BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN VI SINH VẬT HỌC Đề tài : ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA GVHD : T.S Biền Văn Minh Huế, tháng 05 năm 2017 MỤC LỤC Phần I Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Nội dung đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu Phần II Nội dung nghiên cứu 2.1 Vài nét khái quát sữa chua 2.1.1 Tác dụng sữa 2.2 Ứng dụng loại vi sinh vật sản xuất sữa chua 2.2.1 Vi khuẩn lactic lên men sữa chua 2.2.2 Cơ chế lên men lactic 2.3 Quy trình sản xuất sữa chua Phần III Kết luận đề nghị Tài liệu tham khảo Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lí chọn đề tài Ngày thực phẩm nhiễm bẩn vấn đề nóng sống người, việc chọn thức ăn quan trọng chúng ta, thực phẩm bẩn tích tụ lâu ngày gây nên nhiều bệnh tật đáng kể cho người, làm khó tiêu, gây chướng bụng, Với tình trạng việc sử dụng nắp sữa chua điều độ sau bữa ăn làm cho ruột dễ tiêu hóa thức ăn bên cạnh sữa chua có tác dụng tốt đến khơng ngờ như: tạo cảm giác ngon miệng, trì thể trạng lí tưởng, bình thường hóa chức ruột, sữa chua tạo nên trình lên men Lactic chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật điều kiện yếm khí Sự lên men lactic biết đến ứng dụng lâu đời dân gian như: lên men chua rau quả, làm sữa đơng, làm sữa chua Để tìm hiểu rõ tác dụng sữa chua vi khuẩn Lactic lên men sữa chua chế hoạt động vi khuẩn lactic em định chọn đề tài: “ Ứng dụng vi sinh vật sản xuất sữa chua ” để nghiên cứu 1.2 Mục đích đề tài - Biết khái quát loại sữa chua tác dụng sức khỏe người - Ứng dụng vi sinh vật sản xuất sữa chua đặc biệt vi khuẩn Lactic - Biết chế lên men Lactic ứng dụng chúng vào quy trình sản xuất sữa chua phục vụ cho đời sống người 1.3 Nội dung đề tài - Vài nét khái quát sữa chua - Tác dụng sữa - Ứng dụng loại vi sinh vật sản xuất sữa chua - Vi khuẩn lactic lên men sữa chua - Cơ chế lên men lactic - Quy trình sản xuất sữa chua 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết thực tiễn cách thu thập xử lí số liệu, điều tra quan sát, tham khảo nguồn tài liệu vi sinh vật sản xuất sữa chua II NỘI DUNG 2.1 Vài nét khái quát sữa chua Sữa chua sản phẩm lên men sữa lỏng để chua ngẫu nhiên tác động nhiều vi khuẩn sinh acid lactis khác nhau, số lượng nhiều vi khuẩn gây thơm việc cấy vào sữa đun nóng giống vi khuẩn thiết Sảm phẩm sữa chua phân loại sau: - Sữa chua dạng ‘set type’ : Là sản phẩm có cấu trúc gel mịn, trình sản xuất sữa chua truyền thống sữa nguyên liệu sau xử lí cấy giống rót vào bao bì Q trình lên men diễn bao bì làm xuất khối đông cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm - Sữa chua dạng khuấy ‘stirres type’: Khối đông xuất sảm phẩm sau trình lên men bị phá hủy phần khuấy trộn học Trong trình sản xuất sữa chua dạng này, sữa nguyên liệu xử lí vàcấy giống lên men thiết bị chuyên dùng, trình làm lạnh rót sản phẩm vào bao bì Sữa chua dạng khơng có dạng gel mịn dạng ‘set type’ - Sữa chua dạng lạnh đông ‘frozen type’ : Sản phẩm có dạng tương tự kem