số thế giới Ở

Việt nam, thóc gạo là thực phẩm chính của hầu hết mọi dân tộc Chữ “ mễ” trong Đông

Y dùng để chỉ “gạo” hình thành từ chữ “ mộc” là cây và chữ “nhân” là người đã thể

hiện sự gắn bó của người và hạt gạo [7] Gạo lức và gạo trắng gần giống nhau về lượng

calories, carbohydrate, chất béo và protein nhưng một số vitamin như B1,B3 và chất

khoáng như sắt đã bị mất đi trong quá trình xay xát Chiều dài trung bình của hạt gạo là

6 mm, chiều rộng từ 2-2,5 mm tùy theo giống lúa [2]

2.2.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của gạo lức

Các loại ngũ cốc có hình dáng, kích thước, cấu tạo bên trong và thành phần hóa

học khác nhau nhưng đều có 3 phần chính là vỏ, nội nhũ và phôi Tỉ lệ vỏ, phôi, nội

nhũ thay đổi tuỳ loại ngũ cốc

Thành phần vỏ chủ yếu là cellulose, hemicellulose, lignin không có giá trị dinh

dưỡng nên trong quá trình chế biến tách được càng nhiều vỏ càng tốt

Bên trong vỏ là lớp aleurone và nội nhũ Trong tế bào aleuron có hợp chất nitơ,

chất khoáng, và các giọt chất béo Chiều dày lớp aleuron tuỳ thuộc vào giống và điều

kiện canh tác như lúa cấy ruộng khô thì aleuron dày hơn ruộng nước Sau lớp aleuron

là tế bào nội nhũ chủ yếu chứa protein và tinh bột, lượng nhỏ lipid, muối khoáng và

vitamin

Nằm trong nội nhũ là phôi, phần sẽ phát triển thành cây non khi nẩy mầm

Thành phần dinh dưõng của phôi gồm có protein, glucid hòatan, lipid, enzyme,

vitamin Thành phần hóa học của các ngũ cốc khác nhau và tỷ lệ các chất cũng không

phân bố đều trong vỏ, nội nhũ, phôi

Tên các phần

của hạt Protei n

(%)

Tinh Bột (%)

Đường (%) Cellulos e

(%)

Pantoza

n (%)

Chất béo (%)

Tro (%) chất Các

khác (%)

Vỏ và lớp alơrông 28,70 rất ít 4,18 16,20 32,56 7.,78 10,51 0,07

Có sự thay đổi thành phần hóa học của ngũ cốc trong quá trình chế biến ra gạo và

bột Qui trình sản xuất các loại gạo bao gồm : làm sach tạp chất – xay ( bóc vỏ) để tách

trấu – xát để thu gạo trắng Sau khi làm sạch, hàm lượng protein, lipid gần như không

thay đổi Sau khi xay, trấu đưọc tách ra và người ta thu lấy gạo xay, đây chính là gạo

lức Thành phần hóa học của gạo lức như sau:

Tên sản phầm Hàm Lượng % theo chất khô

Protein N.6,25 Chất béo Tro Cellulose

Một phân tích khác về thành phần và cân bằng năng lượng của các loại ngũ cốc

trong đó có gạo lức:

Đặc tính Gạo lức

(Brown Rice)

Lúa mì (Wheat)

Bắp (Corn)

Luá mạch (Barley)

Kê (Millet)

Lúa miến (Sorghum)

Luá mạch đen (Rye)

Yến mạch (Oat)

Protein và acid amin của hạt gạo:

Hàm lượng protein của gạo lức nằm trong khoảng từ 6,6 –7,3 % ; từ 6,2 –6,9 % ở

gạo thường và từ 8,2 –8,4 % trong gạo Basmati Hàm lượng protein (cũng như chất

béo) sẽ giảm tuyến tính với sự tăng mức độ xay xát, các chất này tập trung chủ yếu ở

tầng ngoại biên hạt thóc dưới lớp vỏ cứng (kernel) Sự khác biệt về hàm lượng protein

hòa tan giữa gạo thường và gạo lức được trình bày trong bảng sau:

Bảng 2.5 - So sánh hàm lượng các loại protein hoà tan giữa gạo thường

(Tan trong nước)

Globulin (%) ( Tan trong dung dịch muối)

Prolamin (%) ( Tan trong cồn)

Glutelin (%) ( tan trong dung dịch có tính kiềm)

Gạo thường ( không basmati thơm,

bamasti thơm, không thơm)

9,7 – 14,2 13,5 – 18,9 3,0 – 5,4 63,8 – 73,4

Gạo lức ( Brown rice) 18,8 – 20,8 12,5 - 14,5 66,0 – 67,7

Acid amin của hạt gạo:

Bảng 2.6- So sánh hàm lượng acid min và tanin của gạo lức

Tên ngũ

cốc

Lysine (g/16gN)

Threonin (g/16gN)

Methionine+

cystine (g/16gN)

Tryptophan ( g/16gN)

Amino acid score (%)

Tannin (%)

Vitamin và muối khoáng của hạt gạo:

