Công nghệ lên men sản xuất đồ uống lên men từ vi khuẩn lactic

Ở Việt Nam, các sản phẩm lên men được sử dụng khá nhiều trong đời sống thường nhật, trong sản phẩm lên men truyền thống như đồ muối chua, sữa chua, cơm mẻ, nem chua.. Vi khuẩn Lactic Vi

CÔNG NGHỆ LÊN MEN

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

lactic.

MỤC LỤC

I ĐẶT VẤN ĐỀ 1

II Vi khuẩn lactic và cơ chế lên men lactic 1

2.1 Vi khuẩn Lactic 1

2.2 Đặc điểm và phân loại vi khuẩn lactic 1

2.3 Khái niệm lên men lactic 2

2.4 Cơ chế lên men Lactic 2

III Ứng dụng của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men sữa chua 3

3.1 Giới thiệu về sữa chua, sữa chua uống 3

3.2 Dinh dưỡng có trong sữa chua uống 3

3.2.1 Protein 3

3.1.2 Chất béo 4

3.1.3 Đường (Carbohydrat) 4

3.1.4 Vitamin và khoáng chất 4

2.5 Probiotic 5

3.3 Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic trong việc sản xuất sữa chua 6

3.4 Quy trình sản xuất sữa chua 6

3.5 Một số sản phẩm sữa chua uống trong nước được ưa chuộng 8

3.7 Một số sản phẩm lên men khác 10

3.7.1 Kvass 10

3.7.2 Kanun zaki 11

3.7.3 Kefir 11

3.7.4 Kombucha 12

IV KẾT LUẬN 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Trước đây, người ta chưa biết đến tác dụng có lợi của thực phẩm lên men đối với sức khỏe, sau đó người ta chủ yếu sử dụng quá trình lên men

để bảo quản thực phẩm, tăng thời gian và cải thiện hương vị Thực phẩm lên men đã trở thành một phần quan trọng của chế độ ăn uống ở nhiều nền văn hóa, và theo thời gian, quá trình lên men có liên quan đến nhiều lợi ích sức khỏe Nhờ đó, quá trình lên men và các sản phẩm lên men thu được gần đây đã thu hút được sự quan tâm của giới khoa học Lên men đã được người dân trên thế giới ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, các sản phẩm của quá trình lên men góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng, chất lượng và độ an toàn của sản phẩm

Ở Việt Nam, các sản phẩm lên men được sử dụng khá nhiều trong đời sống thường nhật, trong sản phẩm lên men truyền thống như đồ muối chua, sữa chua, cơm mẻ, nem chua

II Vi khuẩn lactic và cơ chế lên men lactic

2.1 Vi khuẩn Lactic

Vi khuẩn lactic là vi khuẩn gram dương, vi khuẩn này thường được tìm thấy trong quá trình phân hủy thực vật và trong các sản phẩm sữa chua, tạo ra acid lactic là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men carbohydrate

2.2 Đặc điểm và phân loại vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic có một số đặc điểm nổi bật dưới đây:

• Hầu hết là thuộc họ Lactobacillaceae

• Có hình thái đa dạng đa phần dạng hình cầu hoặc hình que đứng đơn độc thành chuỗi với nhau

• Là vi khuẩn gram dương, không sinh bào từ, không di động, vi khuẩn lactic dinh dưỡng theo kiểu dị dưỡng

• Lên men lactic

Vi khuẩn lactic hình thành một nhóm vi khuẩn làm giảm carbohydrate (ví dụ, trong quá trình lên men) nhờ sản xuất các acid lactic

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillus, các chi tiêu biểu có chứa vi khuẩn lactic và được phân loại như sau: Streptococcus, Lactobacillus, Lactococcus, và Leuconostoc

2.3 Khái niệm lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa cacboxylic thành acid cacboxylic nhờ hoạt động của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn tạo acid cacboxylic Quá trình lên men acid cacboxylic có hai hình thức chính, đồng phân và dị hợp, cả hai hình thức này cũng xảy ra trong điều kiện yếm khí ở một số vi khuẩn và tế bào động vật, như tế bào cơ

Trong quá trình này, lactose được vận chuyển vào tế bào vi sinh vật bằng các cơ chế chuyên biệt Sau đó, chúng sẽ bị giảm độc lực và chuyển thành acid cacboxylic Quá trình này được sử dụng để tạo thành sữa chua, pho mát hoặc bơ và nhiều sản phẩm khác

2.4 Cơ chế lên men Lactic

Khi quá trình lên men xảy ra, đường lactose sẽ được vận chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật dựa vào các cơ chế chuyên biệt Sau đó, chúng sẽ được phân hủy và chuyển hóa thành các acid Sau đây là 2 cơ chế lên men lactic

 Lên men đồng hình:

Quá trình lên men đồng hình dựa trên sơ đồ EMP

Phương trình tổng quát của quá trình:

C6H12O6 + 2NAD → 2CH3COCOOH + 2NADH2 CH3COCOOH +H2 → CH3CHOHCOOH

 Lên men dị hình:

Là quá trình lên men mà trong đó không chứa các enzyme theo sơ đồ EMP

Phương trình tổng quát:

C6H1206 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5O +

COOH(CH2)2COOH +CO2 Điều kiện: để tổng hợp chất cần cho sự sống của vi khuẩn rất yếu

Do đó, chúng là những vi khuẩn kỵ khí, vi hiếu khí, là vi khuẩn có khả năng lên men hiếu khí cũng như lên men kỵ khí

Phương trình chuyển hóa từ glucose tạo thành acid lactic:

C6H12O6 (glucose) → 2 CH3CHOHCOOH (lactic acid) Việc sản xuất acid lactic từ lactose và nước được tóm tắt qua phương trình như sau:

C12H22O11 (lactose) + H2O (water) → 4 CH3CHOHCOOH (lactic

acid)

III Ứng dụng của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men sữa chua.

3.1 Giới thiệu về sữa chua, sữa chua uống

 Giới thiệu sữa chua

Sữa chua (sữa lên men) là tên gọi chung cho sản phẩm từ sữa nhờ quá trình lên men bởi nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic và nấm men

 Sữa chua uống

Khái niệm: Sữa chua là sản phẩm của quá trình sữa lên men của vi sinh vật, làm thay đổi các thành phần có trong sữa chủ yếu là từ đường lactose hình thành acid lactic

 Sữa chua uống (dạng lỏng)

 Khối đông xuất hiện ở trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn

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

3.2 Dinh dưỡng có trong sữa chua uống

3.2.1 Protein

Sữa chua nguyên chất làm từ sữa nguyên chất Protein này chia thành 2 loại:

Whey (váng sữa): là nhóm protein hòa tan nhỏ hơn trong các sản phẩm sữa, chiếm khoảng 20% hàm lượng protein

• Casein: là các protein sữa không hòa tan

Vì vậy cả 2 loại protein này đều có chất lượng tốt, giàu acid amin cần thiết và khả năng tiêu hóa tốt

3.1.2 Chất béo

Có khoảng 400 loại chất béo khác nhau trong sữa chua, phụ thuộc vào loại sữa làm ra nó Sữa chua có thể sản xuất từ các loại sữa như sữa nguyên kem, sữa ít béo hoặc không béo Hàm lượng chất béo trong sữa chua như sau:

• Hàm lượng chất béo chiếm khoảng 0,4% trong sữa chua không béo đến 3,3%

• Đa phần chất béo trong sữa chua đều là chất béo bão hòa (70%) nhưng chúng cũng chứa một lượng chất béo không bão hòa

3.1.3 Đường (Carbohydrat)

Trong sữa chua chứa ít đường tự nhiên, chủ yếu ở dạng đường đơn (lactose và galactose)

Sữa chua cung cấp một lượng đường vừa đủ cho cơ thể con người

3.1.4 Vitamin và khoáng chất

Sữa chua làm từ sữa tươi nguyên chất sẽ chứa hàm lượng lớn vitamin và khoáng chất rất lớn như:

• Vitamin B12

• Canxi

• Photpho: sữa chua là nguồn cung cấp photpho lớn, đây là khoáng chất thiết yếu trong cơ thể

Riboflavin: còn gọi là vitamin B2 được cung cấp chủ yếu từ sữa

2.5 Probiotic

Prebiotics có thể được định nghĩa là 'nguyên liệu thực phẩm được thu nhận bởi các chất xơ có nguồn gốc tự nhiên không bị tiêu hóa ở đường tiêu hóa trên và cải thiện sức khỏe của vật chủ bằng cách hỗ trợ có chọn lọc sự phát triển và hoạt động của các chi vi sinh vật cụ thể trong ruột kết, chủ yếu là lactobacilli và bifidobacteria

Nghiên cứu về tầm quan trọng của các công thức prebiotic và ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng đã tập trung vào cách các nguyên liệu ngũ cốc như ngũ cốc nguyên hạt, vỏ lúa mạch, cám lúa mạch đen, bã xơ sữa yến mạch và sợi arabinoxylan có thể cải thiện chức năng trao đổi chất Synbiotics là 'một sự pha trộn chọn lọc của probiotics và prebiotics có tác dụng đã được chứng minh trong việc cải thiện khả năng hoạt hóa các chức năng chuyển hóa của vi khuẩn thúc đẩy sức khỏe Prebiotics được lên men có chọn lọc bởi vi khuẩn đại tràng thuộc một số loài có thể được phân loại thành ba nhóm chính: (i) Bifidobacterium và Lactobacillus , (ii)

vi khuẩn gây bệnh như clostridia và (iii) các vi khuẩn khác như Bacteroides có thể có lợi hoặc không có lợi hiệu ứng

Một số lợi ích của probiotic đem lại gồm có:

 Tăng cường hệ miễn dịch

 Giảm cholesterol

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

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

 Giúp điều trị tiêu chảy gây ra do kháng sinh

 Chống bệnh táo bón

 Tăng khả năng tiêu hóa lactose

3.3 Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic trong việc sản xuất sữa chua

Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic trong sản xuất sữa chua:

• Phụ thuộc vào chất lượng sữa

• Vi khuẩn cần thiết cho quá trình sản xuất sữa chua là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

• Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH sữa thích hợp cho loài Streptococcus hoạt động chiến ưu thế và đảm bảo quá trình lên men lactic bắt đầu

• Hoạt động của các enzyme phân hủy casein của Lactobacillus kích thích sự phát triển của Streptococcus, độ acid tăng lên pH của sữa thay đổi làm cho Streptococcus khó phát triển Lúc này Lactobacillus sẽ thay thế chỗ và vón cục của sữa bắt đầu

• Sữa chua có thể sản xuất từ sữa tươi tự nhiên hoặc sữa bột hòa tan với sữa tươi

• Sau khi thanh trùng ở nhiệt độ 95oC, sữa được làm lạnh đến nhiệt

độ 42-46oC và cấy hai loại vi khuẩn trên để thực hiện quá trình lên men ở nhiệt độ 40-50oC trong thời gian 30 phút

3.4 Quy trình sản xuất sữa chua

Sữa chua được thanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp Pasteur ở nhiệt độ 80 - 90oC

Qui trình công nghệ sản xuất sữa chua như sau:

+ Nguyên liệu: sữa bột không đường thêm đường để đạt nồng độ 8 -10%

+ Phối trộn: Bột sữa, đường, bơ, chất ổn định phối ở nhiệt độ 45oC

để quá trình hoà tan đồng đều

+ Gia nhiệt: nâng nhiệt độ lên 60oC phù hợp với nhiệt độ quá trình đồng hoá

+ Đồng hoá: được thực hiện trong máy đồng hoá tạo áp suất cao khoảng 200 bar bằng hệ thống bơm pitton để phá vỡ các hạt béo vào trong nguyên liệu và phân tán các chất khác nhau tạo thành hỗn hợp đồng nhứt

+ Làm lạnh: Dòng sữa được cho qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng vĩ có

nước lạnh bên ngoài để nhiệt độ còn 5oC Dẫn tới bồn ageing

+ Ageing: Sữa để yên trong bồn 1-2 giờ, ở 5oC

+ Thanh trùng: nâng nhiệt lên 95oC trong 1 phút

+ Đồng hoá 2: ở 95oC, 200 bars

Phối trộn nguyên liệu

Gia nhiệt

Đồng hóa 1

Thanh trùng Đồng hóa 2

Ủ

Làm lạnh

Bồn rót và đóng gói

+ Hạ nhiệt: tới nhiệt độ thích hợp quá trình lên men của vi khuẩn lactic

+ Cấy men: Men được sử dụng là giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus (hình que) và Streptococus thermophilus (hình cầu) thuộc chủng Streptococea, họ Lactobacteriaceas Sữa sau khi được hạ nhiệt xuống còn 43oC (pH lúc này phải đạt khoảng 4,4 – 4,5) cùng lúc men từ bồn men được bơm vào bồn cấy men Lượng men bơm vào chiếm 5% tổng khối lượng sản phẩm

+ Giai đoạn ủ: 43oC; 4 -5 giờ, pH sau ủ khoảng 4,7 - 4,8 Ủ nhằm mục đích tạo đủ thời gian, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình lên men chuyển hoá đường lactose thành acid lactic

+ Làm lạnh ở nhiệt độ 15oC để hạn chế quá trình lên men

+ Bồn rót: Sau làm lạnh, sữa được chuyển sang bồn rót để chuẩn bị đóng gói

+ Đóng gói, dán nhãn: Cuộn nhựa được tiệt trùng ở 115oC, đem dập khuôn và chuyển đến bồn rót Sữa chua được rót vào và dán nhãn

3.5 Một số sản phẩm sữa chua uống trong nước được ưa chuộng

Trong nước:

 Sữa chua uống Yoyo

 Sữa chua uống Betagen

 Sữa chua uống Vinamilk probi

 Sữa chua uống thanh trùng Ba Vì

3.7 Một số sản phẩm lên men khác

3.7.1 Kvass

Kvass hoặc Kvas trong tiếng Anh gọi là đồ uống bánh mì Đây là một loại thức uống lên men làm từ lúa mạch đen hoặc bánh mì lúa mạch đen Màu của nguyên liệu lúa mạch là yếu tố quyết định màu đậm hay nhạt của Kvas Nó được phân loại vào loại đồ uống không cồn, chỉ có 1.2%, theo tiêu chuẩn của Nga

Kvas là một loại nước truyền thống của Nga.

Các chủng vi sinh vật trong quá trình lên men này là Lb.casei, L.mesenteroides và Saccharomyses cerevisiae

Kvas cung cấp probiotic và các chức năng khác cho con người

Loại đồ uống này có hai cách để làm Một là sử dụng bánh mì bột nhão, loại đường dùng để lên men nấm men sẽ được thu từ quy trình sản xuất bánh mì Còn lại là kĩ thuật liên quan đến việc sử dụng enzyme mạnh nha để thủy phân tinh bột đã hồ hóa

Sau khi lên men kết thúc thì làm lạnh ở 4°C và đồ uống chứa nhiều vitamin, acid amin và protein

3.7.2 Kanun zaki

Kanun zaki là đồ uống lên men không chứa cồn được tiêu thụ rộng rãi ở Nigeria

Quy trình sản xuất Kanun zaki cực kì đơn giản đầu tiên là ngâm hạt

kê với các loại gia vị sau đó ướp và hồ hóa một phần của bùn cho thêm đường rồi đem đi đóng chai để lên men Quá trình lên men kanun zaki trong khoảng 8 -48 giờ phụ thuộc vào vi khuẩn lên men lactic và nấm men

Sản phẩm này có hạn sử dụng ngắn thông thường là 8 ngày nếu thanh trùng trong 60 phút ở 60°C và bảo quản nhiệt độ thường là 1 ngày

3.7.3 Kefir

Kefir là một đồ uống được lên men lactic từ sữa giống như một loại sữa chua loãng được làm từ hạt kefir Loại đồ uống lên men lactic này có nguồn gốc từ miền Bắc của Caucasus, dọc theo các vùng núi Circassia, Karachay và Balkaria đến Liên Bang Nga, sau đó đã lan sang Châu Âu và

Mĩ Hạt kefir ở nơi đó sẽ được cấy vào sữa của bò, dê hoặc cừu

Sản xuất: Sản xuất Kefir bằng cách cho sữa với khoảng 5% loại ngũ cốc Sau đó, hỗn hợp này được đặt trong vật chứa chống ăn mòn, chẳng hạn như lọ thủy tinh, và tốt nhất là bảo quản trong bóng tối để ngăn ngừa

sự phân hủy của các vitamin nhạy cảm với ánh sáng Sau một khoảng thời gian từ 12–24 giờ lên men ở nhiệt độ nhẹ, lý tưởng nhất là 20–25 ° C (68–

77 ° F), hạt được lọc ra khỏi sữa bằng dụng cụ chống ăn mòn (thép không

gỉ hoặc nhựa) và giữ lại để sản xuất đợt khác Trong quá trình nuôi cấy các hạt sẽ nở và tách ra

Chất lỏng lên men thu được có thể được uống, sử dụng trong các công thức nấu ăn, hoặc để sang một bên trong hộp kín để có thêm thời gian trải qua quá trình lên men phụ Do tính acid của nó, đồ uống không nên được bảo quản trong các thùng chứa kim loại dễ phản ứng như nhôm,

đồng hoặc kẽm, vì chúng có thể ngấm vào nó theo thời gian Thời hạn sử dụng, không được không được bảo quản, lên đến 30 ngày

Công Dụng Của Sữa Chua Được Làm Từ Nấm Kefir: Giúp tuần hoàn máu Làm tan sạn trong thận, mật Phòng ngừa và trị bệnh huyết áp cao Ngăn chặn sự tập trung của tế bào mỡ ở vùng bụng của người lớn, làm tan mỡ trong máu, giúp giữ dáng, tránh trường hợp béo phì Giúp cân bằng lượng đường lactose trong máu, nhờ đó hỗ trợ chữa bệnh tiểu đường

3.7.4 Kombucha

Kombucha được làm bằng cách trộn trà (đen, xanh lá cây, đỏ, hoặc trắng) với đường và các thành phần khác, và lên men ở nhiệt độ phòng trong 7-14 ngày với một hỗn hợp cụ thể của men và vi khuẩn Kombucha chứa cồn, giấm, vitamin B, caffeine, đường và các chất khác Kombucha

có thể hoạt động như một chất chống oxy hóa

Mọi người sử dụng kombucha cho bệnh ung thư, huyết áp cao và nhiều bệnh khác như: Trí nhớ, hội chứng tiền kinh nguyệt (PMS), viêm khớp dạng thấp (RA), tăng cường hệ thống miễn dịch và các công dụng khác

IV KẾT LUẬN

Vi khuẩn acid lactic giữ nhiều vai trò quan trọng trong những thực phẩm lên men, đặc biệt là trong những sản phẩm rau củ lên men không có nguồn gốc từ sữa Chất lên men có thể có tác động tích cực đến sức khỏe đường ruột, cũng như sức khỏe tổng thể Các sản phẩm lên men từ ngũ cốc thật sự bổ dưỡng và tốt cho sức khỏe con người, chúng làm tăng hương vị, loại bỏ những vi khuẩn không có lợi tăng sức đề kháng cho con người, có nhiều lợi khuẩn, chúng chứa nhiều glucid, lipid, protein và các vitamin tốt cho hệ tiêu hóa và làm đẹp cho làn da vì vậy chúng ta nên sử dụng thường xuyên