Hệ vi sinh vật trong sữa và một số sản phẩm sữa

Hệ vi sinh vật trong sữa và một số sản phẩm sữa, Hệ vi sinh vật trong sữa và một số sản phẩm sữa, Hệ vi sinh vật trong sữa và một số sản phẩm sữa, Hệ vi sinh vật trong sữa và một số sản phẩm sữa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÀI TIỂU LUẬN

HỆ VI SINH VẬT TRONG SỮA VÀ MỘT SỐ SẢN PHẨM SỮA CHUA

Ngành: BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Niên khóa: 2006 - 2010

Tháng 11 năm 2008

MỤC LỤC

I MỞ ĐẦU 2

II HỆ VI SINH VẬT SỮA 2

2.1 Nguồn vi sinh vật nhiễm vào sữa 2

2.1.1 Hệ vi sinh vật bình thường của sữa và các sản phẩm từ sữa 2

2.1.2 Hệ vi sinh vật không bình thường trong sữa 6

III SỮA CHUA 9

3.1 Khái quát 9

3.2 Nguyên liệu sản xuất sữa chua 10

3.3 Vi khuẩn sử dụng trong sản xuất sữa chua 10

3.4 Cơ chế quá trình lên men vi khuẩn lactic 13

3.5 Quy trình sản xuất sữa chua 20

a.Sữa chua dạng tĩnh 20

b.Sữa chua dạng động 20

c.Sữa chua kefir 21

d.Sữa uống lên men yakult 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

I.MỞ ĐẦU

Sữa là thức ăn tự nhiên có giá trị dinh dưỡng hoàn hảo được vắt từ vú các động vật các khỏe, nuôi dưỡng tốt và không phải làm việc nặng Sữa chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể như protein, lipit, vitamin, muối khoáng do đó sữa cũng là môi trường dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi sinh vật Hiện nay có rất nhiều sản phẩm được chế biến từ sữa, chúng không chỉ cung cấpdinh dưỡng cho con người mà còn là một trong những phương pháp để bảo quản sữa Vì vậy em làm bài tiểu luận này để tìm hiểu hệ vi sinh vật trong sữa và ứng dụng của vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

Thành phần hóa học của sữa:

 Protein bao gồm casein ( 2,7% ) không bị thay đổi khi sữa bị đun nóng hay đun sôi Anbumin ( 0,4% ) và glubulin ( 0,2% ) bị đông tụ khi sữa bị đun nóng đến 80oC

 Lipit chiếm 4% trong đó lipit đơn giản có chứa cacbon, hydro, oxy và lipit phức tạp ngoài các nguyên tố trên còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh, photpho, nitơ

 Glucid: glucid của sữa là lactoza, nó dễ bị phân hủy thành gluco và galacto để tham gia vào quá trình lên men lactic tạo axit lactic và các sản phẩm bay hơi khác

 Chất khoáng:hầu hết ở dạng dễ đồng hóa, các nguyên tố chính là kali, natri, magie, sắt và một

số nguyên tố vi lượng khác

 Các vitamin: gồm vitamin tan trong nước ( B1, B2, PP, C ), vitamin tan trong chất béo ( A, D,

E )

II.HỆ VI SINH VẬT SỮA

2.1 Nguồn vi sinh vật nhiễm vào sữa

Trong sữa bò luôn tìm thấy một lượng lớn vi sinh vật Những nguồn nhiễm vi sinh vật vào sữathường là:

 Từ vú bò:ở vú bò có nhiều loài vi khuẩn, nhưng trên 50% các vi khuẩn này không có

hại trong sữa tươi Các vi khuẩn ở vú bò thường gặp là Micrococcus, ngoài ra còn có thể tìm thấy Streptococcus và những trực khuẩn đường ruột

 Từ da bò: dụng cụ vắt sữa và chứa đựng sữa, thức ăn nuôi bò,…

Hệ vi sinh vật trong sữa thường gặp nhiều nhất là vi khuẩn, một số dạng nấm men, nấm mốc Trong số này có một số có ích, một số không có hại gì, một số ảnh hưởng xấu tới sữa và các sản phẩm từ sữa Trong sữa có thể phân thành hệ vi sinh vật bình thường và hệ vi sinh vật không bình thường gây những tật của sữa cùng nhóm vi sinh vật gây bệnh