Bảng 2.7- So sánh hàm lượng vitamin và khoáng chất của gạo lức

Riboflavin ( mg)

Niacin (mg)

Ascorbic acid (mg)

Vita.E Sắt

(mg%)

Kẽm (mg%)

Hàm lượng vitamin B trong gạo lức cao nhất là vitamin B3 (niacin) là yếu tố quan

trọng cần cho sự phát triển của L acidophilus cũng như giá trị dinh dưỡng của sản

phẩm tạo thành [22]

Sắc tố:

Gạo tích lũy chủ yếu hai sắc tố anthocyanin là cyanidin và peonidin, một dẫn xuất

α - methyl của cyanidin Ngoài ra, gạo dường như tích lũy một loại sắc tố duy nhất gọi

là proanthocyanidins, thường là màu nâu, đặc biệt nằm trong lớp vỏ (pericap) Sắc tố

này sẽ chuyển thành cyanidin và peonidin khi thủy phân

Những phân tích định tính và định lượng dịch chiết sắc tố cho thấy những mô

nguồn gốc từ hoa chứa sắc tố nhiều gấp 5 lần mô thực vât (vegetative tissue) với sự gia

tăng khoảng 10 lần lượng peonidin trong đầu nhọn (apiculus), vỏ bao (hull) và vỏ quả

(pericap) Ngược lại mô thực vật có cyanidin là sắc tố chính và một lượng rất ít

peonidin Do đó, những phần sắc tố có trong gạo phản ánh sự tương tác gen không alen

phức tạp và một cơ chế điều hòa đặc trưng trong mô Sắc màu hỗn hợp từ màu nâu đến

màu đỏ đến màu tía đậm có thể do bởi sự thay đổi hóa học khác nhau như

hydroxylation, glycoxylation, methylation, acylation, và polymerization của phân tử

anthocyanidin căn bản, tách rời khỏi tác động của pH và hiện diện của những

copigment [51]

Theo L.Lambert (2006), các điều kiện xử lý ảnh hưởng đến màu của gạo lức Màu

của gạo thay đổi trong suốt quá trình ngâm và xử lý hơi nước sau đó (kỹ thuật

parboiling) Màu đỏ và vàng của cám gạo khuyết tán từ cám vào nội nhũ Mặt khác,

gạo có vẻ bóng láng do các chất lipid chuyển từ trong ra ngoài hạt gạo.[41]

Ronald E wrolstad (2001), sắc tố anthocyanin nổi bật vì những lợi ích sức khỏe

của nó với vai trò chất dinh dưỡng chống oxy hóa Anthocyanidin là một trong số loại

hợp chất flavoniod được phân bố bởi polyphenol thực vật Flavonol, flavan –3- ols,

flavones, flvanones, flavanonols là những loại flavonoid mà trạng thái oxi hóa của

chúng khác với anthocyanidin Có những bằng chứng dịch tễ học đáng kể về thức ăn

có sắc tố anthocyanidin và hợp chất polyphenol có vai trò trong việc ngăn ngừa và điều

trị một số bệnh ở người Vài hợp chất flavonoid kìm hãm sự phát triển khối u Một vài

chuyên gia còn kết luận về hiệu quả kháng ung thư của trái cây và rau củ [55]

Ưu thế của gạo lức:

Như vậy, so với gạo trắng, gạo lức có lượng protein muối khoáng, cao hơn nhưng

lại có phytin, chất xơ và các thành phần phi dinh dưỡng nhiều hơn nằm trong phần

cám Mặt khác gạo lức khó tiêu hóa hơn gạo trắng Tuy nhiên, phần nhiều vitamin B

nằm trong cám gạo, vitamin B1 có khoảng 250γ / 100g Ngoài ra còn có vitamin B2

(riboflavin), B6, B9, B3 (Nyacin) ., một ít vitamin A, D và rất nhiều vitamin E [2]

Đặc biệt acid linoleic chiếm 30% trong chất dầu của cám gạo lức, chất này chỉ có trong

sữa mẹ [7] Vitamin B9 tăng cường việc tạo hồng cầu, B6 giúp điều hòa thần kinh, B1

giúp chuyển hóa hydratcarbon thành năng lượng

Các chuyên gia Nhật Bản cho rằng gạo lức khi ngâm gạo lức một ngày trước khi

nấu sẽ kích thích quá trình nẩy mầm của hạt gạo Khi gạo nẩy mầm, các enzyme đang

ngủ yên sẽ được đánh thức để cung cấp nguồn dinh dưỡng tốt nhất Gạo nẩy mầm còn

chứa nhiều chất xơ, vitamin và khoáng chất hơn gạo chưa nẩy mầm Nó còn chứa một

lượng lysin (acid amin giúp tế bào tăng trưởng) cao gấp 3 và lượng γ aminobutyric acid

( một dưỡng chất có lợi cho thận) cao gấp 10 lần so với hạt chưa nẩy mầm [58] Nhóm

tác giả Noriko Komatsuzaki (2007), đã chứng minh tác động của việc ngâm và xử lý

hơi trên hàm lượng γ- aminobutyric acid (GABA) của gạo lức nẩy mầm Với phương

pháp ngâm gạo lức trong 3 giờ và xử lý hơi 21 giờ sau đó ở 35oC sẽ tạo ra 24,9 mg

