nghiên cứu sản xuất nước dừa kefir có bổ sung nha đam

Nhóm vi khuẩn lactic Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12% Riêng nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không l

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, cùng với sự phát triển của Công nghiệp hóa hiện đại hóa, con người đang dần trở thành một cổ máy làm việc không biết nghỉ Họ ngủ 5 giờ/ngày, thời gian dành hết cho công việc, thậm chí không có thời gian để ăn Thức ăn nhanh, cà phê được ưa chuộng và thuận tiện nhất Kết quả là, sức lực cạn kiệt, thần kinh căng thẳng mệt mỏi, cơ thể dễ bị lão hóa, tăng huyết áp, bị ung thư và thấy rõ nhất là đường ruột của họ có vấn đề

Kefir là sản phẩm có từ lâu đời Nó đươc xem là quà tặng mà đấng tối cao Alah bạn tặng cho con người Sản phẩm kefir là kết quả quá trình lên men của vi khuẩn lactic và nấm men Sản phẩm có vị chua của acid lactic, mùi thơm nhẹ của rượu, diacetyl,… Khi sử dụng sản phẩm kefir thường xuyên sẽ giúp ổn định hệ tiêu hóa, kích thích tiêu hóa, giảm cholesterol, giúp cơ thể khỏe mạnh và tinh thần thoải mái, tránh mắc các bệnh ung thư,… Mặt khác còn cung cấp một nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể như chất khoáng, vitamin,…cho bạn có một làn da tươi trẻ, mịn màng

Chính những giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir, mà sản phẩm này rất được ưa chuộng trên thế giới Hiện nay, ở nước ngoài có rất nhiều sản phẩm lên men từ hạt kefir, như: sữa động vật, nước trái cây, nước dừa, sữa dừa, sữa đậu nành,…, nhưng ở Việt nam sản phẩm này còn quá xa lạ Trên thị trường ở nước ta, chỉ có sữa chua kefir lên men từ sữa bò mà thôi, nhưng sản phẩm này cũng tiêu thụ rất ít Để góp phần thay đổi thói quen của người tiêu dùng và làm đa dạng phong phú sản phẩm lên men từ kefir Em sẽ thử nghiệm kefir trên môi trường nước dừa với sự có mặt của nha đam, đây là hai nguyên liệu rất phổ biến ở Việt nam và mang giá trị dinh dưỡng

cao Mong rằng đề tài Nghiên cứu sản xuất nước dừa kefir có bổ sung nha đam sẽ

được đưa vào sản xuất và sản phẩm được người tiêu dùng lựa chọn

1 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

1.2 Mục đích nghiên cứu

Sản phẩm kefir được nghiên cứu chế biến ở phòng thí nghiệm với mục đích:

 Xác định nguyên liệu tốt nhất để lên men

 Xác định nồng độ chất khô hòa tan thích hợp trong nguyên liệu để lên men

 Xác định tỉ lệ men giống thích hợp dùng trong quá trình lên men

 Xác định độ chua thích hợp cho quá trình lên men và sản phẩm

 Xác định tỉ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm sau lên men

 Xác định thời gian bảo quản thích hợp cho sản phẩm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về nước dừa

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nước dừa theo Satyavati Krishnankutty -1987

Nước dừa già (Mature Coconut Water)

Nước dừa non (Tender Coconut Water)

Thành phần đường trong nước dừa non chủ yếu là glucose, fructose (đường khử)

và saccharose (đường không khử) chỉ xuất hiện khi dừa già và khi dừa chín hẳn thì

có đến 90% tổng hàm lượng đường là saccharose Ở nước dừa thì nồng độ đường khử và các chất dinh dưỡng đạt đến nồng độ cao nhất (ngoại trừ S) vào khoảng tháng thứ 8

 Chất khoáng

Chất khoáng trong nước dừa gồm K, Na, Ca, P, Fe, S, Cl Trong đó K chiếm hơn phân nửa lượng khoáng chất và chủ yếu tồn tại dưới dạng K2CO3

Nước dừa giàu K và một số khoáng chất khác, giữ vai trò quan trọng trong việc tăng sự bài tiết chất thải.

 Protein

Trong nước dừa hàm lượng protein là không đáng kể Hàm lượng arginin, alanine, cystine và serine trong protein của nước dừa thì cao hơn trong sữa bò

Bảng 2.2: Thành phần và hàm lượng acid amin có trong nước dừa

Thành phần acid amin Hàm lượng acid amin (mg/ml)

Bảng 2.3: Các vitamin có trong nước dừa

5 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

2.1.2 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của nước dừa [13], [14]

Nước dừa là một thức uống bổ dưỡng, làm mát và tăng cường sinh lực cơ thể Nước dừa chứa lượng đường vừa đủ cung cấp cho cơ thể dưới dạng đường dễ tiêu hóa (chủ yếu là glucose, fructose và saccharose) Nước dừa chứa nhiều đạm cần thiết cho cơ thể dưới dạng nitơ axit amin thay thế và không thay thế Nước dừa còn chứa nhiều vitamin và chất khoáng Lượng vitamin C trong 1 trái dừa đủ cung cấp cho nhu cầu cơ thể mỗi ngày Ngoài ra nước dừa còn chứa một số vitamin nhóm B như niacin, riboflavin, acid folic, thiamin và pyridoxin tìm thấy ở dạng vết Nước dừa đặc biệt chứa nhiều khoáng chất như natri, kali, canxi, magiê, sắt, đồng, phốt pho, lưu huỳnh và clorua

Nước dừa có nhiều tính năng chữa bệnh như :

 Nước dừa tốt cho những trẻ bị rối loạn đường ruột

 Nước dừa chứa nhiều hợp chất hữu cơ kích thích cho sự phát triển

 Nước dừa dùng cho cơ thể bị đau buốt, nóng vì nhiệt và mụn nhọt (nhất là vào mùa hè); làm giảm bớt phát ban, nổi mụn gây bởi bệnh đậu mùa, sởi, thủy đậu…

 Nước dừa diệt giun, sán, lãi… gây bệnh đường ruột

 Nước dừa tốt cho các trường hợp mắc bệnh tả

 Nước dừa giúp khử trùng và ngăn nhiễm trùng đường tiết niệu, lợi tiểu

 Nước dừa loại trừ chất độc trong trường hợp bị ngộ độc khoáng

 Nước dừa dùng hiệu quả trong chữa trị bệnh thận và sỏi bóng đái

 Nước dừa có thể được tiêm vào tĩnh mạch trong các trường hợp khẩn cấp thay thế huyết thanh máu bởi vì nó vô trùng, không sinh nhiệt và dễ dàng được cơ thể chấp nhận

 Nước dừa làm giảm độ axit trong dạ dày và làm giảm sưng tấy trong dạ dày, làm giảm đau cho những người bị đau dạ dày.

2.2 Thành phần dinh dưỡng và lợi ích của nha đam [38], [39], [40]Nha đam còn có tên gọi là Lô hội, tên tiếng Anh là Aloe vera Thành phần hóa học của nha đam cực kỳ phức tạp, các chất có lợi thường cao hơn so với các loại thực vật khác Nhiều nghiên cứu đã chứng minh thành phần hóa học của nha đam gồm vài trăm loại chất khác nhau, có hơn 160 loại đã được nghiên cứu rõ ràng và đưa vào sử dụng

Có 20 loại chất khoáng như: Ca, K, Zn, Cr, Se,…; Trong đó Se là một nguyên tố

vi lượng rất quan trọng tham gia cấu tạo nên enzyme gluthation – peroxydase, phá

7 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

hủy các gốc tự do, nhờ vậy nó có tác dụng phòng chống bệnh thoái hóa cơ và ung thư.

Theo sách Đông y, nha đam có vị đắng, tính hàn nên có tác dụng thông đại tiện, mát huyết, nhuận gan, thông mật, giải nhiệt cho cơ thể trong những ngày hè nóng cho ta có một làn da tươi trẻ và một cơ thể khỏe mạnh Phần thịt của nha đam có thể chế biến thành rất nhiều món ăn khác như: nấu chè đậu xanh, trộn salad, …, mà tốt nhất nên cắt nhỏ và ướp với đường cát rồi để tủ lạnh ăn

2.3 Giới thiệu về kefir

2.3.1 Nguồn gốc hạt kefir [19]

Sữa lên men kefir đã được người dân vùng núi

Caucasus thuộc nước Liên Xô cũ sử dụng từ rất lâu

Họ xem nó như báu vật mà đấng tối cao Alah ban

tặng cho con người Người ta dùng nó làm thức

uống và như một loại thuốc để chữa bệnh Mọi

Sữa kefir thường được sản xuất từ nguyên liệu là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò Theo Oberman H và Libudiziz Z (1998) đầu tiên người ta lên men sữa thành kefir trong các túi làm bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi Đến cuối thế kỉ xix, kefir đã trở thành sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng Đông Âu ( Balan, Hungari, Nga,

…), và các nước thuộc Scandinavia Vì lợi ích mà kefir đem lại cho người dùng nên

nó nhanh chóng lan rộng đến Thụy Điển, Na Uy, Phần Lan, Đức (1993), Hy Lạp,

Áo, Brazil (1994), Và phổ biến cả Mỹ và Nhật

Kefir được sản xuất theo phương pháp truyền thống, không sử dụng những vật dụng bằng kim loại trong quá trình tiến hành mà chỉ dùng các dụng cụ bằng gỗ, da thú Nên các sản phẩm lên men từ kefir rất khó để giữ được chất lượng và mùi vị như sản phẩm truyền thống khi đem vào sản xuất thương mại

Đến 1950, phương pháp sản xuất kefir mới đã được công nhận về chất lượng đó

là phương pháp lên men có khuấy trộn

Kefir thường dùng để lên men các sản phẩm từ sữa là chủ yếu, ngoài ra nó còn dùng để lên men dịch trái cây, nước dừa, sữa dừa, đậu nành,…

2.3.2 Đặc điểm của hạt kefir [4], [12], [18], [19], [20], [21]

Các hạt kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng không ổn định và chúng thường kết cụm lại với nhau trong giống hoa Choufleur với đường kính trung bình 0.3 - 2.0 cm Hạt kefir chứa vi khuẩn lactic và nấm men Đôi khi người ta còn tìm

thấy cả vi khuẩn A aceti và A racens Hạt kefir không tan trong nước và hầu hết

các dung môi Khi thả vào sữa thì nó thấm nước (sữa) và trở nên có màu trắng đục

9 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

là 5.6%.

Thành phần quan trọng của kefir là kefiran: gel hoà tan polisacharide, hình thành

ở trung tâm hạt Polysacharide này gồm hai loại đường đơn glucose và galactose với

tỉ lệ cân đối Cấu trúc phân tử của kefiran có mạch nhánh hexan hoạc heptan saccharide, hoặc do sự liên kết không đặc hiệu của một hay hai đường khử, làm cho kefiran không bị enzyme thuỷ phân Đó là đặc điểm quan trọng giữ vững cấu trúc và

hệ vi sinh vật của hạt kefir

Hình 2.5: Cấu trúc hóa học của kefiran [20]

 Vi sinh vật trong hạt kefir

Hình 2.6: Vi khuẩn và nấm men trong hạt kefir [23]

11 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Phần ngoài của hạt kefir tập trung các tế bào vi khuẩn lactic dạng que, còn phí trong thì nấm men là thành phần chủ chốt Ở vùng đệm, tỷ lệ vi khuẩn và nấm men thay đổi và phụ thuộc vào khoảng cách tới bề mặt hạt kefir.

Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật

trong hạt kefir Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt, thực hiện quá trình lên men lactic theo cơ chế lên men đồng hình lẫn dị hình Nhóm vi khuẩn lactic

Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12%

Riêng nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không lên men được đường lactose Các loài nấm men lên men được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt kefir Ngược lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt

Bảng 2.4: Một số vi sinh vật chủ yếu trong hạt kefir [18]

L lactis subsp Lactis biovar diacetylactis

L lactis subsp cremoris

L helveticus subsp Jugurti

L lactis subsp Lactis

Lactobacillus bulgaricus Streptococcus thermophilus Leuconostoc mesenteroides

Hình 2.7 : Một số vi sinh vật trong hạt kefir [25], [34]

2.3.3 Sự sinh sản của hạt kefir [12], [18]

Kefir bao gồm hỗn hợp protein, lipid, polisaccharide và sự cộng sinh của nấm men với vi khuẩn Sự kết hợp và liên kết không theo quy tắc đã tạo nên từng hạt, các hạt này liên kết với nhau tạo ra hạt mẹ với các thùy con, những thùy con này có đầy

đủ bộ phận như một cơ thể hoàn chỉnh

Khi bị tác động bên ngoài các thùy con này có thể tách ra khỏi hạt mẹ và tồn tại độc lập, chức năng giống hạt mẹ Chu trình đó cứ lặp đi lặp lại, số lượng hạt kefir càng ngày càng được nhân lên

Mặt ngoài của hạt biến đổi từ dạng phẳng đến không đồng đều, có chổ lồi lõm rải rác khắp bề mặt Một vài hạt có thể có những vùng rộng phẳng, trong khi cùng môi trường đó lại có những hạt có bề mặt không đồng đều Nếu gặp điều kiện thuận lợi, sau một thời gian, những hạt nhẵn này trở lại dạng nguyên thể với các thùy con bao quanh mình Những vùng không phẳng, xù xì thường có sự hoạt động mạnh mẽ của

nấm men, trong khi ở vùng phẳng vi khuẩn lại chiếm ưu thế Streptococci thì bện vào

nhau với các vi khuẩn khác chứ không hình thành dạng cụm

Ở sâu bên trong hạt, Lactobacilli chiếm ưu thế và có rất ít tế bào nấm men, chúng

được gói gọn trong dịch polysaccharide, các vi khuẩn hình que và nấm men hình

thành các cụm riêng biệt bên ngoài và bên trong hạt Ở đó Lb Kefiranoficients được

xem là nguyên nhân hình thành vỏ bọc bên ngoài polysaccharide mà có thể giúp hạt

co giãn

Một số nghiên cứu cho rằng vi khuẩn có thể tạo ra sự nhân giống kefir, vì sự nhân

giống của hạt không xảy ra khi vắng mặt Lb Kefiranoficients – là vi khuẩn sinh ra

kefiran ở trung tâm hạt

2.3.4 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của kefir [29], [30], [31]

 Kefir là kết quả cộng sinh của vi khuẩn lactic và nấm men Nó giống như

probiotic, tập hợp của nhiều vi sinh vật sống có lợi, giúp cân bằng hệ vi sinh vật trong đường tiêu hóa, giúp cho việc tiêu hóa dễ dàng, đặc biệt là những người không tiêu hóa được đường lactose

 Kefir là một loại thực phẩm tốt, nếu sử dụng thường xuyên có thể giúp giảm

bớt sự xáo trộn đường tiêu hóa, bệnh đau thắt dạ dày, viêm ruột mãn tính và những bệnh về gan, mật, thận; cân bằng sự chuyển động của ruột, làm giảm sự đầy hơi và tạo ra một hệ tiêu hóa khỏe mạnh hơn Ngoài ra, nó còn cân bằng hệ miễn dịch, giảm tiêu chảy, giúp ăn ngon miệng, có lợi cho những người bị mất ngủ và suy nhược

 Kefir có thể giúp kiểm soát mức cholesterol cao, do đó có thể ngăn chặn được

những bệnh về tim mạch

 Kefir chứa nhiều chất khoáng vô cơ như K, Fe, Na, Mg, Ca và các acid amin

thiết yếu, giúp duy trì các chức năng sinh hóa của cơ thể

Nói chung, kefir là loại thức uống đơn giản, dễ làm, rẻ tiền mà rất có lợi cho sức khỏe Nếu bạn muốn mình luôn khỏe mạnh, có làn da đẹp, hệ tiêu hóa tốt và ăn ngon miệng, thì hãy sử dụng kefir Ngoài ra, nó có thể giúp bạn sống thọ và luôn vui vẻ nhưng bạn đừng lạm dụng nó nếu không bạn sẽ bị dư acid ở dạ dày

15 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

2.4 Giới thiệu một số vi sinh vật trong hạt kefir

2.4.1 Vi khuẩn lactic [1], [16], [17], [18]

 Vi khuẩn lactic thường là vi khuẩn gram dương, không tạo bào tử, hầu hết không di động

 Hô hấp hiếu khí, kỵ khí hoặc tùy tiện Chúng ít hay không phân giải protein,

không có cytochrome và catalase, không phân giải H2O2

 Vi khuẩn lactic có loài lên men đồng hình và có loài lên men dị hình

 Lên men đồng hình thì sản phẩm tạo thành chỉ có acid lactic Nó có thể tạo được trên 85% acid lactic

 Lên men dị hình ngoài sản phẩm là acid lactic thì còn có các sản phẩm phụ khác Nó sản sinh được khoảng 50% acid lactic, 25% cồn,…

STREPCOCCUS

Từ Strepcoccus bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp Từ Streptose nghĩa là mềm dẻo và

Kokkos nghĩa là hạt – do đó Strepcoccus có nghĩa là một chuỗi hạt mềm dẻo.

Streptococcus thermophilus

Nó là tế bào hình cầu hoặc hình trứng, đường kính 0.7-0.9µm, không chuyển động được, thường kết thành chuỗi ngắn, thuộc loại vi khuẩn gram dương, phát triển thuận lợi ở nhiệt độ 40-45oC và pH=5.8-6.0 Chúng sẽ bị tiêu diệt ở nhiệt độ trên

53oC và dưới 20oC Streptococcus thermophilus là loài rất nhạy cảm với muối, không

phát triển được trong môi trường chứa 2% NaCl và 0.01% xanh metylen Nó có khả

năng lên men glucose, fructose, saccharose , phân giải tinh bột ở môi trường thích hợp nhưng không phân giải gelatin và esculin Khi lên men thường tạo một lượng

nhỏ acetone và các chất tạo hương Chúng là những loài tất nhạy cảm với các chất

kháng sinh, dễ dàng bị ngăn chặn bởi 0.01 mg penicillin hay 5mg streptomycin/ml

Streptococcus cremoris

Thường tạo thành chuỗi dài, phát triển tốt ở 20 – 250C, lên men lactose,glucose thành acid lactic nhưng không lên men saccharose, maltose, dextrin

LEUCONOSTOC

Loại này ban đầu được biết là Betacoccus và tên hiện nay xuất phát từ tiếng Hy

lạp Leucus nghĩa là không màu và nostoc nghĩa là giống có vỏ nang màu xanh da

trời Leuconostoc là tế bào hình cầu tạo thành từng cặp hay chuỗi và có thể xem là

Streptococcus lên men dị hình Chúng tạo ra acid acetic, ethanol, CO2 và acid lactic

từ lên men carbonhydrate (thường là glucose) Chúng là loại vi khuẩn đặc trưng tạo hương cho sản phẩm

Leuconostoc dextranicum

phát triển tốt ở nhiệt độ 25-300C và phát triển chậm ở 80C, ở 450C ngừng phát triển, không tồn tại khi thanh trùng, rất nhạy cảm với chất kháng sinh penicillin

LACTOBACILLUS

Từ này xuất phát từ tiếng Latinh, lac nghĩa là sữa và bacillum nghĩa là hình que

Nó có dạng hình que, dài, nhỏ, thường lên men lactic đồng hình

Lactobacillus acidophilus

Nó là trực khuẩn, kích thước trung bình 0.6-0.9 x1.5-6 µm Khi trẻ là vi khuẩn gram dương, về già trở thành gram âm, phát triển tốt ở 37-40oC, không phát triển ở

4% muối Lactobacillus acidophilus là một một chuỗi, dài chỉ kết hạt khi nhuộm với

xanh methylene Nó có thể lên men glucose, maltose, saccharose, và lactose, lên men đồng hình tạo sản phẩm chính là acid lactic

Lactobacillus brevis

Là trực khuẩn gram dương, kích thước rộng 0.7-1.0µm, dài 2.0-4.0µm Chúng

có thể lên men các loại đường như arbinose, xylose, glucose, fructose, maltose, nhiệt

độ phát triển tối đa là 30oC

17 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Lactobacillus delbrueckii

Là vi khuẩn gram dương, không di động, thuộc trực khuẩn dài, kích thước 0.8µm, 2.0-9.0µm Nó có khả năng lên men được các loại đường glucose, maltose, fructose, galactose, dextrin; Và không có khả năng lên men xylose, arabinose, rhamnose, lactose, raffinose, mannital

0.5-Lactobacillus helveticus

Là trực khuẩn, có kích thước 0.7-0.9µm; 2.0-6.0µm, nhiệt độ phát triển cuả vi khuẩn này là 40-42oC tạo độ chua đến 200-3000T Nó có khả năng lên men được glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose

2.4.2 Nấm men [1], [4], [5], [7], [12], [18]

Nấm men thuộc đơn bào, tế bào có hình elip hoặc hình trứng, đường kính

10-15µm, không di chuyển được Một vài loài nấm men tạo bào tử túi (thường 4 tế bào),

chúng sinh sản chủ yếu bằng cách nẩy chồi Nấm men phát triển tốt ở 24-40oC và có thể chịu được acid cao, pH=3.5 Chúng oxi hóa và lên men mạnh mẽ nguồn nguyên liệu carbonhydate và acid hữu cơ Nhìn chung, chúng không phân giải protein, một vài loài có thể phân giải lipid

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ 5-14

µm, sinh sản bằng cách tạo chồi hay bào tử Nó có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác nhau như glucose, saccharose, maltose, fructose, galactose, raffinose Loài này có nhiệt độ lên men thích hợp 28-320C, chịu được độ acid cao

Saccharomyces fragitis

Nó có hình trứng hay hình thuôn dài, đường kính 1.8-5.6µm, được đặc trưng bởi khả năng tạo cồn và CO2 Nhiệt độ tối thích là 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC

và không bị tiêu diệt khi thanh trùng

Candida pseudotropicalis var lactose

Nó là tế bào hình trứng, dài từ 7-15µm, lên men tạo ra cồn và CO2 Nhiệt độ tối thích 37oC, không phát triển ở 5oC hay 43oC

Nó không sinh bào tử, về mặt sinh hóa Candida oxy hóa tốt hơn lên men và được

xem là nấm mốc hơn nấm men Tế bào có hình hình trụ tròn và sinh sản bằng cách nhân đôi Tế bào con được tách ra từ sự phân chia tế bào mẹ Loài vi sinh vật này oxy hóa acid lactic thành CO2 và H2O

2.4.3 Vi khuẩn Acetobacter [18]

Acetobacter aceti

Vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que khác, nhưng có kích thước rất ngắn, không tạo được bào tử Nó chịu được nồng độ rượu 11%, nhiệt độ thích hợp cho hoạt động sống của vi khuẩn là 34oC

2.5 Một số quá trình lên men chính tạo nên sản phẩm

2.5.1 Lên men lactic [4]

Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung các vi khuẩn lactic đồng hình luôn chiếm vai trò ưu thế Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men truyền thống như phômai, kefir … các vi khuẩn lactic dị hình đôi khi vẫn được sử dụng nhằm mục đích đa dạng hóa các chỉ tiêu về mùi, vị và cấu trúc cho sản phẩm

Đối với nhóm vi khuẩn kactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài

Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus lactis,…chu trình đường phân là con đường chính chuyển hóa glucose

thành acid lactic Acid lactic là sản phẩm chủ lực trong quá trình lên men lactic đồng hình

Phương trình tổng quát quá trình lên men lactic đồng hình:

Các vi khuẩn lactic dị hình như giống Leuconostoc do không có một số enzyme

của chu trình đường phân nên chúng chuyển hóa glucose giai đoạn đầu theo chu trình pentose-phosphate và tạo ra sản phẩm trung gian là xylulose-5-P Chất này sẽ được

19 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

C 6H 12O 6 + 2ADP + 2Pi

2CH 3-CH-COOH + 2ATP OH

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Bùi Đức Chí Thiện

chuyển hóa tiếp thành glyceradehyde-3-P rồi tiếp tục đi theo giai đoạn cuối của chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic rồi acid lactic như trong quá trình lên men đồng hình Theo một con đường trao đổi chất khác, xylulose-5-P sẽ được chuyển hóa thành acetyl-P và sau đó là thành ethanol

Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác

Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình) trong dịch lên men còn xuất hiện hàng trăm hợp chất hóa học mới khác Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn) Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic Đáng chú ý nhất là diacetyl (CH3COCOCH3)

và acetaldehyde (CH3CHO), đây là những hợp chất quan trọng quyết định đến mùi

vị đặc trưng cho sản phẩm lên men

20 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

OH

Quá trình sinh tổng hợp diacetyl liên quan đến sự chuyển hóa citrate.

Hình 2.8: Sinh tổng hợp các chất tạo hương từ citrate [4]

(Cogan và Fordan, 1994)

Ở giai đoạn đầu của quá trình lên men, diacetyl được tổng hợp Hàm lượng diacetyl trong môi trường sẽ tăng dần rồi sau đó sẽ giảm dần vào giai đoạn cuối, đặc biệt khi hàm lượng citrate giảm dần Một phần diacetyl chuyển hóa thành acetoin và 2,3 butanediol

Acetaldehyde được tổng hợp từ các sản phẩm của quá trình chuyển hóa glucose và một số acid amin

