TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  MÔN: VI SINH THỰC PHẨM BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ: QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC ỨNG DỤNG VÀO LÊN MEN SỮA CHUA GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Hải LỚP 56.TP2 Nguyễn Thị Hồ Nguyên Hoàng Thanh Phong Đặng Thị Thiên Phú Lê Hồng Phúc Lê Thị Bích Phương Chủ Đề : Vi khuẩn Lactic ứng dụng chúng sữa chua Lời nói đầu Chúng ta biết nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng sữa Trong sữa có chứa nhiều chất dinh dưỡng glucid, protein, lipid, khoáng, vitamin,…Những hợp chất có lợi, cần thiết cho sức khỏe tăng trưởng, phát triển người loài động vật Là nguồn thực phẩm quan trọng, nên sản phẩm từ sữa đa dạng hóa phơ mai, bơ, sữa lên men yaourt, kefir (Chú thích: Kefir thực phẩm vừa lên men lactic nhờ vi khuẩn ưa ấm lactic vừa lên men rượu nhờ nấm men, giàu Enzim với vi khuẩn có lợi, giúp bạn cân hệ tiêu hóa),… sản phẩm truyền thống có từ lâu trước sản phẩm đại sản xuất theo dây chuyền công nghiệp sữa tươi trùng, tiệt trùng, sữa nguyên kem, sữa bột, sữa gầy, sữa cô đặc,…Tất nhằm nâng cao chất dinh dưỡng bảo quản sữa tốt Trong sữa chua thực phẩm quan tâm hàng đầu, xem dạng thực phẩm chức chứa vi khuẩn probiotic có lợi cho sức khỏe người, sữa chua dùng mỹ phẩm làm đẹp, thuốc chữa bỏng gia vị chế biến ăn tuyệt vời mà biết, Đôi đại đa số biết làm sản phẩm yaourt cách lên men sữa Nhưng biết cụ thể thành phần vi sinh vật tham gia q trình lên men Trong nhóm làm lên men lactic v A/ Khái quát chung vi khuẩn lactic I/ Đặc điểm chung vi khuẩn lactic   Vi khuẩn lactic vi khuẩn lên men thuộc họ lactobacterium, vi khuẩn G(+) Vi khuẩn lactic trực khuẩn cầu khuẩn, đa số không sinh bào tử          Đa số chúng lên men mono disaccharide, số không lên men saccharose, số khác không lên men đường maltose Vi khuẩn lactic có dạng hình cầu, hình oval hình que, đường kính dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5-1,5 μm, tế bào hình cầu xếp thành cặp chuỗi có chiều dài khác Kích thước tế bào trực khuẩn lactic từ 1-8 μm, trực khuẩn thường đứng riêng lẻ kết thành chuỗi Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease, chúng phân hủy protein sữa tới peptide acid amin Một số loại có khả tạo màng nhầy Vi khuẩn lactic có khả sản sinh chất kháng khuẩn gọi bacteriocin ứng dụng nhiều y học bảo quản thực phẩm Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu C Hô hấp tùy tiện Không di động Sản sinh hình thức phân đơi tế bào II Phân loại 1/Xét theo hình thái cấu trúc vi khuẩn lactic chia hai nhóm - Liên cầu khuẩn lactic : Tế bào hình tròn, oval, thường xếp thành đôi thành chuỗi Nhiệt độ phát triển tối ưu 30-350C ứng dụng nhiều sản xuất sữa chua, bơ, mát - - Trực khuẩn lactic : Chúng đứng riêng lẻ kết thành chuỗi gồm ba nhóm nhỏ trực khuẩn ưa nhiệt (nhiệt độ tối ưu 40-45 độ C), nhóm trực khuẩn ưa ấm (nhiệt độ tối ưu khoảng 30 độ C) nhóm Beta bacterium 2/ Xét theo cách