GABA /100g gạo trong khi lượng GABA chỉ là 10,1 mg / 100 gạo trong điều kiện

ngâm thuận lợi GABA có vài chức năng sinh lý như neurotransmission và tác động hạ

huyết áp, lợi niệu, và transquilizes (Jakobs, Jacken, & Ginson, 1993, Okada 2000,

Omori 1987) Phần cao (extract) gạo lức nẩy mầm chứa GABA ngăn chận sự phát triển

của tế bào ung thư (Oh & Oh, 2004) [40]

2.2.3 Giá trị sử dụng của gạo lức

Chúng tôi tìm hiểu giá trị sử dụng của nguyên liệu gạo lức thông qua một số sản

phẩm đã được nhiều người biết đến

2.2.3.1 Giá trị ẩm thực:

Từ các tạp chí, chúng tôi sưu tầm được khá nhiều các món ăn đậm đà chất Việt

được chế biến từ gạo lức Đó là món ăn bình dân như cháo gạo lức ăn với cá bống kho

rim từ quang gánh của Mệ Thức (Bến Ngự - Huế), món Mì Quảng làm từ gạo lức nâu

đỏ ở Quảng Nam Đến món Bánh đúc của vùng Đại Lộc B được cư dân cúng tế trong

Lễ Hội Bà sông Thu Bồn hàng năm ở huyện Duy Xuyên ( Quảng Nam) hay món lẩu

Ngũ Hành độc đáo dùng với cơm gạo lức nấu vừa nở thay cho bún, miến xuất hiện

trong nhà hàng sang trọng

Bên cạnh những thức uống đơn giản như nước gạo lức rang, trà gạo lức, còn có

rất nhiều loại rượu xưa kia được nấu từ hạt gạo lức mà gây dựng nên “ thương hiệu”

của làng nghề nổi tiếng ngày nay Ví dụ như rượu làng Chuồn (nằm gần Phá Tam

Giang) được nấu từ gạo lức đỏ đầy cám, rượu Bầu Đá (Bình Định) nấu từ gạo lức lúa

Trì trong nồi đồng; rượu cần của người Chu Ru nấu từ gạo lức, men và vỏ trấu.Ngày

nay, có những vùng đã không còn dùng gạo lức để nấu rượu nhưng người dân địa

phương vẫn muốn khôi phục nguyên liệu cũ để lưu truyền hương vị độc đáo

2.2.3.2 Giá trị gạo lức trong công nghiệp thực phẩm:

Xuất hiện trên thị trường sớm nhất có lẽ là sản phẩm bột gạo lức, thứ bột dinh

dưỡng dùng cho trẻ em và người lớn (sản phẩm của công ty Cổ Phần Thực Phẩm Bích

Chi, công ty Nestlé Việt nam) Hiện nay, trong nhóm sản phẩm dạng ăn liền chế biến từ

gạo lức có thêm “Bánh tráng trên lưng ngựa” (Bình Định),” Cháo gạo lức muối mè ăn

liền” (công ty Cổ phần Thực Phẩm Bích Chi) Đặc biệt vào những tháng đầu năm 2008,

công ty Nestlé Việt nam cho ra đời một sản phẩm Prebio 1 “ gạo lức - Quả mâm xôi -

Sữa chua DHA” (tên tiếng anh là “ Brown rice with yoghurt & raspberry- Beras merash

dengan yoghurt & raspberry”) chứa 107 cfu/g Bifidobacterium dành cho trẻ từ 8-24

tháng tuổi

Thực sự, không chỉ riêng nước ta mà trên thế giới, một lượng sản phẩm khá đa

dạng có nguồn gốc từ gạo lức Hãy cùng mở trang web “ Nutrition Data Laboratory ”,

chúng ta sẽ thấy rất nhiều loại bánh Snack làm từ gạo lức phối hợp với những nguyên

liệu khác, các dạng thực phẩm “baby food” Một loại cháo làm từ bột gạo lức nẩy mầm

lên men với vi khuẩn Bifidobacterium là sản phẩm giống với sản phẩm Medida (Sudan)

đã được người Mã Lai cải tiến và làm gia tăng đáng kể giá trị dinh dưỡng [38, 39]

2.2.3.3 Thực phẩm chức năng (Medical food hay Functional food)

Món ăn cổ điển và nổi tiếng nhất trong phương pháp chữa bệnh bằng thực phẩm

là “Cơm gạo lức muối mè” Vật liệu cũng như cách nấu nướng đã có từ ngàn xưa ở

nước ta nói riêng và Á Đông nói chung Theo Ohasawa, nhà dưỡng sinh người Nhật

nhận định đó là “phương pháp ăn uống theo dịch lý Âm Dương “ có sẵn trong nền

Đông Y trên 5000 năm Ohasawa cho rằng với người bệnh mà âm dương suy thịnh thế

nào sau một thời gian ăn gạo lức muối vừng, cơ thể sẽ dần trở lại thế quân bình hoàn

hảo Khi nấu cơm gạo lức, ta rửa gạo nhưng không vo mạnh tay, ngâm nước khoảng 2

giờ, cứ 2 phần nước thì 1 phần gạo, để lửa nhỏ cho đến khi cơm chín Ở nước ta, sau

nhiều năm nghiên cứu thực hành phương pháp ăn uống dưỡng sinh, chúng ta cũng đã có

2 thực đơn cơm gạo lức muối mè, một dành cho người bình thường và một dùng cho

người bệnh [7]

Ngoài ra, với hàm lượng chất xơ cao, gạo lức cũng như đậu nành, trái cây sấy khô

được khuyên dùng thường xuyên Chất xơ kết dính độc chất trong lòng ruột và kéo theo

đường đào thải sẽ làm giảm sự tích tụ chất độc trong ruột già là một trong những yếu tố

gây ung thư trực tràng [60]

Theo Nguyễn Lân Đính (2004), gạo lức và ngũ cốc nguyên cám là những tinh bột

đi kèm chất xơ khiến cho không bị hấp thu nhanh như gạo trắng tinh, ngoài ra đây còn

là nguồn vitamin nhóm B, Mg là hạ huyết áp , hạ chất “cholesterol xấu” LDL và giảm

nguy cơ bị đái tháo đường [57]

2.3 Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus và lên men lactic

2.3.1 Phân loại :

Loài Lactobacillus acidophilus thuộc giới vi khuẩn (bacteria), ngành

Fermicutes, lớp Bacilli, bộ Lactobacillilales, họ Lactobacillaceae , giống Lactobacillus

Lactobacillus acidophilus thường được sử dụng cùng với Streptococcus

salivarius và Lactobacillus delbrueckii spp.bulgaricus trong sản xuất yaourt kiểu

acidophilus Là vi khuẩn được nhiều người biết đến như một probioctic Tổ chức WHO

đã định nghĩa “probiotic là tập hợp những vi khuẩn sống cung cấp một lượng đủ các

chất có lợi cho sức khỏe của ký chủ”

Ismar Isidor Boas một nhà nghiên cứu dạ dày ruột, người Đức và Bruno Oppler

một bác sĩ (physician) đã mô tả Lactobacillus acidophilus Tên gọi Lactobacillus

acidophilus được ghép từ lacto có nghĩa là sữa, bacillus để chỉ hình dáng giống cây

gậy và acidophilus nghĩa là một “acid đằm thắm” (acid loving)

Năm 1990, Moro là nhà nghiên cứu đầu tiên phân lập vi khuẩn kỵ khí ngẫu

nhiên có hình dáng cây gậy thẳng từ phân của trẻ đang bú sữa mẹ mà ông ta lấy tiêu

biểu như Bacillus acidophilus, thuộc giống vi khuẩn đường ruôt Lactobacilii

Lactobacilli có đặc tính chung của vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử và hình

gậy không roi Nồng độ G + C trong phân tử DNA chiếm từ 32-51mol% Lactobacilli

lên men cả hiếu khí lẫn kỵ khí Glucose được lên men chủ yếu để tạo sản phẩm chính

là acid lactic trong trường hợp lên men đồng hình, hoặc nhiều sản phẩm gồm acid

lactic, ethanol, CO2, acid acetic trong trường hợp lên men dị hình [1,3, 29]

2.3.2 Hình thái

Lactobacillus acidophilus là trực khuẩn, có kích thước rộng 0,6 –0,9 μm, dài

1,5 – 6 μm, lên men đồng hình, nhiệt độ phát triển tối ưu là 37-42oC Trong thiên nhiên

chúng tồn tại riêng lẻ, đôi khi tạo thành chuỗi ngắn có khả năng chuyển động

`

Hình 2.1 – Lactobacillus acidophilus [63]

2.3.3 Đặc tính sinh lý sinh hóa

Lactobacillus acidophilus phát triển ở pH thấp <3,5 và lên men trong điều kiện

yếm khí Lactobacillus acidophilus thiếu cytochromes, prophyrin, những enzyme hô

hấp kết quả là nó không thể kinh qua sự oxy hóa phosphoryl hóa hoặc hô hấp Vì vậy,

nó sử dụng đường như một cơ chất cho sự lên men và sống được ở môi trường phong

phú đường, như đường ruột của người và động vật Đối với mỗi phân tử glucose, trải

qua sự lên men trong L.acidophilus tạo ra năng lượng là 2 ATPs Vi khuẩn đồng hình

phải chuyển hóa một lượng lớn cơ chất để tạo đủ năng lượng cho sự phát triển Ngoài

glucose ra, L.acidophilus còn sử dụng aesculin, cellobiose, galactose, lactose, maltose,

salicin, sucrose và trehalose cho sự lên men [1,63]

Lactose hầu như chỉ hiện diện trong sữa, vẫn chưa có báo cáo rằngL.acidophilus

sử dụng đường sucrose hiệu quả hơn lactose Những nhận xét như vậy có thể áp dụng

cho sự khác biệt hoạt tính giữa β - galactosidase và β -fructofuranosidase Trong khi β

