Nghiên cứu bổ sung nấm men saccharomyces cerevisiae vào sữa chua để nâng cao chất lượng

MỞ ĐẦU Để bảo quản dài hạn kết hợp với chế biến sữa thành những sản phẩm dùng trong thực phẩm, người ta đã chế biến sữa thành các sản phẩm như sữa lên men, bơ, phomat… Sữa lên men – hay

MỤC LỤC

Trang

Mục lục i

Danh mục các chữ viết tắt iii

Danh mục các bảng iv

Danh mục các hình v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 TỔNG QUAN VỀ SỮA CHUA 2

1.2 VI SINH VẬT DÙNG TRONG SỮA CHUA 5

1.3 CƠ CHẾ LÊN MEN SỮA CHUA CỦA VI KHUẨN LACTIC 6

1.4 TỔNG QUAN VỀ NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE VÀ TÁC DỤNG CỦA NẤM MEN KHI BỔ SUNG VÀO SỮA CHUA 12

1.5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA 25

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 32

2.1.1 Sữa nguyên liệu 32

2.1.2 Vi khuẩn lên men lactic điển hình 33

2.1.3 Tác nhân lên men rượu – nấm men Saccharomyces cerevisiae 34

2.1.4 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu 34

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.2.1 Xây dựng thang điểm cảm quan cho sản phẩm sữa chua 35

2.2.2 Nhân giống nấm men 37

2.2.3 Quy trình dự kiến 39

2.2.4 Bố trí thí nghiệm 41

2.2.4.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước:sữa trong môi trường nhân giống nấm men 41

2.2.4.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước:sữa trong sản xuất sữa chua .42

2.2.4.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bổ sung nấm men 42

2.2.4.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men chính (I) 43

2.2.4.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men phụ (II) 44

2.2.4.6 Sơ đồ bố trí nghiệm xác định lượng đạm (protein) của mẫu đối chứng và mẫu có bổ sung nấm men 45

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUÂN 46

3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỶ LỆ NƯỚC:SỮA TRONG MÔI TRƯỞNG NHÂN GIỐNG NẤM MEN 46

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỶ LỆ NƯỚC:SỮA TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA 47

3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỶ LỆ BỔ SUNG NẤM MEN 48

3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỜI GIAN LÊN MEN CHÍNH 49

3.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỜI GIAN LÊN MEN PHỤ 50

3.6 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH LƯỢNG ĐẠM Ở CẢ 2 MẪU ĐỐI CHỨNG VÀ MẪU CÓ BỔ SUNG NẤM MEN 51

3.7 SO SÁNH ĐIỂM CẢM QUAN GIỮA MẪU ĐỐI CHỨNG VÀ MẪU CÓ BỔ SUNG NẤM MEN 52

3.8 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA BỔ SUNG NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE 53

3.9 SƠ BỘ TÍNH CHI PHÍ THỰC NGHIỆM 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 59

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

HSQT: Hệ số quan trọng

OD: Optical Density (mật độ quang)

M1: Mẫu đối chứng (mẫu sữa chua không bổ sung nấm men)

M2: Mẫu có bổ sung nấm men (mẫu sữa chua có bổ sung nấm men)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Bảng thành phần dinh dưỡng của sữa đặc có đường 32

Bảng 2.2: Bảng thành phần dinh dưỡng của sữa tiệt trùng – không đường 32

Bảng 2.3: Bảng thành phần dinh dưỡng của sữa chua Vinamilk 33

Bảng 2.4: Nội dung sáu bậc đánh giá cho một chỉ tiêu cảm quan 35

Bảng2.5: Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua 36

Bảng 2.6: Mô tả thang điểm cảm quan của sản phẩm sữa chua 36

Bảng 2.7: Quy định phân cấp chất lượng thực phẩm theo TCVN 3215 – 79 37

Bảng 3.1: Bảng kết quả xác định mật độ quang OD 59

Bảng 3.2: Bảng điểm cảm quan ảnh hưởng của tỷ lệ nước:sữa 59

Bảng 3.3: Bảng điểm cảm quan ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung nấm men 59

Bảng 3.4: Bảng điểm cảm quan ảnh hưởng của thời gian lên men chính (I) 60

Bảng 3.5: Bảng điểm cảm quan ảnh hưởng của thời gian lên men phụ (II) 60

Bảng 3.6: Bảng so sánh kết quả lượng đạm của mẫu đối chứng và mẫu có bổ sung nấm men 61