Nhiều loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp acetaldehyde Ngược lại, một

số chủng thuộc giống Leuconostoc lại có khả năng sử dụng và chuyển hóa

acetaldehyde Đây là hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men

Tỷ lệ hàm lượng diacetyl và acetaldehyde ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm Tỷ lệ này phụ thuộc vào thành phần các vi sinh vật sử dụng trong tổ hợp giống và các thông số kĩ thuật của quá trình lên men như nhiệt độ, pH đầu, lượng giống cấy

21 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Citrate oxaloacetate

pyruvate

CO2acetaldehyde-TPP

Acetyl-CoA

CoASH + TPP

diacetylacetoin

2,3 butanediol

acetolactate

CO2

NAD(P)H NAD(P)H

NAD(P + ) NAD(P + )

Hình 2.9: Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt [4]

AlaninLysineSerine

Hình 2.10: Cơ chế lên men lactic đồng hình và dị hình của vi khuẩn [4]

23 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

5-Acetyl-P

Acetyl-CoA

Acetaldehyde

Ethanlol

2.5.2 Lên men ethanol [4]

Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men, quá trình lên men ethanol được

thực hiện chủ yếu bởi các nấm men thuộc giống Saccharomyces và Kluyveromyces

Sau khi được vận chuyển vào trong tế bào chất, đường hexose được chuyển hóa theo chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic Tiếp theo acid pyruvic sẽ được chuyển hóa thành acetaldehyde rồi thành ethanol

Dihydroxyacetone phosphat là một sản phẩm trung gian trong chu trình đường phân, hợp chất này có thể chuyển hóa thành glyxerol

Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ được tạo ra với hàm lượng nhỏ Ngược lại, trong môi trường pH kiềm lượng glyxerol sinh ra sẽ tăng lên rất nhiều và glycerol sẽ trở thành một trong những sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men

Phương trình tổng quát của quá trình lên men trong môi trường pH acid

C6H12O6 + 2ADP +2Pi 2 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào chất của nấm men Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều kiện kỵ khí Ethanol và CO2 trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi trường lên men Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này được tìm thấy với hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và ester

Trong quá trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành (The Moll, 1990) Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Crebs nếu như quá trình lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, các acid hữu cơ chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic, lactic

Hình 2.11: Cơ chế lên men rượu của nấm men [4]

25 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

Glucose

Glucose-6-P

Fructose 6P Fructose-1,6-DP

Dihydroxylacetone-P

FDP aldolase Glyceraldehyde-3-P

2.6 Qui trình sản xuất

2.6.1 Qui trình sản xuất men giống kefir

Hình 2.12: Qui trình sản xuất men giống kefir

2.6.2 Thuyết minh qui trình

 Môi trường sản xuất giống

Chọn dừa non làm môi trường sản xuất vì trái cho nước ngọt và chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn nước dừa già Ta chọn những trái tươi (cho phép trong 1 tuần sau khi chặt khỏi cây), những trái có độ tuổi 6-7 tháng Sau khi lấy nước dừa, ta đem đi lọc thô để loại tạp chất làm cho nước trong hơn

 Thanh trùng

Sau khi lọc thô xong, ta đem nước dừa đi thanh trùng ở 90-950C, trong thời gian

20 phút Thanh trùng giúp giảm bớt sự có mặt của vi sinh vật, ức chế hoạt động của enzyme Sau khi gia nhiệt, ta làm lạnh nhanh để giảm nhiệt độ xuống 20-250C, chuẩn

bị cho quá trình cấy giống

 Men giống

Khi đạt pH theo yêu cầu, canh trường được lọc Dịch thu được sau quá trình lọc thô chứa các vi khuẩn lactic và nấm men được sử dụng để cấy vào nước dừa nguyên liệu để sản xuất kefir Nếu sau quá trình nhân giống như trên vẫn chưa đủ thể tích giống cần dùng, ta tiếp tục nhân giống thêm một cấp nữa Khi đó ta sẽ sử dụng lượng giống thu được từ qui trình trên để cấy tiếp vào môi trường nước dừa đã thanh trùng

27 SVTH: Nguyễn Thị Thu Hà

2.6.3 Qui trình chế biến kefir

Hình 2.13: Qui trình chế biến kefir

2.6.4 Thuyết minh qui trình

Lên men

Ủ lạnhLàm lạnh

Phối chế

Nha đam

Đường

Bảo quảnĐóng chai