- fructofuranosidase là một enzyme cơ bản β - galactosidase có thể được cảm ứng

trong L.acidophilus Tuy nhiên, cả glucose và fructose đều được L.acidophilus sử

dụng, ngược lại galactose không thể chuyển hóa đến mức đáng kể Glucose được

chuyển hóa thành acid lactic Lượng acid lactic là 1,8 mol / mol glucose kèm theo một

số sản phẩm phụ khác Acetaldehyde, một phân tử carbonyl có thể là kết quả của sự

chuyển hóa lactose, mặc dù trong vài trường hợp nó có thể tạo từ chuyển hóa các hợp

chất chứa nitrogen như threonine hay hoạt tính rất cao của threonin aldolase được tìm

thấy ở L.acidophilus [29]

Sự phát triển của L.acidophilus có thể xảy ra ở nhiệt độ cao như 45oC nhưng tối

ưu là 35-40oC Tính chịu acid của nó từ 0,3 –1,9 % chuẩn độ acid, với pH tối ưu từ

5,5-6 [29]

Lactobacillus có những yêu cầu phát triển phức tạp Chúng yêu cầu áp lực

oxygen thấp, có thể lên men carbohydrate, protein và các phần tử bị phá vỡ từ các

chất này, một số vitamin như B-complex , acid nucleic , khoáng như Mg, Mn, Fe cần

cho sự phát triển Sự gia tăng tổng số nhóm thiol hiện diện trong whey – protein phong

phú trong sữa, pepton, trypsin kích thích sự tạo acid Việc thêm dịch cà chua vào trong

sữa gầy cung cấp bằng chứng cho sự gia tăng phát triển ( tạo nhiều tế bào trong thời

gian ngắn) và hoạt tính tốt ( cải tiến việc sử dụng đường và pH thấp) của L.acidophilus

[29]

Theo Rodolphe Barrangou và cộng sự (2006), cơ cấu vận chuyển và dị hóa liên

quan đến sự sử dụng carbohydrate bởi L.acidophilus đã được mô tả về mặt di truyền

học bằng kỹ thuật cDNA microarrays với tòan thể bộ gen Những hình phiên mã tổng

thể đã xác nhận sự phát triển trên glucose, fructose, sucrose, lactose, galactose,

trehalose, raffinose và fructooligosachharide Những enzyme phân giải đường mía

(saccharolytic) liên quan đến cơ chế chuyển hóa monosaccharide, disaccharide và

polysaccharide thành cơ chất của quá trình đường phân cũng đã được tìm thấy Với sự

có mặt của sucrose, có 3 gen định vị sucrose ( genes of the sucrose locus) biểu hiện

một cách phân biệt là La399 ( nhân tố điều hòa phiên mã ScrR), La400( ScrB, sucrose

– 6- phosphate hydrolase) và La401 (ScrA, sucrose PTS transporter EIIBCASuc ) So

với glucose, mức độ cảm ứng tăng từ 3,1 ( ScrR); 2,8 ( ScrB) và 17,2 (ScrA) Đặc biệt,

La401 biểu hiện những mức cảm ứng cao giữa 8 và 17,2 so với monosacharide và

disacharisde Những kết quả trên đã chỉ rằng sucrose có thể chuyển vào trong tế bào

bởi một nhân tố vận chuyển PTS ( Sugar Transferase System) trở thành

sucrose-6-phosphate và sau đó thủy phân thành glucose-6-phosphat và fructose bởi ScrB [21]

2.3.4 Đặc điểm sinh thái :

L acidophilus được biết tốt nhất về vai trò probiotic Cơ chế chính xác của tác

dụng probiotic vẫn tiếp tục được nghiên cứu Sự gắn bám ( adherence) và hình thành

tập đoàn ( colonization) là một trong những cơ chế được đề nghị có thể phù hợp với

prebiotic Sự gắn bám và hình thành tập đoàn của biểu mô ruột có thể theo 2 cách :

- Cạnh tranh trên không gian (space) biểu mô

- Tác động bên trong tế bào ruột ( enterocytes)

Có một số bằng chứng cho rằng L acidophilus NCFM có khả năng bám chặt

thông qua một cơ chế protein trung gian Sau khi L acidophilus định cư vào đường

ruột, nó có vai trò như một probiotic vi khuẩn với tiềm năng cung cấp những chất có

lợi cho sức khỏe của ký chủ

Hoạt động chống vi trùng cũng là một cơ chế quan trọng của probioctic, nó ngăn

chặn ảnh hưởng xấu của vi khuẩn bất lợi Người ta đã chế tạo bacteriocin từ

L.acidophilus (protein hoạt động chống lại những vi khuẩn khác)

L.acidophilus được đề nghị như một chất bổ trợ cho người không chịu đựng được

lactose Khi uống với đủ liều, đã có những bằng chứng làm giảm triệu chứng của sự

phân phối không đều lactose Có khả năng L.acidophilus tập hợp ở đường tiêu hóa

thuộc dạ dày - ruột và góp phần trong cơ chế chuyển hóa lactose trong suốt quá trình

tiêu hóa ở dạ dày và ruột [62]