thức lên men - Vi khuẩn lactic chia thành hai nhóm :  Vi khuẩn lactic lên men đồng hình  Vi khuẩn lactic lên men dị hình III Hoạt động sinh hóa, trao đổi chất vi khuẩn lactic - - - - Đó trình lên men lactic, diễn tế bào vi khuẩn Đường đưa vào bên tế bào vk nhờ chế vận chuyển đặc trưng màng tế bào (đường đơn glucose vào thẳng chu trình chuyển hóa, đường đơi hay dạng đường khác bị thủy phân thành monosaccharide sau vào chu trình chuyển hóa), phân tử đường vào chu trình chuyển hóa khác cuối cho sản phẩm acid lactic, acid acetic, CO2,… Dựa vào sản phẩm tạo thành trình lên men, chia làm hai nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình hay vi khuẩn lactic lên men dị hình  Lên men lactic đồng hình: Quá trình lên men tạo acid lactic theo chu trình EMP Trong tế bào vi khuẩn lên men lactic đồng hình có đủ enzyme carboxylase, pyruvate khơng bị phân giải sâu hơn, mà thay vào nhận hydro tách chuyển tới pyruvate để tạo thành acid lactic Lượng acid lactic tạo thành chiếm 90% sản phẩm, phần nhỏ pyruvate lại bị khử cacbon chuyển thành acid acetic, ethanol, CO2 acetone,… C6H12O6 → CH3-CO-COOH → CH3-CHOH-COOH + Năng lượng (glucose) (acid lactic)  Lên men lactic dị hình: Xảy vi khuẩn lactic khơng có đủ enzyme chu trình EMP (andolase trizaphosphattizomeras), Xilulose-5-phosphate tạo thành theo đường pentophotphat(PP), có sản phẩm phụ khác như: axit axectic, etanol, CO2 Các sản phẩm phụ tương tác với tạo thành ester có mùi hương Lượng sản phẩm phụ trình lên men dị hình lactic sau: acid lactic chiếm 40% (thấp nhiều so với lên men lactic đồng hình), acid sucxinic chiếm 20%, ethanol chiếm 10%, acid acetic chiếm 10% khoảng 20% lại loại khí -Vi khuẩn lactic sinh trưởng nhiệt độ tầm trung từ C, pH từ 4,5-4,8 =>Tóm lại vi khuẩn lactic nhận lượng từ trình phân giải đường tạo acid lactic B/ Vi khuẩn Lactic ứng dụng chúng chế biến sữa chua (yaourt) Trong thực phẩm việc lên men lactic khơng nhằm mục đích bảo quản nhằm chống làm hư hỏng sản phẩm tác dụng tạo hương tính chất đặc trưng cho sản phẩm Nhắc đến sữa lên men lactic có nhiều ứng dụng dụng đặc biết khác khả tạo vị, tạo mùi thơm khuẩn Leuconostoc để sản xuất bơ sữa, phomat … Đặc biệt hết mà nhắc đến chủ đề khả đông tụ khuẩn Streptococcus lactic để sản xuất sữa chua I/ Tổng quan sản phẩm sữa chua -Sữa chua lên men (hay gọi yaourt) sản phẩm phổ biến giới Là sản phẩm bơ sữa sản xuất vi khuẩn lên men sữa (cụ thể vi khuẩn lactic) -Sữa chua sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khử chất béo trùng vi khuẩn gây bệnh phương pháp tiệt trùng Pasteur nhiệt độ 80-90 °C - Nguyên tắc làm sữa phát triển vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh, casein sữa bị đông tụ.Sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt có mùi thơm ngon Quá trình sữa chua người ta sử dụng chủng vi khuẩn lactic đồng hình dị hình Vi khuẩn lactic đồng hình lên men nhanh làm giảm pH, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm tạo mùi thơm