KHẢO sát CÔNG NGHỆ lên MEN sữa CHUA

Sữa chua là một trong những sản phẩm sữa lên men được tiêu thụ rộng rãi nhất và sự phổ biến của nó đang ngày càng tăng trên toàn cầu. Nhiều người thích sữa chua vì hàm lượng dinh dưỡng tuyệt vời của nó. Sữa chua được sử dụng để chữa rối loạn đường ruột, các vấn đề về dạ dày, các vấn đề về thận, v.v. Đặc tính chữa bệnh của sữa chua có liên quan đến sự tích tụ của các hóa chất như lizin, streptomixin, ...

TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN

KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ LÊN MEN SỮA CHUA

TỪ VI KHUẨN LACTIC

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1.1.Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu 1

1.2.1 Mục tiêu 1

1.2.2 Yêu cầu 1

1.3 Ý nghĩa 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Sữa chua 3

2.1.1 Giới thiệu chung về sữa chua 3

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của sữa chua 4

2.2 Giới thiệu chung về vi khuẩn Lactic 5

2.2.1 Đặc điểm của vi khuẩn Lactic 5

2.2.2 Phân loại vi khuẩn lactic 6

2.2.3 Tính chất của vi khuẩn lactic đối với quá trình lên men sữa chua 6

2.2.4 Quá trình lên men sữa chua từ vi khuẩn Lactic 7

2.2.5 Lên men Lactic 8

2.2.6 Thuộc tính bảo quản của vi khuẩn axit lactic 9

2.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến lên men Lactic 9

KẾT LUẬN 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Sữa chua là một trong những sản phẩm sữa lên men được tiêu thụ rộng rãi nhất và sự phổ biến của nó đang ngày càng tăng trên toàn cầu Nhiều người thích sữa chua vì hàm lượng dinh dưỡng tuyệt vời của nó Sữa chua được sử dụng để chữa rối loạn đường ruột, các vấn đề về dạ dày, các vấn đề về thận, v.v Đặc tính chữa bệnh của sữa chua có liên quan đến sự tích tụ của các hóa chất như lizin, streptomixin, Khi kháng sinh đi vào ruột, nó sẽ tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng gây bệnh, dẫn đến ruột sạch hơn Sữa chua cũng kéo dài tuổi thọ của một người Sự phát triển của một chủng nấm men hoạt động với một số lượng đáng kể các tế bào sống, khi được đưa vào sữa sẽ thúc đẩy quá trình lên men, là một trong những yêu cầu quan trọng nhất trong quá trình tổng hợp thành công chủng nấm men

Các loài vi khuẩn axit lactic (LAB) là vi sinh vật tiềm năng và đã được ứng dụng rộng rãi trong quá trình lên men thực phẩm trên toàn thế giới Quá trình lên men sữa dựa trên hoạt động của LAB, nơi có thể chuyển hóa sữa sang chất lượng tốt của các sản phẩm sữa lên men LAB có vai trò trong quá trình lên men sữa để tạo ra axit quan trọng như chất bảo quản và tạo ra hương vị của sản phẩm Chúng cũng tạo ra các exopolysaccharid cần thiết cho quá trình hình thành cấu trúc LAB được công nhận là an toàn, chúng có thể được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển các sản phẩm sữa lên men mới Xuất phát từ thực tế trên, tôi tiến hành “Khảo sát công nghệ lên men sữa chua từ vi khuẩn lactic”

1.2 Mục tiêu và yêu cầu

1.2.1 Mục tiêu

Khảo sát được công nghệ lên men sữa chua từ vi khuẩn lactic

1.2.2 Yêu cầu

- Tìm hiểu được công nghệ lên men sữa chua

- Tìm hiểu được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

1.3 Ý nghĩa

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Hỗ trợ sinh viên củng cố, hệ thống hóa và bổ sung thông tin thực tế quan trọng vào lý thuyết đã tiếp thu, cũng như có thêm kinh nghiệm và khả năng tiếp cận sản xuất để phục vụ cho việc học và việc làm trong tương lai

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Hỗ trợ sinh viên phát triển các kỹ năng làm việc thực tế hơn trong tương lai, chẳng hạn như cách giám sát và đánh giá quy trình sản xuất

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sữa chua

2.1.1 Giới thiệu chung về sữa chua

Hình 2.1: Sữa chua

Sữa chua , là một loại thực phẩm được sản xuất bởi vi khuẩn lên men của sữa,

có kết cấu mềm và đặc hơn so với kết cấu của nguyên liệu thô là sữa Vi khuẩn được sử dụng để làm sữa chua được gọi là vi khuẩn nuôi cấy sữa chua Quá trình lên men đường trong sữa bởi các vi khuẩn này tạo ra axit lactic , axit này tác động lên protein của sữa để tạo cho sữa chua có kết cấu và hương vị chua chua đặc trưng Sữa bò là loại sữa được dùng phổ biến nhất để làm sữa chua Sữa từ con trâu

nước , dê , cừu , ngựa , lạc đà , bò Tây Tạng và các loại sữa cây cũng được sử dụng

để sản xuất sữa chua Sữa được sử dụng có thể được đồng nhất hoặc không Nó có thể được thanh trùng hoặc thô Mỗi loại sữa cho kết quả về cơ bản là khác nhau

Để bù lại vị chua tự nhiên của nó , sữa chua cũng được làm bán ngọt, làm ngọt

và tạo hương vị hoặc đựng trong hộp đựng trái cây hoặc mứt trái cây ở dưới cùng Hai kiểu sữa chua thường thấy ở cửa hàng tạp hóa là sữa chua kiểu đặt và sữa chua kiểu Thụy Sĩ Sữa chua kiểu cố định được đổ vào từng hộp riêng để đặt, trong khi sữa chua kiểu Thụy Sĩ được khuấy trước khi đóng gói Có thể thêm trái cây để tăng

vị ngọt Một lượng lớn đường - hoặc các chất tạo ngọt khác cho sữa chua ít năng lượng - thường được sử dụng trong sữa chua thương mại

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng của sữa chua

Sữa chua (sữa chua nguyên chất từ sữa nguyên chất) có 81% nước,

9% protein , 5% chất béo và 4% carbohydrate , bao gồm 4% đường (bảng) Một lượng 100 gram cung cấp 406 kilojoules (97 kcal) năng lượng cho chế độ ăn

uống Theo tỷ lệ của Giá trị hàng ngày (DV), một khẩu phần sữa chua là một nguồn giàu vitamin B 12 (31% DV) và riboflavin (23% DV), với hàm lượng vừa phải của protein, phốt pho và selen (14 đến 19 % DV

Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của sữa chua trên 250g

Năng lượng 620 kJ (149 kcal) Tổng số carbohydrate 12 g

2.2 Giới thiệu chung về vi khuẩn Lactic

2.2.1 Đặc điểm của vi khuẩn Lactic

Vi khuẩn lactic được xếp vào họ Lactobacteriaceae, chúng có thể là cầu khuẩn, trực khuẩn ngắn hoặc dài nhưng đều là vi khuẩn gram dương, không tạo bào

tử và hầu hết không chuyển động Chúng không có cytochrome và enzyme catalase nhưng tồn tại được trong điều kiện có oxi không khí vì có khả năng tổng hợp

enzyme proxydase phân giải H2O2 thành oxi không khí

Hình 2.2: Vi khuẩn Lactic

Vi khuẩn lactic là những vi sinh vật quan trọng nhất trong kinh doanh sữa; Nói chung, chúng được sử dụng như một chất lên men trong sản xuất nhiều loại sản phẩm từ sữa như sữa chua, pho mát và bơ chua Vi khuẩn lactic cũng được sử dụng rộng rãi trong kinh doanh sản xuất axit lactic, công nghiệp chế biến thịt và cá, công nghiệp muối rau quả, sản xuất men tiêu hóa trong y học, ủ chua thức ăn chăn nuôi trong công nghiệp, ngoài sữa ngành công nghiệp Sự phong phú của vi khuẩn axit lactic trong tự nhiên càng chứng tỏ rằng những vi khuẩn này có nhu cầu dinh dưỡng cao và khả năng phân hủy mạnh mẽ để tạo năng lượng

- Những vi khuẩn lactic ít gặp trong đất, nước mà thường gặp ở trong sữa và các sản phẩm của sữa như : Lactobacillus lactis, L bulgaricus, L helveticus, L casei, L fermenti, L Brevis Streptococcus lactis, S diacetilatis…

- Trên bề mặt của thực vật và xác cây đang phân giải như : Lactobacillus plantarum, L delbruckii, L fermenti, L brevis S lactis Leuconostoc

mesenteroides…

- Trong ruột và ở trong lớp màng nhày của người và động vật Lactobacillus acidophilus 167 S faecalis, S salivarius, S bovis, S pyogenses…

2.2.2 Phân loại vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic được phân thành hai loại dựa trên các sản phẩm tạo ra trong quá trình lên men: vi khuẩn axit lactic điển hình (đồng hình) và vi khuẩn axit lactic không điển hình (dị hình)

- - Vi khuẩn lactic đồng hình tạo ra 85-90 phần trăm axit lactic Chúng thiếu chuỗi vận chuyển điện tử do thiếu porphyrin và cytochromes, do đó chúng phải dựa vào quá trình lên men để thu năng lượng Nhóm vi khuẩn này gồm có các cầu khuẩn Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, và các trực khuẩn Lactobacterium acidopilum, Lactobacterium helveticum, Lactobacilus bulgaricus…

- Vi khuẩn lactic dị sinh tạo ra 50% axit lactic, 25% etanol, 25% axit axetic, CO2, và nhiều loại hợp chất khác Nhóm vi khuẩn này gồm có các vi khuẩn sinh hương Streptococcus votrovorus, Streptococcus diacetylactis … Chỉ có nhóm vi khuẩn axit lactic đồng hình là có liên quan đến thương mại do sự tạo ra axit lactic đáng kể trong quá trình lên men

2.2.3 Tính chất của vi khuẩn lactic đối với quá trình lên men sữa chua

Quá trình lên men sữa dựa trên hoạt động của vi khuẩn Lactic, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi sữa làm nguyên liệu thô thành các sản phẩm sữa lên men Trong ngành công nghiệp lên men sữa, các chủng vi khuẩn Lactic công nghiệp khác nhau được sử dụng làm môi trường nuôi cấy khởi động Một số đặc tính của từng chủng vi khuẩn Lactic được chọn lọc riêng lẻ đã được thiết lập và sử dụng trong sản xuất các sản phẩm sữa lên men công nghiệp Và để tạo ra hương vị

và kết cấu, bằng cách chuyển đổi protein sữa do các hoạt động phân giải protein của chúng Vị axit nhẹ và tươi mát dễ chịu là đặc điểm của các sản phẩm sữa lên men như sữa chua và pho mát

2.2.4 Quá trình lên men sữa chua từ vi khuẩn Lactic

Sữa tươi, sữa bột đặc, sữa nguyên chất hoặc sữa tái chế đều có thể được sử dụng để làm sữa chua Chất lượng của sữa tươi được sử dụng trong quá trình làm sữa chua là rất quan trọng

Trong sữa tươi, tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng ít càng tốt và nó không chứa vi khuẩn, kháng sinh, enzym hoặc dư lượng hóa chất do quá trình làm sạch và khử trùng dụng cụ hoặc thiết bị được sử dụng để pha sữa

Hàm lượng chất béo và chất khô không béo là hai đặc điểm quan trọng của sữa tươi nguyên liệu Theo kết quả nghiên cứu trước đây, việc tăng nồng độ chất khô của sữa tươi nguyên liệu, đặc biệt là hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa, làm cho cấu trúc khối động ổn định và ổn định hơn Không nên tách biệt các sản phẩm sữa chua truyền thống

Để tăng vị ngọt cho sữa chua, người ra bổ sung đường glucose , saccharose vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng puree trái trái cây đối với những sản phẩm dành cho người ăn kiêng , các nhà sản xuất sử dụng chất tạo ngọt, thông dụng nhất là aspartame Trái cây có các loại như thơm, dâu, táo được bổ sông vào yaourt dưới dạng puree

Hương liệu và chất tạo màu cũng được thêm vào một số sản phẩm sữa chua trong quá trình sản xuất Danh sách các thành phần và chất phụ gia tạo màu được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm, cũng như liều lượng tối đa được đề xuất, có thể thay đổi tùy theo tình hình ở mỗi quốc gia Có thể thêm chất ổn định trong một

số sản phẩm để tạo cho sữa chua có độ sệt khi cần thiết Gelatin, pectin và agar-agar

là những chất ổn định điển hình vì chúng ưa nước và có thể liên kết với nước Thử nghiệm sẽ được sử dụng để xác định loại chất ổn định và số lượng sử dụng thích hợp cho từng sản phẩm

2.2.4.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men sữa chua

Lactose là nguồn năng lượng quan trọng cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn cũng như là chất xúc tác cho một số quá trình tổng hợp Có ba hình thức lên men trong các sản phẩm sữa: lên men rượu, lên men lactic (thông thường) và lên men butyric Sự kết hợp của quá trình lên men chính là các hình thức lên men khác xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua Ngoài ra, mỗi sản phẩm đều có quy trình

2.2.4.3 Cơ chế đông tụ sữa trong sản xuất sữa chua đặc

Axit lactic hỗ trợ quá trình đông tụ của sữa trong quá trình sản xuất sữa chua đặc Bởi vì các micelle casein trong sữa mang điện tích âm, chúng chống lại nhau, khiến chúng tồn tại dưới dạng chất keo

Quá trình lên men tạo ra axit lactic, làm giảm độ pH của sữa Và Cơ sở này được ứng dụng trong quá trình sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH = 4.7 Còn ở sữa chua uống pH = 4.1

2.2.5 Lên men Lactic

Lên men là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo sinh khối (tăng sinh) hoặc thúc đẩy vi sinh vật tạo ra các sản phẩm trao đổi chất (hợp chất sinh hóa), như chuyển đường thành axit, khí, rượu của nấm men hoặc vi khuẩn, hoặc lên men axit lactic trong cơ tế bào trong điều kiện thiếu oxy

Quá trình lên men lactic xảy ra theo một trong hai cơ chế: lên men đồng hình

và lên men dị hình Trong lên men đồng hình thực tế chỉ xuất hiện acid lactic, còn trong lên men dị hình các sản phẩm cuối cùng khá đa dạng: acid lactic, ethanol, acid acetic và CO2 Chỉ có lên men đồng hình là có ý nghĩa về mặt công nghiệp

Trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactose

Đường galactose chuyển hóa thành glucose

Galactose + ATP D Galactose - 1 – phosphate + ADP

Galactose -1 – phosphate D Glucose -1- phosphate

Glucose – 1- phosphate D Glucose -6- phosphate

Glucose -6- phosphate D glucose + H3PO4

Đường glucose chuyển hóa thành axit pyruvic theo chu trình glycolysis của embden – meyrhof

Axit pyruvic tiếp tục chuyển thành axit lactic dưới tác dụng của enzyme tacte dehydrogenase Bên cạnh đó dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic acid pyruvic cũng chuyển hóa thành andehit axetic

2.2.6 Thuộc tính bảo quản của vi khuẩn axit lactic

Sữa và các sản phẩm sữa lên men là cơ chất thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật có thể dẫn đến tình trạng hư hỏng Các đặc điểm được biết đến nhiều nhất

thể hiện hoạt tính kháng khuẩn Quá trình axit hóa sữa bảo vệ sữa chống lại các vi sinh vật gây hư hỏng và sự sinh sôi của mầm bệnh LAB cũng giải phóng các chất chuyển hóa kháng vi sinh vật được gọi là bacteriocins Cả axit và vi khuẩn đều có tiềm năng lớn được sử dụng trong bảo quản thực phẩm, được coi là chất bảo quản tự nhiên an toàn

2.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến lên men Lactic

 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Hoạt động của vi khuẩn lactic chịu ảnh hưởng rất lớn của nhiệt độ Vi khuẩn lactic có một khoảng nhiệt độ rộng để phát triển Hầu hết các vi khuẩn axit lactic có thể phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 15 đến 40 độ C Vi khuẩn ưa nhiệt là những vi khuẩn phát triển mạnh nhất ở nhiệt độ từ 40 đến 45 độ C Vi khuẩn ưa nhiệt là những vi khuẩn phát triển mạnh nhất ở nhiệt độ từ 20 đến 40 độ C

 Ảnh hưởng của pH

pH có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của vi khuẩn lactic, đáng chú ý là hệ thống enzym của chúng Kết quả là, pH có tác động đến sự trao đổi chất của vi khuẩn lactic Độ pH tối ưu cho các chủng vi khuẩn axit lactic khác nhau là khác nhau

 Ảnh hưởng của oxi

Vi khuẩn lactic có thể tồn tại trong nhiều môi trường khác nhau, từ kỵ khí đến vi sinh, tùy thuộc vào sự có mặt hoặc không có của hệ thống enzym oxy hóa khử cytochrome và catalase trong tế bào Mặt khác, vi khuẩn lactic có thể sử dụng oxy phân tử để oxy hóa một số hợp chất vì chúng có hệ thống enzyme oxy hóa FAD (Flavin Adenine Dinucleotide), một hệ thống enzyme peroxidase bên trong

có thể thực hiện các hoạt động thay thế cho hệ thống enzyme Để vận chuyển ion

H +, cần có enzym dehydrogenase, và sau đó oxy được sử dụng làm chất nhận hydro Ở vi khuẩn axit lactic, quá trình oxy hóa xảy ra thường xuyên, dẫn đến việc tạo ra H2O2

 Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu

Màng tế bào vi khuẩn có tính bán thấm Hoạt động trao đổi chất qua màng tế bào phụ thuộc vào hệ enzyme permerase nằm trên màng tế bào và áp suất thẩm thấu

của từng cơ chất có trong môi trường Áp suất thẩm thấu của môi trường tỷ lệ với nồng độ chất khô hòa tan trong môi trường

 Nguồn glucid

Cần sử dụng nguồn carbon của glucose trong môi trường dinh dưỡng như một nguồn carbon trong tế bào vi khuẩn để duy trì sự sống và kiểm soát các hoạt động trao đổi chất Lactose là một nguồn cung cấp glucose đáng kể cho vi sinh vật Lactose thủy phân lactose thành glucose và galactose trong phần lớn vi khuẩn lactic

 Pepton

Trong môi trường sữa đã có sẵn nguồn peptone nhưng do nhu cầu peptone đối với cơ thể vi khuẩn rất cao do đó cần bổ sung peptone từ bên ngoài vào môi trường sữa để đảm bảo lượng peptone đủ để làm tăng tốc độ lên men

 Acid amin

Theo các nghiên cứu, vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có đầy đủ 16 loại acid amin Đối với các vi khuẩn sinh hương, acid amin ngoài việc cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn mà nó còn kích thích sự tạo hương thơm Trong các acid amin, senin có tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều loài

Streptococus

 Vitamin

Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin và do môi trường sữa bên ngoài có nay đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phátt triển của vi khuẩn lactic nên không cần bổ sung thêm từ bên ngoài

 Muối khoáng và các nguyên tố vi lượng

Nhu cầu này không lớn do đó không cần bổ sung thêm từ ngoài vào mà chỉ cần sử dụng những chất có sẳn trong môi trường sữa Trong các loại muối khoáng, P chiếm tỉ lệ cao nhất