2.3.5 Những nghiên cứu mới về L acidophilus

Nhóm tác giả Ruixiang Zhao (2007) đã phân tích thuộc tính chức năng của

L.acidophilus Theo họ, trong môi trường sữa gầy (skimmilk), sự lên men của

L.acidophilus là lên men đồng hình , lượng acid lactic tạo thành từ hai chủng

L.acidophilus khảo sát là 12,73 g/l và 13,33 g/l chiếm 90% tổng số các acid hữu cơ tạo

thành Điều này mở ra những xu hướng thử nghiệm có thể gia tăng sự tận dụng lactose

và làm giảm đi nồng độ lactose trong sữa Điều này có thể là một trong những nguyên

nhân tại sao L.acidophilus làm tăng sức chịu lactose cho những người cá biệt Họ có

thể sử dụng những chế phẩm probiotic [56]

β-galactosidase có thể cải thiện việc sử dụng lactose cho những người không chịu

được lactose (lactose –intolerant persons) Lactose đưọc thu nhận bằng một chất đặc

biệt thấm vào trong tế bào vi khuẩn và nó được phân chia bởi β - galactosidase thành

glucose và D- galactose.Trong môi trường MRS, β- galactosidae hoạt động tốt nhất

vào thời điểm 36 giờ và sau đó bắt dầu sụt giảm Điều này một lần nữa chứng minh tại

sao L.acidophilus làm tăng sức chịu lactose cho một số cá thể đặc biệt [56]

Việc sản xuất một số amino acid tự do trong quá trình lên men sữa gầy gia tăng

rất lớn so với không lên men trên môi trừơng sữa gầy, đặc biệt là glutamic acid,

proline, asparagine, valin, leucin, tyrosin và arginine Trong nghiên cứu của Ruixiang

Zhao (2007), L.acidophilus có khả năng thủy phân protein của sữa thành acid amin tự

do Vì giá trị protein sữa được đánh giá bởi nồng độ acid amin tự do nên sự lên men

bởi L.acidophilus đã cải tiến chất lượng và giá trị của protein sữa [56]

Khả năng giảm cholesterol của L acidophilus: L acidophilus có khả năng làm

giảm cholesterol trong môi trường MRS có bổ sung cholesterol với những mức độ khác

nhau Sau 24 giờ nuôi cấy, các mức cholesterol giảm dưới tới hạn 5,69 mmol-1 là mức

kết luận chẩn đoán bệnh cao cholesterol.Tuy nhiên, khả năng này chỉ trên in vitro,

những chứng minh xa hơn trên máu người và động vật cần tiếp tục thử nghiệm [56]

Tác dụng chống vi trùng đối với vi khuẩn gây bệnh: Thử nghiệm chứng minh

L.acidophilus có khả năng chống lại B.anthracis và E.coli Nó có khả năng hoạt động

như một tác nhân kháng vi khuẩn gây bệnh Gram (+) và Gram (-) Cơ chế tác động

kháng khuẩn khá rắc rối Có thể là do một số acid hữu cơ, bacteriocin, tương tự

bacteriocin, H2O2 có cả Bifidobacterium và Lactobacilus chống lại vi khuẩn gây bệnh

đường ruột [56]

Các enzyme nội bào như proteolytic và lipolytic tồn tại trong probiotic ảnh hưởng

đến mùi của sản phẩm Trong trường hợp protease, protease ngoại bào thoát ra khỏi tế

bào vi khuẩn vào giai đoạn sớm của sự lên men là yếu tố quyết định để vi khuẩn phát

triển tốt trong sữa, protease nội bào liên quan đến mùi sản phẩm trong suốt thời gian

bảo quản.Lipolytic thì đặc biệt quan trọng trong sự hình thành hương vị sản phẩm

Hoạt tính của enzyme này thường thấp và không đáng kể ở Lactobacillus Nhưng hầu

hết chủng L.acidophilus đều có hoạt tính enzyme lipase cao hơn L.casei (ngược lại với

trường hợp protease).Thuộc tính tự phân của L.acidophilus được nhiều nhà nghiên cứu

xác nhận Nhiều khả năng có thể tìm thấy enzyme tự phân ở các mức pH khác nhau và

tuỳ thuộc vào điều kiện của dung dịch hòa tan phân tán Các thuộc tính của các enzyme

đã nâng cao giá trị khi chọn lựa giữa L acidophilus và L casei cho mục đích probiotic

vì có mối liên quan mật thiết giữa enzyme tự phân và khả năng phát triển của vi khuẩn,

vì các enzyme này phóng thích trong suốt thời gian bảo quản tác động đến chất lượng

sản phẩm [43]