đặc trưng sữa -Nó có số đặc điểm sau:  Trạng thái: Sữa chua đồng nhất, mịn, sệt, khơng vón cục, khơng tách lớp  Mùi: Có mùi thơm đặc trưng sản phẩm lên men nhờ có mặt hợp chất acid lactic, acid acetic,…  Vị: Sữa chua có vị chua acid lactic, vị nhẹ đường vị béo lipid sữa chua  Màu sắc: Sữa chua thường có màu trắng ngà màu đặc trưng hương liệu bổ sung - Hiện có nhiều loại sữa chua khác như, dựa vào cấu trúc mùi vị mà sữa chua phân loại sau:  Sữa chua truyền thống  Sữa chua dạng khuấy  Sữa chua uống hay sữa chua lỏng  Sữa chua lạnh đông  Sữa chua cô đặc - Dựa vào hàm lượng chất béo sản phẩm, theo WHO/FAO chia làm ba nhóm chính:  Sữa chua gầy: Hàm lượng chất béo 3% II/ Quá trình lên men sữa chua Nguyên liệu Ageing men Ủ - Phối trộn Gia nhiệt Đồng hóa1 làm lạnh trùng Đồng hóa hạ nhiệt Cấy Làm lạnh Bồn rót Đóng gói, dán nhãn Nguyên liệu: Nếu nguyên liệu sữa bột khơng đường thêm đường để đạt nồng độ 8-10% - Phối trộn: Bột, đường, sữa, bơ, chất ổn định phối nhiệt độ 45 độ C để trình hòa tan đồng - Gia nhiệt: nâng nhiệt độ lên 60 độ C cho thích hợp q trình đồng hóa - Đồng hóa 1: thực máy đồng hóa tạo áp suất cao khoảng 200 bar hệ thống bơm pitton để phá vỡ hạt béo nguyên liệu phân tán chất khác tạo thành hỗn hợp đồng - Làm lạnh: Dòng sữa chua cho qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng vĩ có nước lạnh bên ngồi để nhiệt độ độ C Dẫn đến bồn ageing - Ageing: Sữa để yên bồn 1-2 giờ, độ C - Thanh trùng: Biện pháp xử lí nhiệt nhằm tiêu diệt vi sinh vật, tăng khả hydrat hóa casein Nâng nhiệt lên 95 độ C phút, sau làm nguội đến nhiệt độ lên men 40-50 độ C - Đồng hóa 2: 95 độ c, 200 bar - Hạ nhiệt: tới nhiệt độ thích hợp trình lên men vi khuẩn lactic (43 độ C) - Cấy men: men sử dụng giống vi khuẩn lactobacillus bulgaricus Streptococcus thermophilus Sữa sau hạ nhiệt xuống 43 độ C, pH= 4,4-4,5 lúc lên men từ bồn men bơm vào bồn cấy men Lượng men bơm vào chiếm 5% tổng khối lượng sản phẩm - Ủ: 43 độ C, 4-5h, pH ủ khoảng 4,7-4,8 Ủ nhằm mục đích tạo đủ điều kiện thích hợp cho q trình lên men chuyển hóa đường lactose thành acid lactic - Làm lạnh: 15 độ C hạn chế trình lên men - Bồn rót: Sau làm lạnh, sữa chuyển sang bồn rót để chuẩn bị đóng gói - Đóng gói, dán nhãn: cuộn nhựa tiệt trùng 115 độ C, đem dập khn chuyển đến bồn rót Sữa chua rót vào dán nhãn Bảo quản 0-5 độ C trước xuất xưởng *Lên men - Chuẩn bị chủng vi sinh vật:  Chủng bao gồm Sreptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus, tỉ lệ thường 1:1 1:2 Thời gian phải tuân thủ nghiêm ngặt lẽ cấy trở lại dễ bị nhiễm  Khi dùng chuẩn bột thương mại người ta cấy chuyển tiếp vài lần để tăng hoạt tính chủng để rút ngắn thời gian lên men sản xuất  Thông thường, từ chủng bột người ta cấy lần 1- chủng đầu, cấy tiếp lần 2, chủng thứ hay chủng trung gian cấy lần 3- chủng sử dụng  Thời gian cấy 8-10h, 6-8h lần khoảng 3-4h -Lên men  Thời gian lên men phụ thuộc vào yếu tố loại vi khuẩn, lượng chủng… kéo dài từ đến 20h  Giữ nhiệt độ đúng, ổn định Trong trình lên men, vi khuẩn phát triển nhanh lên men lactoza thành acid lactic Các vi khuẩn chất thơm cho sản phẩm diaxetyl, acid axetic, propionic,…  Nhiệt độ thích hợp cho phát triển loại vi khuẩn theo tỉ lệ 1:1 từ 43-45 độ C  Để thỏa mãn nhu cầu độ chua hương thơm cho yaourt  Để sản phẩm có độ chua nhẹ thơm: dùng tế bào vi khuẩn Strepcoccus giai đoạn trẻ, mơi trường lên men có độ axit thấp  Sản phẩm có độ acid cao, dùng tế bào Streptococcus già dùng Lactobaccillus  Lactobacillus bulgaricus phát triển 45-50 độ C, mơi trường có độ acid cao  Sreptococcus thermophilus phát triển tốt 50 độ C, phát triển mơi trường có độ acid thấp L.bulgaricus  Đây hai loài vi khuẩn đặc trưng sử dụng sản xuất sữa chua  Sử dụng hỗn hợp cho kết sinh acid lactic tốt sử dụng riêng loài  Giai đoạn đầu trình sản xuất, pH sữa thích hợp cho lồi Stretococcus hoạt động chiếm ưu thế, trình lên men lactic bắt đầu  Lactobacillus có chứa enzim phân giải protein nên có khả phân tách số acid amin từ casein, kích thích phát triển Streptococcus, làm cho độ acid tăng lên  pH sữa thay đổi Streptococcus khó phát triển, Lactobacillus chiếm ưu III/ Cơ chế lên men Trong sản phẩm lên men từ sữa, người ta nhận thấy có dạng lên men chính: lên men rượu, lên men lactic ( thường gặp), lên men butyric Nhưng ta nghiên cứu lên men lactic chủ đề nội dung 1/ Lên men lactic ? -Lên men lactic: trình lên men chủ yếu sản phẩm sữa chua Dựa vào thành phần sản phẩm lên men mà người ta chia thành: lên men lactic điển hình lên men lactic khơng điển hình - Trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactase Enzim galactase + Lactose Glucose + galactose - Đường galactose sinh chuyển hóa thành đường glucose + Galactose + ATP + Galactose – – phosphate + Glucose – – phosphate + Glucose – – phosphate Galactose – – phosphate + ADP Glucose -1 –phosphat Glucose – – phosphate Glucose+ H3PO4 - Sau glucose chuyển hóa thành acid pyruvic - Tiếp tục acid pyruvic tiếp tục chuyển thành acid lactic đưới tác dụng enzyme lactase dehydrogenase CH3 CH3 Enzim lactase dehydrogenase C O HC COOH OH COOH Acid pyruvic Acid lactic - Bên cạnh đó, tác dụng enzyme decarboxylase vi khuẩn lactic, acid pyruvic chuyển thành andehyt acetic CH3 CH3 Enzim lactase dehydrogenase C O COOH Acid pyruvic CH O H andehyt acetic 2/ Cơ chế đông tụ sữa đặc -Acid lactic đóng vai trò quan trọng đơng tụ sữa q trình sản xuất sữa chua đặc -Bình thường casein sữa tích điện âm nên chúng đẩy điều làm cho casein tồn dạng keo (Casein tên nhóm protein chủ yếu sữa Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26 g cho lít sữa) - Acid lactic tạo từ trình lên men làm giảm pH sữa, pH sữa pI ( pI điểm mà điện tích protein = 0, protein đặc tính sinh hóa chúng có xu hướng tạo tủa) micelle casein (casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa vài loại casein giống hay khác Do có nhiều nhóm phosphate nhóm kỵ nước phân tử casein, phân tử polyme hình thành từ casein đặc biệt