Q trình lên men sữa thực thiết bị chuyên dùng, hỗn hợp sau lên men đem xử lí lạnh đơng để tăng độ cứng cho sản phẩm đóng gói - Sữa chua dạng đặc ‘concetrate yoghurt’ : Quy trình sản xuất bao gồm công đoạn quan trọng lên men sữa, đặc, làm lạnh bao gói sản phẩm - Sữa chua uống ‘drink yoghurt’ : Khối đông xuất sản phẩm sau trình lên men bị phá hủy hồn tồn Sản phẩm có dạng lòng , sử dụng người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt sau trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn phương pháp đồng hóa để phá vỡ cấu trúc gel khối đông làm giảm độ nhớt cho sản phẩm 2.1.1 Tác dụng sữa chua Sữa chua có tác dụng hữu hiệu sức khỏe nhờ có chứa hai thành phần Lactobacillus Acidophilus Bifido Bacterium Chúng giúp tạo cân bồi bổ cho vi khuẩn tốt hữu có sẵn ruột Sữa chua có chứa lượng chất lactose Các thành phần có sữa chua giúp giảm thiểu vi khuẩn có hại cho đường ruột Ngồi ra, sữa chua tự sản sinh loại kháng sinh riêng làm chậm trình phát triển vi khuẩn có hại Chính nên có chức quan sau: - Duy trì thể trọng lý tưởng: Do sữa chua có chứa nhiều canxi, chất xúc tác hiệu giúp thể đốt cháy lượng mỡ thừa nhanh - Tạo cảm giác ngon miệng: Tiêu thụ tối thiểu 250mg sữa chua/ngày giúp tăng cường vitamin B, sinh tố giúp trì cảm giác ngon miệng Ở trẻ kén ăn, sữa chua kích thích trẻ ăn nhiều hơn, nhờ sữa chua có tác dụng tiêu hóa đường lactose giúp trẻ dung nạp thức ăn tốt - Tăng cường tuổi thọ: Những người tiêu thụ sữa chua lần/tuần tăng tuổi thọ cao so với người ăn lần/tuần Những vi khuẩn có sữa chua giúp ngừa viêm khớp - Bình thường hóa chức ruột: Các vi khuẩn có lợi sữa chua giúp bình thường hóa chức ruột sau bị tổn thương thuốc trụ sinh Sữa chua chứa lượng lactose, điều kiện tốt cho có vấn đề tiêu hóa tiêu thụ sản phẩm làm từ bơ, sữa - Giảm nguy mắc bệnh sâu trẻ em : Một nghiên cứu nhà khoa học Nhật Bản cho biết, thường xuyên ăn sữa chua giảm nguy mắc bệnh sâu trẻ em So với đứa trẻ ăn sản phẩm chế biến từ sữa lần tuần, nguy mắc bệnh sâu đứa trẻ ăn sản phẩm chế biến từ sữa lần tuần giảm xuống 22% Những khám phá nghiên cứu đăng Tạp chí “ Nha khoa” Trong kết phân tích sản phẩm chế biến từ sữa phòng bệnh sâu trẻ em, nhà khoa học phát hiện, bơ, mát sữa hiệu rõ rệt, ăn nhiều sữa chua lại có tác dụng bảo vệ cho trẻ nhỏ Ngun nhân sữa chua lại có tác dụng giảm nguy sâu đến chưa rõ ràng, nghiên cứu cho rằng, sữa chua có chứa protein, protein gắn kết bề mặt để ngăn chặn cơng có hại axit, khiến canxi phosphate men phân hủy Các nhà khoa học lấy cho vào sữa chua, kết nhận thấy, sữa chua có khả ngăn ngừa tượng sâu Trong nghiên cứu nhất, nhà khoa học Nhật Bản tiến hành điều tra 2000 trẻ em có độ tuổi tuổi, tiến hành điều tra thói quen dùng thực phẩm Các nhà khoa học tiến hành kiểm tra đánh giá tình trạng đứa trẻ Kết phát hiện, sữa chua ngăn ngừa bệnh sâu tồn mối quan hệ rõ rệt, sản phẩm chế biến từ sữa khác khơng có kết Các nhà khoa học nói: “ăn nhiều sữa chua giảm bớt lỗ sâu trẻ em” 2.2 Ứng dụng vi sinh vật sản xuất sữa