Sự gắn bám protein trung gian được chứng minh có vai trò quan trọng hiệu quả

probiotic của L.acidophilus Có những nghiên cứu chỉ rằng cơ chế chính xác của sự

gắn bám là từ chuỗi đến chuỗi Cơ chế thực hiện liên quan đến sự gắn protein và

carbohydrate trung gian Mặc dù cả hai cơ chế đều được chứng minh thành công trong

in vitro như đã không thành công trong in vivo, bởi vì đường dạ dày - ruột là một môi

trường hay thay đổi, không giống như môi trường in vitro Những nghiên cứu xa hơn

với việc sinh thiết mô ruột là cần thiết để xác nhận sự bám và lưu lại của L.acidophilus

trong đường ruột Tuy nhiên, những nghiên cứu này là rất ít Trong in vitro, tổ chức

North Carolina Food Microbilogy (NCFM) đã trình bày rõ ràng về sự đáp ứng của một

protein trung gian NCNF đã chứng minh rằng sự gắn bám không phải là một lớp

polysaccharide Những cơ chế xa hơn là cần thiết để xác nhận cơ chế trong in vitro

[62]

Khả năng chống vi trùng bẩm sinh : Khi L acidophilus cùng được nuôi cấy với

các vi sinh vật khác, nó biểu hiện sự ức chế đối với các vi sinh vật cạnh tranh

L.acidophilus sản xuất một số loại chất kháng khuẩn bao gồm acid hữu cơ, hydrogen

peroxide, diacetyl và bacteriocin Độ hoạt động của các hợp chất này đã quá rõ ràng

trong phòng thí nghiệm nhưng vai trò của nó trong in vivo thì chưa được nghiên cứu

nhiều Đó là một lĩnh vực nghiên cứu thiết thực.Ví dụ như những mẫu phân người

biểu hiện một sự tương quan giữa sự giảm pH và sự tăng những acid béo có chuỗi ngắn

với số vi khuẩn Lactobacilli và Bifidobacteria cao hơn ( chứng cớ cho hiệu quả của

probiotic) Trong phòng thí nghiệm, NCFM đã xác định hoạt động tương phản chống

lại những tác nhân gây bệnh foodborne (bẩm sinh) như Staphylcoccus aureus,

Salmonella typhimurium và E.coli gây bệnh đường ruột [62]

2.4 Probiotic và lợi ích của nó

Khái niệm probiotic được đặt ra vào khoảng năm 1900, khi Elie Metchnikoff đoạt

giải Nobel đã đưa ra giả thuyết là sức khoẻ của những nông dân Bulgari là kết quả sự

tiêu thụ những sản phẩm sữa lên men của họ Sau đó, ông thuyết phục rằng yaourt chứa

những sinh vật cần thiết để bảo vệ đường ruột khỏi những vi sinh vât gây hại Những

thử nghiệm lâm sàng đầu tiên thực hiện vào năm 1930, tác động của probiotic trên

chứng táo bón Năm 1950, một sản phẩm probiotic được tổ chức United State of

departerment Agriculture cấp giấy chứng nhận như một thứ thuốc trị tiêu chảy do

nhiễm trùng E.coli ở heo Cuối thế kỷ, một số nhóm vi sinh vật khác nhau được sử dụng

vì khả năng phòng và trị bệnh của nó đã dẫn đến một nhiệm kỳ của probiotic Một

khám phá của Mann và Spoerig (1974) về khả năng làm giảm cholesterol máu khi dùng

yogurt với những vi sinh vật hoang dại Lactobacillus sp đã mở ra một lĩnh vực nghiên

cứu mới Harisson và cộng sự (1975) đã báo cáo, tế bào L.acidophilus được thêm vào

sữa bột cho trẻ em sẽ làm giảm cholesterol máu Những năm 1984,1985 cho đến 2004,

nhiều khoa học gia đã trình bày việc kiểm soát cholesterol ở người lớn [48,49]

Sự lựa chọn vi khuẩn lactic để tạo một probiotic dựa vào những khả năng sau:

* Tồn tại trở thành thứ ăn được với số lượng tế bào cao và duy trì sự sống trong

suốt thời hạn sử dụng sản phẩm

* Duy trì khi đi qua đường dạ dày - ruột

* Bám vào biểu mô và định cư trong lớp trong của ruột

* Sản xuất chất chống vi trùng gây bệnh

* Ổn định vi khuẩn đường ruột đem lại lợi ích sức khỏe

Những nghiên cứu gần đây cho thấy Lactobacillus và Bifidobacterium sp là

những ứng viên phổ biến trong việc sử dụng để tạo probiotic [48]

Chúng tôi sử dụng sơ đồ sau đây như một sự tổng kết trọn vẹn các lợi ích cho sức

khỏe mà probiotic mang đến cho con người ( sơ đồ 2.1)

Sơ đồ 2.1- Lợi ích của việc tiêu thụ Probiotic [48]