bền Những phân tử cấu tạo từ hàng trăm hàng nghìn phân tử đơn lẻ hình thành nên dung dịch keo, tạo nên màu trắng sữa Những phức chất gọi micelle casein) bị trung hồ điện tích micelle casein đông tụ tạo thành gel Khi pH giảm xuống pl, micelle casein tái hoà tan Và sở ứng dụng sản xuất sữa chua dừng trình lên men sữa chua đặc pH= 4.7 Còn sữa chua uống pH= 4.1 - Ngồi Acid lactic tham gia phản ứng với caseinate calcium tạo quện sữa -RCa + -R + Ca Caseinate calcium Acid lactic Acid ceiseic(quện sữa) Lactate calcium => Các calcium phosphate keo làm hoà tan tạo Ca2+ Các ion làm cho khối đông tụ bền chặt IV/ Cấy giống vi khuẩn lactic - Trong sản xuất yaourt, sử dụng nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình - Hiện nay, nhà máy sản xuất yaourt với suất lớn thường mua chế phẩm lactic để sử dụng Như vậy, họ khơng cần đầu tư chi phí nhân cơng, nhà xưởng ngun liệu cho q trình giữ giống nhân giống nhà máy Để rút ngắn thời gian lên men tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống mơi trường pha chế từ bột sữa gầy - Hàm lượng chất khô mơi trường hoạt hóa dao động từ 9-12% Trước hoạt hóa giống, mơi trường cần phải trùng nhiệt độ 90-950C thời gian 30-45 phút Quá trình hoạt hóa thực thiết bị vơ trùng có dạng hình trụ, đáy chế tạo vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa trì 430C - Q trình xem kết thúc độ chua canh trường đạt 85-900D Giống vi khuẩn lactic sau hoạt hóa, cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu ( trường hợp sản xuất yaourt truyền thống) bồn lên men( trường hợp sản xuất yaourt dạng khuấy yaourt uống) với tỷ lệ tối thiểu 0.5% tối đa 0.7% (v/v) -Sau trình nhân giống hoạt hóa giống, chưa sử dụng , ta cần làm lạnh giống để hạn chế gia tăng nhanh độ chua canh trường Việc tăng nhanh độ chua canh trường giống ức chế hoạt tính lên men vi khuẩn lactic Trường hợp giống sử dụng tiếp theo, ta cần làm lạnh canh trường 10120C Nếu thời gian bảo quản giống dài giờ, nhiệt độ canh trường nên trì 0C Cần ý tiến hành cấy giống, ta nên cho cánh khuấy thiết bị hoạt động khoảng thời gian định để phân bố tế bào vi khuẩn lactic mơi trường sữa => Nhờ đó, q trình lên men diễn nhanh đồng D/ Tài liệu tham khảo 1/ Công nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa- TS Lâm Xuân Thành 2/ Bài giảng hóa sinh thực phẩm 3/ Bài giảng vi sinh thực phẩm 4/ Bài giảng hóa học thực phẩm ... nội dung 1/ Lên men lactic ? -Lên men lactic: trình lên men chủ yếu sản phẩm sữa chua Dựa vào thành phần sản phẩm lên men mà người ta chia thành: lên men lactic điển hình lên men lactic khơng... nhiều loại sữa chua khác như, dựa vào cấu trúc mùi vị mà sữa chua phân loại sau:  Sữa chua truyền thống  Sữa chua dạng khuấy  Sữa chua uống hay sữa chua lỏng  Sữa chua lạnh đông  Sữa chua cô... III/ Cơ chế lên men Trong sản phẩm lên men từ sữa, người ta nhận thấy có dạng lên men chính: lên men rượu, lên men lactic ( thường gặp), lên men butyric Nhưng ta nghiên cứu lên men lactic chủ