2.1.1 Hệ vi sinh vật bình thường của sữa và các sản phẩm từ sữa

Thông thường sữa chứa một số vi sinh vật, gồm có vi khuẩn, nấm men và nấm mốc Trong số này vi khuẩn chiếm là chủ yếu với các loài phổ biến như : vi khuẩn lactic sau đó là vi khuẩn butyric, propionic, vi khuẩn gây thối, nhóm trực khuẩn đường ruột…

 Vi khuẩn

 Các vi khuẩn lactic : là nhóm vi khuẩn Gram (+) không có bào tử, không

di động, là tế bào hình gậy, hình cầu, hô hấp yếm khí, tùy tiện hoặc hiếu khí, không sinh catalaza, không phân hủy H2O2, không khử nitrat, không phân giải protein trong sữa, là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong sữa

có tác dụng lớn trong bảo quản cung như chế biến các sản phẩm từ sữa ( bơ, sữa chua, phomat ).Trong quá trình sống chúng biến đổi đường thành axit lactic.Ngoài ra còn tạo một số sản phẩm phụ: các axit bay hơi, este, axeton, deaxetyl… tạo mùi cho sản phẩm

 Các vi khuẩn lactic có thể gây lên men đồng hình ( sản phẩm chủ yếu là

axit lactic ) và lên men dị hình ( ngoài axit lactic còn có một lượng sản phẩm phụ đánh kể )

 Các liên cầu khuẩn lactic ( Streptococcus lactis ) có tế bào hình ovan, có

thể hơi dài, thường xếp thành đôi hoặc

chuỗi ngắn Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 30 - 350C Ở nhiệt độ này

có thể làm đông tụ sữa sau 10 - 12 giờ phát triển, sữa chua do vi khuẩn này

có mùi vị thanh khiết Ngoài ra còn có Streptococcus cremoris, các tế bào

thường xếp thành chuỗi dài,giống này lên men lactic , nhiệt độ tối thích là 20

- 250C,sữa bị đông tụ sau 12 giờ nuôi cấy

 Các vi khuẩn sinh hương gồm các liên cầu khuẩn có khả năng tạo thành một lượng đáng kể axit bay hơi ( axit axetic, propionic ) và các chất thơm

( este, diaxetyl ) Gồm có :S citroborus, S paracitrovorus và S

diacetilactis, nhiệt dộ thích hợp là 300C (riêng đối với S diacetilactis

phát triển tôt ở 350C Các vi khuẩn gây đông tụ sữa sau 16 - 18 giờ, thậm chí sau 2 - 3 ngày

 Các trực khuẩn lactic ( lactobacillus ) :

Là tác nhân của quá trình chế biến sữa chua, phomat, ủ lên men thức ăn gia

súc Bao gồm Lactobacterium bulgaricum phát triển ph thích hợp là 6,5,

nhiệt độ là 40 - 450C, gây đông tụ sữa sau 12 giờ, Lacrobacterrium lactic

phát triển 22 – 500C, Lactobacterium casei phát triển ở nồng độ muối cao 5,5% và Lactobacterium plantarum Cả hai có tác dụng trong quá trình ủ

chín phomat

 Vi khuẩn propionic :trực khuẩn không sinh bào tử, không chuyển động,

hiếu khí tùy tiện, nhưng phát triển tốt trong điều kiện kỵ khí Nhiệt độ thích hợp là 30-350C ứng dụng trong sản xuất phomat gây hương vị đặc trưng, khí CO2 sinh ra tạo các mắt phomat

 Vi khuẩn Leuconostoc: gồm các vi khuẩn lên men lactic dị hình, có dạng

hình cầu Trong môi trường axit chúng trở nên dài và nhọn ra , lên men đường tạo chất thơm như axetyl, metyleacbimot hoặc acetoin, điển hình

là Leuconostoc citrovorum dùng để chế men trong sản xuất bơ.

Leuconostoc mesenteroides

Ngoài ra còn có một số vi khuẩn có tác dụng xấu cho sữa và các sản phẩm từ sữa như các trực

khuẩn đường ruột ( E.coli-aerogenes ), các vi khuẩn gây thối ( Bacterium fluorescens, Bacillus, Proteus vulgaris…) vi khuẩn butyric.

 Nấm men: lên men đường lacto tạo CO2 và rượu, đây là phản ứng sinh hóa trong quá trình hình thành một số sản phẩm của sữa chua

 Nấm men rượu ( Saccharomyces ) có thể lên men đường lactoza, có giá

trị lớn trong việc chế biến sữa chua ( kêfia, kumic )

 Một số chủng thuộc giống Torulopsis có tác dụng làm rắn bơ.

 Mycoderma ( nấm men tạo màng ) có hoạt tính proteaza, vì vậy nấm men

này gây cho các sản phẩm sữa có vị đắng

 Nấm mốc: có khả năng phân giải protein, lipit làm cho sữa có vị đắng Chúng phát triển sau nấm men vì thế chỉ có trong sữa đã hư hỏng nặng Một số loài ứng dụng trongsản xuất phomat, thường gặp trong sữa và các sản phẩm của sữa các loại sau:

Endomyces lactic tạo màu trắng trên mặt phomat, bơ, Mucor, Ascomycetes, Fungi, Phycomycetes, Aspergillus, Penicillium…thường tạo trên mặt phomat, bơ các vết màu khác nhau và gây mùi hôi Oidium lactic tạo trên bề mặt sữa hoặc váng chua một lớp

trắng đặc biệt có mùi thơm Mốc này thường làm hỏng lipit của sữa Tất cả nấm mốc không phát triển trong sữa tươi mà phát triển mạnh trong sữa chua và gây kiềm hóa sữa

2.1.2 Hệ vi sinh vật không bình thường trong sữa

 Sữa bị axit hóa:do sự biến đổi lactoza thành axit lactic Hiện tượng đột ngột này là do

Streptococcus lactic, ngoài ra có thể do những vi khuẩn khác như Coli Staphylococcus, Micrococcus và một số vi sinh vật ở vú

Micrococcus luteus bacteria on blood agar

www.britannica.com/EBchecked/topic-art/380299

Staphylococcus aureus

www.cassiopeaonline.it/ /staph_bacterium.html

 Sữa đông ở độ axit thấp: do sự có mặt của vi khuẩn Prezua, đó là vi khuẩn Micrococcus caseolyticus và Micrococcus liquefaciens, Bacillus subtilis, Proteus vulgaris, chúng có khả

năng làm đông sữa để nguội

 Sữa bị phân giải protein: có một số nấm như Geotrichum, Penicillium, Mucro có khả năng

phân giải axit lactic Khi axit lactic biến chất mất đạm dễ bị thoái hóa, các vi khuẩn tạo prezuacũng phân giải protein và có tác động không cần trong dung dịch có độ axit ban đầu

 Sữa bị đắng: gây ra do những trực khuẩn có bào tử như Micrococcus caseiamara, hay nấm men Torula ama cũng có khả năng làm cho sữa đắng

 Sữa bị ôi:do Bacterium fluorescens tạo lipaza phân giải lipit tạo axit butyric, andehyt của rượu

và các chất khác làm cho sữa bị ôi

 Sữa có mùi vị xà phòng: Bacterium lactic, Saponacci thủy phân chất béo và casein làm cho

sữa trở nên dính nhớt, thành sợi, lầy nhầy

 Sữa có màu sắc: màu xanh, vàng, đỏ…chủ yếu do Pseudomonas cyanofenes, P.synxntha, Bacillus cyanofenes…

Người ta chia yoghurt thành ba loại phụ thuộc vào thời điểm quá trình lên men:

 Sữa chua dạng “set type” ngay sau khi bổ sung chủng, người ta rót vào hộp ngay và lên men trong hộp

 Sữa chua “stirred type” bổ sung chủng và lên men trong xitec lớn Sau đó làm lạnh và rót hộp

 Sữa chua uống “drink yoghurt” sản xuất tương tự như loại stirred Sau khi đông tụ, pha chế thành dịch, có thể qua hoặc không qua sử lý nhiệt trước khi rót hộp.