chua 2.2.1 Vi khuẩn lactic lên men sữa chua Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae Acid lactic phát vào năm 1780 nhờ nhà hó học Sheele người Thụy Điển Ở sữa chua, acid lactic thừa nhận sản phẩm trình lên men vào năm 1847 Các chủng vi khuẩn thuộc nhóm có đặc điểm sinh thái khác đặc tính sinh lí tương đối giống Nhóm vi khuẩn lactic bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc Ngày người ta bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic chủng vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium Đặc điểm phân loại vi khuẩn Lactic  Đặc điểm chung: Vi khuẩn Lactic vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử, không di dộng, hơ hấp tùy tiện ( kị khí hiếu khí ) khơng chứa men hơ hấp xitoccrom va catalaza Chúng thun nhận lượng nhờ trình phân giải Hydrate cacbon sinh axit lactic, sinh sản hình thức phân đơi tế bào  Phân loại vi khuẩn Lactic: Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn Lactic thành hình cầu hình que Kích thước chúng thay đổi tùy lồi Các chủng lên men đồng hình: - Streptocoscus lactis - hình cầu, kết đơi chuỗi ngắn, ưa ấm, nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng 30-350C, điều kiện làm cho sữa đông tụ sau 10-12 Trong mơi trường tích tụ 1% axit lactic Nhiệt độ tối thiểu 10 0C, tối đa 40-450C Một vài chủng sinh tổng hợp nizin Str lactic sử dụng rộng rãi chế biến sản phẩm sữa chua, bơ chua, phomat Chúng làm đơng tụ sữa thành hạt đặc nhẵn Hình Vi khuẩn Streptocoscus - Str cremosis - Hình cầu, kết thành chuỗi dài, ưa ấm, tạo thành axit Khoảng nhiệt độ sinh trưởng 100C tới 36-380C, thích hợp 250C Dùng giống khởi động với Streptocoscus khác Một số chủng sinh bacterioxin: diplocoxin Hình Vi khuẩn Str cremosis - Str termophilus - Chuỗi hình cầu dài, phát triển mạnh 40-450C Tích tụ môi trường khoảng 1% axit, sử dụng với Lactobacillus chế biến sữa chua phomat - Lactobacillus blugaricus - hình que lớn ( đơi dạng hạt ), thường kết chuỗi dài Không lên men Saccarozơ Vi khuẩn ưa nhiệt, nhiệt độ thích hợp cho phát triển 40-450C, tối thích 15-200C Tạo nhiều axit, tích tụ sữa tới 2,5-3,5% axit lactic, dùng sản xuất sữa chua Địa Trung Hải, Cumic - L casei hay gặp dạng chuỗi dài ngắn khác nhau, tích tụ 1,5% axit mơi trường Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng 30-350C Trực khuẩn dùng việc làm phomat Hình Vi khuẩn L casei - L acidophilus - Vi khuẩn ưa nhiệt, nhiệt độ tối thiểu 200C, nhiệt độ thích hợp 30400C Trong sữa, trực khuẩn tích tụ tới 2,2% axit Sinh bacterioxin, ức chế vi khuẩn gây bệnh dường ruột Một số chủng sinh màng nhày, L acidophilus dùng sản xuất sản phẩm sữa acidophin - L delbrueckii - Trực khuẩn ưa nhiệt, đứng riêng rẽ kết thành chuỗi dài, ngắn Khơng lên men lactozơ, khơng thấy có mặt sữa Nhiệt độ cho phát triển: tối thiểu 20oC, thích hợp 45-500C Trong chất, tạo 2,5% axit, sử dụng sản xuất bánh mỳ sản xuất axit lactic Hình Vi khuẩn L delbrueckii 10 - L Plantarium - Trực khuẩn không lớn, kết đôi thành chuỗi Nhiệt độ tối thích 300C, tích tụ 1,3% axit Dùng cho muối chua rau thức ăn ủ xanh cho gia súc Các chủng lên men dị hình: - Lactobacillus brevis : Thấy có mặt chủ yếu dưa chua bắp cải dưa chuột Lên men Saccarozơ tích tụ 1,2% axit lactic Ngồi thấy axit axetic, rượu etylic, CO2 Trực khuẩn làm rau muối chua có mùi vị dễ chịu Hình Vi khuẩn Lactobacillus brevis - Streptococus diacetilactis, Str citrovorus, sản phẩm tạo loài ngồi axit lactic CO2 có chất tạo mùi ( este, diaxetyl, ) Nhiệt độ thích hợp cho phát triển vi khuẩn 25-300C Chúng có khả lên men muối axit xitric 2.2.2 Cơ chế lên men lactic Lên men lactic chuyển hóa kị khí đường thành axit lactic nhờ nhóm vi khuẩn gọi vi khuẩn lactic Có hai dạng len men lactic lên men đồng hình lên men dị hình - Lên men đồng hình (còn gọi lên men điển hình) cho sản phẩm chủ yếu axit lactic (80-90%) nhỏ sản phẩm phụ khác C6H12O6 = 2CH3CHOHCOOH 11 ( Glucozơ) ( Axit lactic ) - Lên men dị hình ( gọi lên men khơng điển hình ) cho sản phẩm axit lactic số lượng lớn sản phẩm phụ khác (trước hết axit lactic, sau rượu etylic, CO2 axetoin (CH3CHOHCOCH3), diaxetyl (CH3COCOCH3) Diaxetyl có mùi dễ chịu, vậy, với liều lượng tạo thành thích hợp làm cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng - Tương ứng với hai dạng lên men ta có hai nhóm vi khuẩn lactic: Nhóm vi khuẩn lên men đồng hình nhóm vi khuẩn lên men dị hình Phụ thuộc vào điều kiện ni cấy( Nhiệt độ, PH, độ thơng khí, ) đặc tính sinh sản phẩm nhóm chuyển sang nhóm Vì khơng nên phân định ranh giới chặt chẽ hai nhóm vi khuẩn Lactic + Quá trinh chuyển hóa Glucozơ đến axit pyruvic ( CH3COCOOH) vi khuẩn lactic đồng hình xảy vi khuẩn kị khí khác, cung nấm men rượu theo đường ( glycoziz) Tiếp theo, vi khuẩn khơng có enzyme pyruvatdecacboxylaza, aixit pyruvic không bị phân giải mà chất cuối nhận điện tử ( H+) Axit pyruvic tác dụng tương tác với NADH2 thành chất nhận điện tử tạm thời tách oxy hóa phophogyxerinaldehyt thành axit phophoglyxerinic Như vậy, axit pyruvic khử thành axit lactic, NADH2 bị oxy hóa NAD Phản ứng oxy hóa-khử nyaf xúc tác enzyme lacticodehydrogenaza biểu thị phương trình: CH3COCOOH + NADH2 = CH3CHOHCOOH + NAD + Sự biến đổi glucozơ vi khuẩn lên men dì hình xảy khác với vi khuẩn lên men đồng hình Ở vi khuẩn dị hình khơng có enzyme aldolaza làm thay đổi đường chuyển hóa Glucozơ Sau photphoryl, đường bị oxyl hóa (lấy điện tử H+ ) bị khử CO2 (decacboxyl) vào đường pentozophotphat Cuối cùng, enzyme phophoxetalaza tham gia vào biến đổi thành aldehytphotphoglyxerin Chất giống vi khuẩn lên men đồng hình chuyển hóa thành axit pyruvic Sau lại khử tiếp thành axit lactic Axetylphotphat bị khử photphoryl (dephotphoryl) thành axit axetic khử 12 thành rượu etylic (qua andehyt axetic) Chất nhận điện tử cuối theo đường axit pyruvic aldehyt axit - Sơ đồ lên men Lactic đồng hình: 2.3 Quy trình sản xuất sữa chua - Quy trình sản xút sữa chua cơng nghiệp: 13 - Quy trình sản xuất sữa chua nhà: Sữa đặc có đường 14 Khuấy lon nước sôi + 1,5 lon nước nguội