Bảng 3.7: Bảng điểm cảm quan của mẫu có bổ sung nấm men 52

Bảng 3.8: Bảng điểm cảm quan của mẫu đối chứng 52

Bảng3.9: Bảng chi phí giá thành cho 1 lít sữa chua 56

Bảng 3.10: Bảng chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua 61

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Sơ đồ các quá trình lên men lactic, lên men rượu 7

Hình1.2: Đường cong sinh trưởng của quần thể vi sinh vật trong môi trường 17

Hình 1.3: Ảnh tế bào nấm men 62

Hình 3.1: Sự biến đổi mật độ quang của dịch pha loãng sinh khối nấm men S.cerevisiae theo tỷ lệ nước:sữa trong nhân giống nấm men 46

Hình 3.2: Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ lệ nước:sữa trong sản xuất sữa chua đến chất lượng cảm quan của sữa chua 47

Hình 3.3: Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung nấm men đến chất lượng cảm quan của sữa chua 48

Hình 3.4: Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian lên men chính (I) đến chất lượng cảm quan của sữa chua 49

Hình 3.5: Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian lên men phụ (II) đến chất lượng cảm quan của sữa chua 50

Hình 3.6: Biểu đồ so sánh lượng đạm (protein hòa tan) giữa mẫu đối chứng và mẫu có bổ sung nấm men 51

Hình 3.7: Giữ giống trên môi trường thạch 62

Hình 3.8: Nhân giống nấm men trên môi trường sữa 62

Hình 3.9: Nuôi cấy hộp lồng đếm khuẩn lạc 62

Hình 3.10: Ảnh sản phẩm 63

MỞ ĐẦU

Để bảo quản dài hạn kết hợp với chế biến sữa thành những sản phẩm dùng trong thực phẩm, người ta đã chế biến sữa thành các sản phẩm như sữa lên men, bơ, phomat… Sữa lên men – hay người tiêu dùng hay gọi là sữa chua, là sản phẩm thu được thông qua hoạt động của một số sinh vật lên men sữa trong đó chủ yếu là hệ vi khuẩn lactic và nấm men (men sữa) Đôi khi để tăng tốc độ lên men và tạo thêm hương vị độc đáo cho sản phẩm sữa người ta phối hợp cả lên men lactic và lên men rượu do nấm men do vậy sản phẩm vừa có vị chua, vừa có vị hơi cay của rượu, rất thích hợp với người châu Âu

Hiện nay, chưa có công trình khoa học nào được công bố vê nghiên cứu bổ

sung tỉ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae vào trong sản xuất sữa chua Nhưng ở

Nhật Bản người ta đã đề cập và nghiên cứu việc bổ sung tỉ lệ nấm men

Saccharomyces cerevisiae vào trong sản xuất sữa chua, còn ở Việt Nam hiện nay

trên thị trường có một số cơ sở sản xuất tư nhân có bổ sung nấm men vào trong quá trình sản xuất sữa chua nhưng chưa có quy trình cụ thể với tỉ lệ là bao nhiêu, ở giai đoạn cụ thể nào, mà người ta chỉ pha chế ngẫu nhiên theo kinh nghiệm của cơ sở

sản xuất của mình

Xuất phát từ thị hiếu của người tiêu dùng nên em chọn đồ án “Nghiên cứu

bổ sung nấm men Saccharomyces cerevisiae vào sữa chua để nâng cao chất

lượng” Đồ án gồm các nội dung sau:

- Xác định tỷ lệ nước:sữa trong nhân giống nấm men

- Xác định tỷ lệ nước:sữa trong sản xuất sữa chua

- Xác định tỷ lệ bổ sung nấm men

- Xác định thời gian lên men chính (I)

- Xác định thời gian lên men phụ (II)

- Xác định lượng đạm của mẫu đối chứng và mẫu có bổ sung nấm men

- So sánh điểm cảm quan giữa mẫu đối chứng và mẫu có bổ sung nấm men

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ SỮA CHUA

Sữa chua là một sản phẩm lên men dân gian mà con người phát hiện được trong quá trình sử dụng và bảo quản sữa Người ta còn ghi nhận người đầu tiên mở được xưởng sản xuất sữa chua (tuy quy mô còn nhỏ) là một thương gia người Tây Ban Nha Sau đại chiến Thế giới lần II, người này qua Hoa Kì mở xưởng lớn hơn và

tổ chức quảng cáo rộng rãi Dần dần sữa chua trở thành món ăn phổ biến ở các nước châu Mĩ, sau lan sang châu Âu, và hiện nay phổ biến trên toàn Thế giới