Đề kháng

sự xâm chiếm

Đáp ứng cân bằng miễn nhiễm

Cung cấp SCFA và

vitamin cho

biểu mô ruôt kết

Sự tách muối mật và sự bài tiết

Giảm mức đột biến

và nhiễm độc ruột

Thuỷ phân lactose

Kiểm sóat bệnh viêm ruột

Giảm triệu chứng dị ứng ở trẻ con

Sự miễn dịch bẩm sinh đưọc làm mạnh lên

Giảm nguy cơ

ung thư ruột

Probiotics

Hạ cholesterol máu

Cải thiện khả năng chịu Hiệu quả chuyển hóa

Điều hòa miễn dịch

Hợp chất các vi khuẩn tạo sự bình thường hóa cho ruột

Ngăn chận mầm

bệnh ngoại sinh

gây bệnh tiêu chảy

cho khách du lịch

Như vậy, một số những sản phẩm đồ uống lên men lactic từ ngũ cốc vốn là sản phẩm truyền thống của các nước trên thế giới Tuy nhiên, chúng chưa được khai thác nhiều về chức năng probiotic Từ nguồn nguyên liệu gạo lức giàu dinh dưỡng và tác

nhân vi sinh vật là L.acidophilus, chúng tôi bước đầu muốn tạo ra một thức uống có

chức năng probiotic

CHƯƠNG 3 – NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 NGUYÊN LIỆU

3.1.1 Gạo lức

Chúng tôi sử dụng nguồn nguyên liệu gạo lức “ Huyềt rồng thơm” của công ty Hợp Doanh Sinh học Nông nghiệp Sinh Thành Gạo được mua cùng thời điểm và bảo quản nơi khô ráo để dùng trong suốt thời gian nghiên cứu

Hình 3.1 - Gạo lức Sinh Thành 3.1.2 Giống vi sinh vật

Giống vi khuẩn Lactobacillus acidophilus do phòng thí nghiệm vi sinh trường Đại

học Bách Khoa TP HCM cung cấp, có nguồn gốc từ Trung tâm bảo tàng giống vi sinh vật chuẩn Đại học Quốc gia Hà nội

Giống được nuôi cấy trên môi trường MRS do hãng Merck (Đức) sản xuất

3.1.3 Các nguyên liệu khác:

Ngoài ra, chúng tôi còn sử dụng một số nguyên liệu khác như đường của công ty đường Biên hòa với hàm lượng sucrose lớn hơn hoặc bằng 99,8%, sữa bột gầy của

công ty Nutrimax.

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu

Sơ đồ 3.1- Nội dung nghiên cứu

3.2.2 Bố trí nội dung thí nghiệm

3.2.2.1 Xử lý giống

a) Giữ giống và tăng sinh giống trên môi trường MRS

- Giống vi sinh vật được bảo quản dưới dạng đông khô

- Hòa nhũ dịch đông khô vào nước cất vô trùng ( 0,2 – 0,3 ml cho mỗi ống)

- Cấy giống vào môi trường MRS-agar trên đĩa Petri, cho vào tủ ấm để phục hồi giống ban đầu Giống phát triển tốt ta thu được giống ban đầu

- Cấy chuyền giống vào môi trường MRS lỏng, tăng sinh sau 24-48 giờ nuôi cấy, ta thu được sinh khối tốt Cấy chuyền một lần nữa vào môi trường nhân giống, sau 24-48 giờ, ta có thể sử dụng để lên men [9]

- Khảo sát vi thể và xác định Gram bằng phương pháp nhuộm Gram [4]

Tăng sinh giống Khảo sát

L acidophilus

Khảo sát nguyên liệu gạo lức

Khảo sát các điều kiện lên men

Tạo sản phẩm

Bảo quản sản phẩm

Đánh giá chất lượng sản phẩm

b) Môi trường giống trung gian cho dịch lên men gạo lức:

- Do mùi và vị rất khác biệt của môi trường MRS ảnh hưởng đến sản phẩm cuối cùng, nên sau khi tăng sinh giống trên môi trường MRS, chúng tôi chuyển giống vào môi trường trung gian sữa gầy (chứa 12% sữa gầy) Sau 10-12 giờ, chúng tôi cấy giống vào môi trường lên men là dịch gạo lức [47]

- Kiểm tra số lượng vi khuẩn L.acidophilus phát triển trên môi trường sữa gầy

bằng phương pháp xác định bằng cách đếm số khuẩn lạc [4]

3.2.2.2 Khảo sát nguyên liệu

Đối với gạo nguyên liệu và dịch gạo thu được sau khi nấu, chúng tôi tiến hành kiểm tra một số chỉ tiêu hóa lý như protein tổng số, lipid [19] , tinh bột và đường tổng

số [17], độ ẩm và độ chua nhằm đánh giá nguyên liệu đầu vào trước khi tiến hành lên men tạo sản phẩm

Nội dung các phương pháp thử nghiệm sẽ được nêu rõ ở mục 3.4

3.2.2.3 Khảo sát qui trình tạo sản phẩm và điều kiện lên men

a) Qui trình tạo sản phầm ( xem sơ đồ 3.2 trang kế tiếp)

Dựa vào một số qui trình tạo sản phẩm đồ uống lên men lactic từ ngũ cốc của các nước như Boza, Kunun Zaki, Sobia, cộng sinh vi khuẩn lactic trên yến mạch (Oat-based synbiotic) [15,26,30,34,35,46,47], qui trình tạo sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lức theo sơ đồ sau: