Tiểu luận - VI SINH THỰC PHẨM - ĐỀ TÀI - HỆ VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA

 Sữa non colostrums tức phần sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiết sữa củađộng vật có giá trị pH thường thấp hơn và có giá trị thấp hơn khoảng chừng6,0. Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật VSV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Mục lục

1.Giới thiệu chung 4

2 Thành phần sữa chua 4

2.1 Sữa 4

2.1.1 Một số tính chất của sữa bò 4

2.2 Vi sinh vật trong sữa 5

2.2.1 Nguồn gốc hệ vi sinh vật 5

2.2.2 Procaryote 6

2.2.2.1 Vi khuẩn lactic 6

2.2.2.2 Vi khuẩn Coliform 8

2.2.2.3 Vi khuẩn sinh acid butyric 8

2.2.2.4 Vi khuẩn propionic (Giống Propionibacteium) 8

2.2.2.5 Vi khuẩn gây thối 9

2.2.3 Eucaryote 9

2.2.3.1 Nấm men 10

2.2.3.2 Nấm sợi 10

2.3 Thành phần khác 11

3 Cơ chế của quá trình lên men và quy trình sản xuất sữa chua 11

3.1 Cơ chế của quá trình lên men 11

3.1.1 Lên men lactic đồng hình (điển hình) 11

3.1.2 Lên men lactic dị hình: 13

3.2 Quy trình sản xuất sữa chua: 15

3.3.1 Chuẩn hoá: 16

3.3.2 Hiệu chỉnh SNF: 16

3.3.3 Bài khí: 17

3.3.4 Đồng hoá: 17

3.3.5 Thanh trùng: 18

3.3.6 Cấy giống: 18

3.3.7 Lên men: 18

3.3.8 Rót sản phẩm: 18

4 Công dụng của sữa chua 19

5 Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm: 20

5.1 Chỉ tiêu cảm quan của sữa chua 21

5.2.Chỉ tiêu lý hóa của sữa chua 21

5.3 Các chất nhiễm bẩn 21

5.3.1.Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua 21

5.3.2 Độc tố vi nấm của sữa chua 22

5.4 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua: 22

6 Yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng sữa 22

7 Kêt luận 22

8 Tài liệu tham khảo 23

1.Giới thiệu chung

 Sữa là một thực phẩm giàu chất dinh dưỡng Trong sữa có chứa glucid,protein, lipit, một số khoáng chất và vitamin Những hợp chất này rất cần thiết trongkhẩu phần ăn hàng ngày của con người Từ sữa người ta có thể sản xuất ra nhiều loạithực phẩm khác nhau Trong đó sữa chua là một trong những sản phẩm của sữa Nóđược tạo thành nhờ quá trình lên men lactic Chính vì vậy mà yaourt có một vị chuarất đặc trưng Nó thường được bảo quản ở nhiệt độ thấp từ 2 – 40C Các vi khuẩnlactic có trong sữa chua rất có lợi cho quá trình tiêu hoá thức ăn ở cơ thể người.Ngoài các giá trị dinh dưỡng từ sữa, sữa chua còn có chức năng làm chậm quá trìnhlão hoá và kéo dài tuổi thọ cho con người Chính vì vậy mà sữa chua là một sảnphẩm rất phổ biến trên thế giới

 Đôi khi đại đa số chúng ta ai cũng biết làm ra sản phẩm này bằng cách lênmen sữa Nhưng ít có ai biết cụ thể về thành phần của sữa chua cũng như những visinh vật đã tham gia vào quá trình lên men Để làm sáng tỏ hơn xung quanh nhữngvấn đề này nhóm chúng em làm đề tài này với mục địch đó

2 Thành phần sữa chua

2.1 Sữa

Sữa là một chất lỏng sinh lý tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn

để nuôi sống động vật non Từ xưa con người đã biết sử dụng sữa từ các động vậtnuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm quý giá Hiện nay ngành công nghiệpchế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất dựa trên 3 nguồn nguyên liệu chính là:sữa bò, sữa dê và sữa cừu Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu trongngành công nghệ thực phẩm

2.1.1 Một số tính chất của sữa bò

Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do chất béo, protein, và một số chấtkhoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng βcaroten có trong chất béo của sữa Sữa bò có mùi đặc trưng và vị ngọt nhẹ

Giá trị pH của sữa.

 Sữa tươi có giá trị pH trung bình là 6,6

 Sữa non ( colostrums) tức phần sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiết sữa củađộng vật có giá trị pH thường thấp hơn và có giá trị thấp hơn khoảng chừng6,0.

 Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật ( VSV) như nhóm vi khuẩn lactic thì chúng sẽchuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm giá trị pHcủa sữa

Độ chua

Sữa bò tươi có độ chua trung bình là 7oSH (hay 17oTh)

o SH : là ml dung dịch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa và 200ml

nước cất có bổ sung vài giọt Phenolphtalein có đến khi xuất hiện màu hồng bềntrong 20s

o Th: là số mol ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa

và 200ml nước cất có bổ sung vài giọt Phenolphtalein có đến khi xuất hiện màuhồng bền trong 20s

Tỷ trọng sữa.

Tỷ trọng sữa do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định Các chất béo có

tỷ trọng hơn 1g/cm3 Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữacàng thấp Ví dụ: sữa bò tươi có hàm lượng chất béo là 30% và hàm lượng các chấtkhô không béo là 8,1% thì tỷ trọng của sữa là 1,029 g/cm3 ở 15,5oC

2.2 Vi sinh vật trong sữa

2.2.1 Nguồn gốc hệ vi sinh vật

Trong cơ thể động vật sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinhvật Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa ta thườngphát hiện các nhóm vi sinh vật khác nhau Nguồn gốc các vi sinh vật thường xuấtphát từ các nguồn sau:

 Bầu vú động vật cho sữa

 Người và thiết bị vắt sữa

 Thiết bị chứa sữa

 Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa

Hệ vi sinh vật trong sữa và số lượng của chúng trong sữa luôn luôn thay đổi tùythuộc vào mức độ nhiễm VSV trong quá trình vắt sữa Các VSV có thể được thànhhai nhóm chính: procaryote và eucaryote

Bảng1 :Hệ vi sinh vật trong sữa

Nhóm Vi sinh vật trưởng tối ưu Nhiệt độ sinh thanh trùng Nhiệt độ

Procaryote

Vi khuẩn sinh Acid butyric 37°C 115°C /3,2phút121°C /1,2phút

 Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó

chiếm tỷ lệ vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ khác

Lactobacillus caesi: Đây là những trực khuẩn rất ngắn (1,15µm 0,5µm 1,0µm) 0,5µm 1,0µm)  0,5µm 1,0µm)gây lên men chua sữa tự nhiên Hô hấp yếm khí tùy ý Lên men tốt glucoza, maltoza,lactoza tạo trong môi trường 0,8- 1% acid lactic Ở điều kiện bình thường gây chuasữa trong 10- 12 giờ Nguồn nitơ cho vi khuẩn này cần cung cấp là pepton Nhiệt độtối thiểu cho chúng phát triển là 10oC, tối ưu là 35oC và cao nhất là 45oC Chúngthủy phân cazein và gelatin rất yếu

Hình1:Vi khuẩn lactic đồng hình

 Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phẩm từ quá trình chuyển hóa gồm có acid

lactic, acid acetic, Ethanol, khí CO2…Hàm lượng acid lactic thu được không

cao nhiều hơn so với các sản phẩm còn lại Vi khuẩn Leuconostoc: có hình

cầu, trong môi trường acid chúng trở nên dài và nhọn ra, lên men đường tạo

chất thơm như acety, metyleacbimiot hoặc acetoin Điển hình là Leuconostoc

citrovoum dùng để chế men trong sản xuất bơ Leuconostoc dextracicum

kháng nhiệt sản sinh dextran keo từ một số đường

Hình 2: Vi khuẩn lactic dị hình

2.2.2.2 Vi khuẩn Coliform

 Được tìm thấy trong đường ruột hệ tiêu hóa động vật và trong phân Người ta

cũng tìm thấy trong đất, nước hoặc thực vật nhiễm phân có chứa Coliform,

đây là vi khuẩn Gram âm, kỵ khí tùy ý Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu nằm trongkhoảng 30 – 44OC.

 Trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hóa đường lactic tạo acid lactic và

các acid hữu cơ khác, khí CO2, H2, … Chúng cũng phân giải Protein trongsữa tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu Ở nhiệt độ

75OC trong khoảng thời gian 20 giây, vi khuẩn Coliform sẽ bị tiêu diệt.

2.2.2.3 Vi khuẩn sinh acid butyric

Được tìm thấy trong đất, trên thực vật, trong phân,… Do đó, chúng dễ bị nhiễm

vào sữa Là vi khuẩn Gram (+), thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc, Clostridium có khả

năng sinh bào tử Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu ở 37oC Tế bào sinh dưỡng hình que,

tuy nhiên do nội bào tử (endospore) có kích thước lớn hơn chiều ngang của tế bào

sinh dưỡng nên tế bào chứa bào tử thường có hình thoi hoặc hình dùi trống Vi

khuẩn Clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau

như acid butyric, butanol, aceton, khí CO2, H2,… làm thay đổi thành phần hóa học

và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản

2.2.2.4 Vi khuẩn propionic (Giống Propionibacteium)

Được tìm thấy trong dạ cỏ và đường ruột của nhóm động vật nhai lại, trongđất… Chúng có hình cầu, xếp thành đôi hoặc chuỗi, Gram (+), thuộc nhóm kỵ khíkhông bắt buộc Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của vi khuẩn là 30oC

Vi khuẩn Propionic chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, khí

CO2,… làm hư hỏng chất lượng sữa Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một sốloại phô mai như Emmenthal, Gruyère,… Người ta thường sử dụng canh trường

Propionibacteium thuần khiết để tạo ra lỗ hỏng (mắt phô mai) và hương vị đặc trưng

cho sản phẩm Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở

75oC trong thời gian 20 giây

2.2.2.5 Vi khuẩn gây thối

Đó là các loại vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong môitrường sữa Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩmpolypeptyde, peptide và axit amin tiếp tục bị phân hủy tạo NH3, H2S,… làm cho sữa

có mùi khó chịu

Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào Enzymnày xúc tác quá trình thủy phân các chất béo trong sữa và tạo nhiều sản phẩm có mùi

ôi Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là:

 Vi khuẩn hiếu khí như: bacterium fluorescens, Protcus vulgaris, bacillus

subtulis, Bacillus mesentericus.

 Vi khuẩn yếm khí như: bacillus putrificus, Bacillus botilinus.

Ngoài ra còn: Pseudomionas, Brevibacterium, Achromobacter, Alcaligenes,

Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Bacillus sprogenes, Bacillus megatherium… Chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm hiếu khí lẫn kỵ

khí Trong tự nhiên, các vi khuẩn này thường tìm thấy trong phân trong nước hoặc

thức ăn gia súc…Đáng chú ý hơn là loài Pseudomonase fluoescens Các enzym

protease và lipase được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn này rất bền nhiệt Chúng là

nguyên nhân chính gây nên quá trình phân giải protein (Proteolysis) và lipid (Lipolysis), nhanh chóng làm hư hỏng chất lượng sữa

Ngoài hai quá trình thủy phân nói trên, một số vi khuẩn gây thối còn tạo khí(CO2, H2,…) sinh tổng hợp các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ protien.Một số vi khuẩn khác có thể sinh tổng hợp được Protease có chức năng xúc táctương tự như remin làm xuất hiện sự đông tụ casein trong sữa

2.2.3 Eucaryote

Nhóm VSV eucaryote có nhân hoàn chỉnh Nằm trong tế bào chất, nhân đượcbao bọc bởi màn nhân, bên trong là các nhiễm sắc thể lưu giữ thông tin di truyền.Hai đại diện của nhóm eucaryote thường được tìm thấy trong sữa là nấm men vànấm sợi

2.2.3.1 Nấm men

Nấm men (yeasts): là những cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, oval hoặc hình

trứng… Nấm men được tìm thấy trong tự nhiên: trên thực vật, trong đất, nước…

Một số loài nấm men thường gặp trọng sữa như Saccharomycesi cereviae,

Kluyveromyces marxianus, Debaromuces hanseni, Torulopsis lactis condensi…

Nhiều loài nấm men thuộc nhóm kỵ khí tùy ý

Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất.Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trongquá trình bảo quản sữa Các nấm men không phân giải được gluxit thì không được

dùng trong công nghệ sản xuất sữa chỉ riêng có giống Toralopsis thì được ứng dụng

trong công nghệ chế biến bơ Để tăng thời hạn bảo quản của bơ, một số nấm men

thuộc họ Mycoderma có khả năng tạo enzym phân hủy protein, lipit làm cho các sản

phẩm sữa có vị đắng khó chịu

Ở một số địa phương, nấm men được sử dụng trong công nghệ sản xuất các sảnphẩm lên men truyền thống từ sữa Như cộng hòa liên bang Nga, kefir là sản phẩmlên men từ sữa bởi hệ sinh vật gồm vi khuẩn lactic và nấm men Các sản phẩm chínhcủa quá trình lên men ethanol, acid lactic, CO2,… tạo vị chua và nồng đặc trưng chokefir

2.2.3.2 Nấm sợi

Nấm sợi (moulds): có dạng sợi, phân nhánh Trong tự nhiên nấm sợi thường tìm

thấy trong nhiều loại thực phẩm, trên quần áo, sách vở,…trên một số vật liệu vô cơdính bụi như thấu kính, máy ảnh, ống nhòm… Nấm sợi vẫn có thể phát triển, sinhacid và làm mờ các vật liệu này Hầu hết các nấm sợi thuộc nhóm hiếu khí bắt buộc,nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 20oC – 30oC

Dưới đây là một số loại thường nhiễm trong sữa: Penicillium camembertii, P.