Sữa chua yoghurt là sản phẩm sữa chua được biết đến nhiều nhất và cũng là cũng là sản phẩm phổ biến trên khắp Thế giới

Sữa chua yoghurt bắt nguồn từ Bungari với tên gọi là yaourt, ở nhiều nước khác có tên gọi riêng cho yoghurt Ở nước ta hiện nay sử dụng phổ biến loại yoghurt

Trạng thái, mùi vị của sữa chua yoghurt có khác nhau ở vùng này so với vùng khác Đặc biệt là độ đặc hoặc loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nước

Ở một số quốc gia hay ở một số địa phương có thói quen dùng sữa chua có đường Trong quá trình sản xuất loại sữa chua này người ta cho thêm đường

saccharose vào sữa tươi trước khi lên men (như ở Việt Nam) Thông thường ở hầu

hết các nước người ta sản xuất sữa chua không đường

Để bảo quản dài hạn kết hợp với chế biến sữa thành những sản phẩm dùng trong thực phẩm, người ta đã chế biến sữa thành các sản phẩm như sữa lên men, bơ, phomat… Ở quy trình sản xuất các sản phẩm này, vi sinh vật đặc biệt là vi khuẩn lên men lactic đóng vai trò quan trọng

Sữa lên men – hay người tiêu dùng quen gọi là sữa chua, là sản phẩm thu được thông qua hoạt động của một số sinh vật lên men sữa, trong đó chủ yếu là khu

hệ vi khuẩn lactic và nấm men (men sữa) Dưới tác động của nhóm vi sinh vật này, đường lactose của sữa sẽ được chuyển thành acid lactic và một lượng rất nhỏ rượu

ethanol (nếu có sử dụng men sữa) Protein lúc này bị peptone hóa, sau chuyển thành

các amino acid – những sản phẩm dễ tiêu hóa

Sữa chua tùy theo nguyên liệu và phương pháp chế biến khác nhau như sau: Chủng vi sinh vật:

→ Sữa chua: Streptococcus lactic 30÷350C

→ Sữa chua Kefer

Yeast torula (nấm Kefer) 42÷450C (còn lên men rượu ở điều kiện lạnh, lượng ester tạo ra nhiều hơn)

Streptococcus lactic 42÷450C

Lactobacillus caucacius 42÷450C

→ Sữa chua kumiss

Themobacterium bulgaricus 42÷450C

Yeast candida (nấm kefer) 42÷450C

Người ta chia yoghurt thành ba loại phụ thuộc vào thời điểm tiến hành quá trình lên men:

- Sữa chua yoghurt dạng “set type”: ngay sau khi bổ sung chủng, người ta rót hộp ngay và lên men trong hộp

- Sữa chua “stirred type”: bổ sung chủng và lên men trong xitec lớn Sau

đó làm lạnh và rót hộp

- Sữa chua uống “drink yohurt”: sản xuất tương tự như loại stirred Sau khi đông tụ, pha chế thành dịch, có thể bỏ qua hoặc không bỏ qua xử lý nhiệt trước khi rót hộp

Sữa chua được sản xuất theo 2 phương pháp: thủ công đơn giản và quy mô công nghiệp

Thành phần và giá trị dinh dưỡng của sữa chua

- Sữa chua chứa 2÷3% acid lactic được tạo nên do kết quả lên men đường lactose của vi khuẩn lactic Sự có mặt của acid lactic trong sữa chua làm tăng khả năng tiêu hóa của con người_thúc đẩy quá trình kích thích tiết dịch vị của dạ dày; tăng khả năng tiêu hóa protein trong sữa bằng cách kết tủa chúng thành những hạt mềm, mịn và đặc hơn; đặc biệt sự chuyển hóa các thức ăn giàu P, Ca giúp cơ thể con người sử dụng triệt để; acid lactic cũng được coi là chất dinh dưỡng cung cấp Calo, trong cơ thể nó được sử dụng như một nguồn năng lượng trong quá trình hô hấp, cung cấp 3.63 kcal/g hoặc có thể chuyển hóa thành glucose hoặc glycogen