hủ T= 60-700C Khuấy Chiếc hủ Ủ t= 3h Bảo quản lạnh Sữa chua - Nguyên liệu chuẩn bị dịch sữa đưa vào lên men: + Để sản xuất sữa chua người ta cần chọn loại sữa có chất lượng cao, làm sữa tươi, sữa tách béo, sữa bột ( cần phải hồn ngun ) Sữa cần tiêu chuẩn hóa 40 0C, ly tâm: Độ chua không 200T, chất béo khoảng 0,5-3%, hàm lượng chất khô không besolowsn 8,2% Đối với sữa Yaourt đặc không cần thêm chất ổn định Sữa chua hoa thêm chất ổn định, sữa chua lỏng để uống thiết phải có liều lượng 0,1-0,5% Chất ổn định thường gelatin, pectic, thạch chất ổn định có tác dụng ngăn chặn trình tách nước sữa chua thành phẩm, tăng độ nhớt + Khả đông tụ sữa giảm lượng ion điện tích dương thiếu ( chủ yếu la Ca2+), thêm CaCl2 với liều lượng 0,002-0,04% số thời điểm năm Với sữa chua hoa cần thêm đường Saccarozơ Glucozơ, thường dùng mứt hoa có 50% Saccarozơ + Nguyên liệu làm sữa chua cần phải làm đồng hóa, nhằm giảm kích thước cầu mở, phân phối đồng đều, tránh tượng lên cầu mỡ, làm cho sữa chua mịn đồng dịch sữa chua đồng hóa 60-70 0C Tiếp theo dịch sữa chua thanhtùng 90-950C phút nhằm diệt vi sinh vật, tăng khả hydrate hóa Casein ( giữ nước tốt hạn chế tách nước, quyện sữa mịn, chắc) + Cuối làm nguội xuống 40-450C để chuẩn bị lên men - Chuẩn bị giống sản xuất Phần III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ  KẾT LUẬN - Từ nghiên cứu giúp cho ứng vi sinh vật thích hợp sản xuất sữa chua - Biết lợi ích sữa chua sức khỏe để sử dụng cách - Biết tầm qua trọng vi khuẩn lactic lên men sữa chua, chế lên men quy trình làm sữa chua từ người tự làm sữa chua nhà để phục vụ cho nhu cầu - Củng cố nâng cao kiến thức cho sinh viên trình học tập nghiên cứu loại vi sinh vật ứng dụng sản xuất sữa chua  ĐỀ NGHỊ - Chúng ta niên tìm hiểu, nghiên cứu nhiều loại vi sinh vật ứng dụng sản xuất sữa chua, quy trình sản xuất sữa chua chua để nâng cao giá trị dinh dưỡng sữa chua đồng thời tạo nên loại sữa chua mang hương vị đặc trưng Việt nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Biền Văn Minh, Giáo trình Vi sinh vật học, NXB Đại học Huế, 2006 Lê Xuân Phương, Vi sinh vật công nghiệp, NXB xây dựng, 2001 Lương Đức Phẩm, Công nghệ lên men, NXB Giáo dục Việt Nam, 2010 Internet: http://tailieu.vn/doc/bao-cao-nhom-ung-dung-vi-sinh-vat-trong-sanxuat-sua-chua-1270576.html Internet: http://tailieu.vn/doc/cong-dung-cua-sua-chua-406362.html  ... trưng Vi t nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Biền Văn Minh, Giáo trình Vi sinh vật học, NXB Đại học Huế, 2006 Lê Xuân Phương, Vi sinh vật công nghiệp, NXB xây dựng, 2001 Lương Đức Phẩm, Công nghệ lên men,... hai dạng lên men ta có hai nhóm vi khuẩn lactic: Nhóm vi khuẩn lên men đồng hình nhóm vi khuẩn lên men dị hình Phụ thuộc vào điều kiện ni cấy( Nhiệt độ, PH, độ thơng khí, ) đặc tính sinh sản... Chúng có khả lên men muối axit xitric 2.2.2 Cơ chế lên men lactic Lên men lactic chuyển hóa kị khí đường thành axit lactic nhờ nhóm vi khuẩn gọi vi khuẩn lactic Có hai dạng len men lactic lên men