roquefiortii, P casei, Geotrichum candiidum, Rihizopus stolonifer,…

Trong số nấm sợi nói trên, vài loài thuộc giống Penicillium được sử dụng trongsản xuất một số loại phô mai Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây nhiều khó khăn trongcông nghiệp chế biến sữa, đặc biệt là sản xuất phô mai và ảnh hương xấu đến chấtlượng sản phẩm

Tuy nhiên, khác với nhóm vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt hầu hết các loài nấmmen và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 75oC trong thờigian từ 10 – 15 giây Vấn đề quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt các qui định về

vệ sinh để tránh hiện tượng tái nhiễm VSV vào sữa sau khi đã qua thanh trùng

2.3 Thành phần khác

• Đường ( glucose, lactose…)

• Chất ổn định : glatin, carboxymethy cellulose

• Chất tạo mùi hương

• Các sản phẩm trái cây: mùi tự nhiên, nhân tạo, màu thực phẩm

3 Cơ chế của quá trình lên men và quy trình sản xuất sữa chua.

3.1 Cơ chế của quá trình lên men

Trong sữa có rất nhiều vi sinh vật nhưng chủ yếu là chủng vi khuẩn lactic và bảnchất của quá trình lên men sữa chua chính là sự lên men lactic

3.1.1 Lên men lactic đồng hình (điển hình)

Lên men lactic đồng hình là quá trình lên men trong đó các sản phẩm axit lactictạo ra chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ axit acetic,

Vì trong vi khuẩn lên men lactic đồng hình không có enzyme cacboxylase cho nênaxit pynivic không phân huỷ nữa mà tiếp tục khử thành axit lactic theo sơ đồ chuyểnhoá dưới đây:

Sơ đồ 2: Glucose

Glucose - 6 – photphatFructose – 6 – photphatFructose –1, 6 – diphotphatPhotpho dioxyaceton Photphoglyceraldehyde

Axit – 1,3 – diphotphoglyceric

Axit pyruvic

Axit lacticCũng có một số tác giả cho rằng lên men lactic đồng hình tiến hành theo hai giaiđoạn :

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

photphoglyceraldehyde kèm theo việc khử pividinnucleotide (PN) để tạo axit

Lên men lactic dị hình là quá trình lên men trong đó ngoài sản phẩm axit lacticcòn tạo ra một lượng đáng kể các sản phẩm phụ như axit acetic, etanol, axitxucxinic, CO2,…

Phương trình chung biển diễn quá trình lên men:

Trong đó, axit lactic chiếm khoảng 40%, axit xucxinic khoảng 20%, rượu êtylic

và axit acetic 10% các loại khí 20% đôi khi không có các khí mà thay vào đó là sựtích luỹ một lượng ít axit foocmic Như vậy, các sản phẩm phụ khác nhau đáng kểtạo thành trong quá trình lên men lactic dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạphơn so với lên men lactic đồng hình

Trong vi khuẩn lên men lactic dị hình không có các enzyme cơ bản của sơ đồEmbden-marehof là aldolase triozophotphatizomerase bước đầu phân giải đườngglucose ở những vi khuẩn này theo con đường pentozophotphat, tức là thông quaglucose-6photphat, 6-photphogluconat và ribulose-5-photphat chuyển thành xilulose-5-photphat, hợp chất này tiếp tục biến đổi thành photphoglyceraldehyde vàacetylphotphat dưới tác dụng của enzyme pentozophotpho xelolase Những vi khuẩn

dị hình thành axit acetic kèm theo sự tổng hợp ATP Acetylphophat được khử thànhetanol thông qua acetyldehyt photphoglyceraldehyde thông qua axit pynivic mà tạothành axit lactic

Có thể tóm tắt như sau:

C6H12O6

Ribuloza -5 –photphatXilulosse – 5 – photphat

Axit xucxinic

 Axit lactic được tạo thành từ axit pynivic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen

từ dehydrase theo phương trình :

CH3COCOOH + dehydrase-H2  CH3CHOHCOOH + dehydrase

 Axit xucxinic tạo thành từ axit pynivic do tác dụng với CO2 và tiếp theo là sựtiếp nhận hydrogen từ dehydrase theo phương trình sau:

 Etanol và axit acetic tạo thành nhờ men aldehydrase từ acetaldehyde theophương trình:

 Việc sinh ra các khí liên quan đến điều kiện yếm khí tỉ lệ các hợp chất phụsinh ra phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng và các loại vi khuẩn lactic

 Theo quan điểm tiến hoá sinh lý trong vi sinh vật học người ta cho rằng lênmen lactic đồng hình là hướng tiến hoá độc lập của lên men dị hình

3.2 Quy trình s n xu t s a chua: ản xuất sữa chua: ất sữa chua: ữa chua:

Sữa nguyên liệu