Lợi ích của sữa chua:

 Duy trì thể trọng lý tưởng:do trong sữa chua chứa nhiều Ca, đây là chất xúc tác hiệu quả giúp

cơ thể đốt cháy lượng mỡ thừa rất nhanh

 Tạo cảm giác ngon miệng: tiêu thụ 250mg sữa chua hàng ngày sẽ tăng cường lượng vitamin Bgiúp duy trì cảm giác ngon miệng Ở trẻ kém ăn, sữa chua giúp kích tích trẻ ăn nhiều hơn, nhờsữa chua có tác dụng tiêu hóa đường lactose giúp trẻ dung nạp thức ăn tốt hơn

 Tăng cường tuổi thọ: những người tiêu thụ sữa chua 3 lần/tuần có tuổi thọ cao hơn những người chỉ dùng 1 lần/tuần Những vi khuẩn trong sữa chua giúp ngừa viêm khớp

 Bình thường hóa chức năng của ruột:các vi khuẩn có lợi trong sữa chua giúp làm giảm những

vi khuẩn gây hại cho đường ruột

 Tăng cường hệ miễn dịch: ngăn ngừa viêm mũi dị ứng và đường hô hấp trên gây lên như bệnhcảm lạnh hoặc cúm, giảm viêm loét dạ dày

 Chữa sâu răng và hôi miệng: nhờ vi khuẩn có lợi trong sữa chua loại bỏ vi trùng gây hôi miệng, chống lại hơi thở có mùi, giúp vệ sinh răng miệng, diệt các vi khuẩn hiện hữu trên bề mặt của lưỡi

 Giúp xương chắc khỏe:do trong sữa chua có lượng vôi nhiều nên có tác dụng ngăn ngừa loãngxương

 Các nhà khoa học thuộc Đại học Washington ở Seattle ( Mỹ ) vừa phát hiện ra rằng vi khuẩn Lactobacillus ( vi khuẩn sữa ) trong sữa chua có khả năng rút ngắn thời gian tiêu chảy ở trẻ em

3.2 Nguyên liệu dùng để sản xuất sữa chua: chọn loại sữa có chất lượng cao như độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp, không chứa kháng sinh, không chứa các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn, những chất ngăn cản quá trình lên men

3.3 Vi khuẩn sử dụng trong sản xuất sữa chua:

 Giống Lactobacillus bulgaricus:

Là trực khuẩn gram dương thường có trong sữa, thịt, các sản phẩm thực vật, trong ruộtngười và động vật Tế bào có hình gậy lớn, kích thước rất dài (5 - 20µm), liên kết với nhau tạo thành chuỗi và là vi khuẩn ưa nhiệt Nhiệt độ tối thích cho giống này phát triển là 40 – 45oC, tối thiểu là 15 – 20oC Nó tạo thành axit mạnh, tích tụ ở trong sữa tới2,5 – 3,5% axit lactic Giống này không có khả năng di chuyển, không có khả năng khửnitrat, không lên men được xylose, arabinose, sorbose, mannitol, dextrin, inulin và saccharose, lên men dương tính các loại đường glucose, lactose, galactose ph thích hợp cho sự phát triển là 5,2 – 5,6; có phẩn ứng VP dương tính

 Giống Streptococcus thermophilus:

Tế bào hình cầu, đường kính 0,5 – 1,5µm, thường xếp thành đôi hoặc thành chuỗi ngắn Lên men đồng hình và tạo axit lactic L(+), nhiệt độ tối thiểu để tăng trưởng là 19 – 21oC, phát triển tốt nhất ở 42 – 43oC, chịu được nhiệt độ 60oC trong vòng 30 phút và

nó ngừng phát triển trong môi trường chứa 4% NaCl, ở ph = 9,6 Có khả năng lên men đường glucose, lactose, saccharose Không lên men đường maltose, dextrin, mannit, inulin Các phản ứng sinh hóa indol, sinh H2S, catalase đều âm tính, ph thích hợp cho

sự phát triển là 6,6 – 6,8

 Trong sản xuất sữa chua việc cấy hai chủng vi khuẩn này rất có ích vì Lactobacillus bulgaricus phân giải protein tạo ra các axit amin là chất kích thích hoạt động cho Streptococcus thermophilus Mặt khác, ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất, ph của sữa thích hợp cho sự phát triển của Streptococcus thermophilus và đảm bảo cho

quá trình lên men được bắt đầu Khi ph tăng lên làm cho chủng này hoạt động kém

đi và thay vào đó vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus hoạt động.Việc kết hợp hai

giống này cũng góp phần tạo ra hương thơm đặc trưng của sữa chua

3.4 Cơ chế quá trình lên men vi khuẩn lactic:

A lên men lactic đồng hình

Lên men lactic đồng hình là quá trình lên men trong đó các sản phẩm là axit lactic tạo ra

chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ axit acetic, aceton, di-acetyl, …

Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:

C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH + 21,8.104 JTrong quá trình lên men đồng hình, glucoza được chuyển hóa theo chu trình Embden-Mayerhoff, vikhuẩn sử dụng cho qui trình là tất cả các loai enzym aldolase, còn hydro tách ra khi dehydro hóatriozophophat được chuyển đến pyruvat Vì trong vi khuaån leân men lactic đồng hình không cóenzyme cacboxylase cho nên axit pynivic không phân hủy nữa mà tiếp tục khử thành axit lactic theo

Axit – 1,3 – diphotphoglyceric

Axit pyruvic

Axit lacticLên men lactic đồng hình cũng có thể chia thành hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: thời kỳ sinh trưởng cấp số mũ của vi khuẩn, từ hexoza nhờ sự oxi hóa

photphoglyceraldehyde kèm theo việc khử pividinnucleotide (PN) tạo ra axit photphoglyceriaic

PCH -CHOH + HO + PN P.CH CHOG-COOH + PNH

Giai đoạn 2: do chất nhận hydro là PN-H2 tăng mà thế oxi hóa khử của môi trường giảmxuống dẫn đến sự nhường hydro từ PN-H2 cho axit photphoglycerinic nên khử thành axit lactic.

CH2OP-CHOH-COOH + H2O ( PN-H2 ) CH3CHOHCOOH + H3PO4 + PN + H2O

Tùy thuộc vào đặc tính sinh học của enzym lactate- dehydrogenase và sự có mặt của lactataxemase

mà loại axit lactic dạng nào được tạo ra D(-), L(+) hoặc DL

B lên men lactic dị hình:

Lên men lactic dị hình là quá trình lên men trong đó sản phẩm tạo ra ngoài axit lactic còn cómột lượng đáng kể axit acetic, etanol, axit sucsinic, CO2,………

Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:

C6H12O6 CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH + C2H5OH + CO2 …

Trong đó, axit lactic chiếm khoảng 40%, axit sucsinic khoảng 20%, rượu êtylic và axit acetic10% các loại khí 20%

Trong vi khuẩn lactic lên men dị hình không có các enzyme sở dụng trong sơ đồ marehof là aldolase triozophotphatizomerase bước đầu phân giải glucose theo con đườngpentozophotphat, tức là thông qua glucose-6photphat, 6-photphogluconat và ribulose-5-photphatchuyển thành xilulose -5-photphat, hợp chất này tiếp tục biến đổi thành photphoglyceraldehyde vàacetylphotphat dưới tác dụng của enzyme pentozophotpho xelolase Những vi khuẩn tạo thành axitaxetic kèm theo sự tạo thành ATP Acetylphophat được khử thành etanol thông qua acetyldehytphotphoglyceraldehyde thông qua axit pynivic mà tạo thành axit lactic

Embden-Có thể tóm tắt như sau:

C6H12O6

Ribuloza -5 –photphat