- Ở một số loại sữa lên men (kefir) chứa một lượng nhỏ (0.6÷3%) lượng

ethanol do men sữa tạo nên Trong lên men sữa, ngoài vi khuẩn lactic, để tăng giá trị của sản phẩm, đặc biệt để tạo một độ rượu vừa phải cho sản phẩm người ta còn

sử dụng nấm men (còn gọi là men sữa) Đây là loại nấm men đặc biệt không giống

các chủng nấm men sử dụng trong lên men tạo rượu, chúng chỉ phân giải được đường lactose mà không phân giải đường sacarose

- Ngoài hai quá trình lên men nói trên, trong lên men sữa chua còn có các quá trình lên men phụ - lên men tạo hương Kết quả tạo nên các chất gây hương đặc trưng của sữa chua như diacetyl và acetonyl

- Đồng thời trong quá trình lên men sữa chua, protein của sữa được protease phân giải tạo thành peptone, các amino acid…

- Trong sữa chua còn chứa một lượng vitamin nhóm B, vitamin PP… vì trong sữa chua có nhiều loại vi sinh vật khác nhau nhờ sự tổng hợp và chuyển hóa

nó làm cho sữa chua giàu thêm các loại vitamin

- Ngoài thành phần dinh dưỡng kể trên, sữa chua còn chứa một lượng lớn

vi khuẩn lactic Vi khuẩn gây thối này thường sống nhờ thức ăn chưa tiêu hóa, tiết

và tạo nên những chất độc như indol, skatol… những chất độc này thấm qua thành ruột vào máu, tác dụng lên hệ thần kinh Khi uống sữa chua, con người đã đưa vào ruột một lượng lớn vi khuẩn lactic, số vi khuẩn này vào ruột sẽ cạnh tranh với vi

khuẩn gây thối (thường sinh độc tố) có trong ruột già_phân giải lactose, glucose,

sacarose thành acid lactic làm thay đổi pH của môi trường ruột già từ kiềm (thích hợp với vi khuẩn thối rữa) sang acid không thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn thôi rữa Do vậy sẽ hạn chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối, tránh được các độc

tố xâm nhập và máu đầu độc cơ thể Đặc biệt đối với bệnh nhân bị nhiễm khuẩn phải sử dụng kháng sinh liều cao, dài ngày sẽ bị rối loạn hay bị hỏng hệ vi sinh vật đường ruột có lợi cho tiêu hóa Đối với những người này uống sữa chua sẽ giúp phục hồi hệ vi sinh vật có lợi cho cơ thể

- Giá trị của sữa chua còn đặc biệt ở chỗ vi khuẩn lactic và men sữa như

Lactobacidofilus, Lactobacilus có khả năng tạo chất kháng sinh chống được Staphylococcus và một số tác nhân gây bệnh đường ruột khác

Tóm lại: Sữa chua là một thực phẩm rất bổ dưỡng cho tất cả mọi người, đặc

biệt là người mới lành bệnh và cho trẻ em

1.2 VI SINH VẬT DÙNG TRONG SỮA CHUA

Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus là loài vi khuẩn lactic được sử dụng phổ

biến trong sản xuất sữa chua Lên men ở 42÷450C L.bulgaricus là một vi khuẩn lên

men sữa đồng hình được phân lập từ sữa chua, sản xuất 17% D(-) acid lactic trong sữa Khối lượng nhỏ các sản phẩm phụ tạo thành các hợp chất thơm chủ yếu là các acetaldehyt do enzyme threonin thành acetaldehyt và glycerin Các sản phẩm phụ tiếp theo có thể là acetone buthanol-2 và chút ít acetoin Các acid béo quan trọng

nhất là acid acetic, propionic, butyric, isovalericcaproic L.bulgaricus thể hiện hoạt

tính phân giải protein trong sữa dẫn đến sự tích lũy các acid amin tự do cao

Streptococcus thermophilus lên men ở 42÷450C Khi sử dụng các hỗn hợp

chủng có S.thermophilus thì sự giảm hàm lượng đường sacarose thành đường hexose như fructose thì nhanh chóng hơn môi trường chỉ có chủng S.thermophilus điều này thể hiện vai trò gián tiếp của L.bulgaricus

1.3 CƠ CHẾ LÊN MEN SỮA CHUA CỦA VI KHUẨN LACTIC

Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất, cũng như là nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất

Trong các sản phẩm sữa lên men, người ta nhận thấy có ba dạng lên men chính, đó là:

- Lên men rượu

- Lên men lactic

- Lên men butyric

Các dạng lên men khác (cũng xảy ra trong quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men) được coi là dạng phối hợp của các dạng lên men chính

Đối với các loại sữa lên men, ở giai đoạn đầu tức là cho đến khi tạo thành acid pyruvic đều giống nhau

Bên cạnh đó, còn có những quá trình lên men đặc trưng riêng cho từng sản phẩm Ví dụ như lên men acetic xảy ra khi sản xuất một vài loại sữa chua

Hình 1.1 Sơ đồ các quá trình lên men lactic, lên men rượu

Cơ chất chính của quá trình lên men của sữa là đường sữa – lactose Dưới tác dụng của enzyme lactase (β–galactosesidase ở ruột), từ một phân tử lactose cho glucose và galactose

Tiếp đó, glucose bị phosphoryl hóa tạo thành glucose-6-phosphate dưới tác dụng của glucokinase và chất cho gốc phosphate là ATP Ion Mg2+ cũng tham gia như một yếu tố phụ của phản ứng

Các ester phosphate được tạo thành có khả năng phản ứng mạnh hơn so với monosaccarid cũng chính là giai đoạn hoạt hóa chúng

Galactose không thể lên men trực tiếp được mà trước hết nó phải được chuyển thành glucose theo sơ đồ sau:

Galactose + ATP → galactose-1-phosphate + ADP Galctose-1-phosphate + uridin diphosphate glucose →

→ uridin diphosphate galatose + glucose-1-phosphate → → uridin diphosphate + galactose → uridin diphosphat glucose Glucose-6-phosphat dưới tác dụng của enzyme đồng phân hóa (isomerase) chuyển thành fructose-6-phosphat Fructose-6-phosphat lại tiếp tục bị phosphoryl hóa để chuyển thành fructose-1,6-phossphat:

Phản ứng tạo thành fructose-1,6-diphosphat là phản ứng rất quan trọng trong quá trình phân giải tiếp theo Và chính các phản ứng trên làm cho fructose-1,6-phosphat trở nên kém bền vững và dễ dàng tham gia vào quá trình lên men tiếp theo

Giai đoạn tiếp theo là sự phá vỡ mạch cacbon của đường hexose nhờ tác dụng của aldolase có trong vi khuẩn, nấm men tạo thành aldehyt-3-phosphoglycerinic và tiếp đó thành phosphodioxy aceton

Aldehyt-3-phosphoglycerinic tiếp tục liên kết với 1 phân tử acid phosphoric

và bị oxy hóa đến 1,3-diphosphoglycerinic dưới tác dụng của dehydrogenase (-SH) Sau đó acid 1,3-diphosphoglycerinic lại chuyển gốc phosphate sang phân tử ADP dưới tác dụng của phosphoglyceratkinase tạo thành acid 3-phosphoglycerinic Tiếp

đó chất này lại chuyển thành acid 2-phosphoglycerinic (nhờ xúc tác của diphosphoglyceratmutase)

Dưới tác dụng của enzyme enolase, acid 2-phosphoglycerinic bị mất 1 phân

tử nước và chuyển thành acid phosphoenolpyruvic Tiếp đó acid phosphoenolpyruvic loại gốc phosphate sang phân tử ADP và chuyển thành enolpyruvic và acid này lại dễ dàng chuyển sang dạng bền vững hơn là acid pyruvic

Quá trình chuyển hóa tiếp theo của acid pyruvic sẽ phụ thuộc vào tính đặc thù của các loại vi khuẩn khác nhau và vào điều kiện lên men

Lên men lactic

Acid pyruvic dưới tác dụng của lactatdehyrogenase của vi khuẩn sẽ tạo thành acid lactic:

Trong quá trình lên men lactose, nhiều chủng vi khuẩn không chỉ sản sinh

ra acid lactic mà còn cho hàng loạt các sản phẩm khác như acid hữu cơ (acetic, propionic, succinic…), rượu, ester, CO2… Dựa vào các sản phẩm của quá trình lên men mà người ta chia vi khuẩn thành:

- Vi khuẩn lên men lactic đồng hình

- Vi khuân lên men lactic dị hình

Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa lên men

Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất đối với công nghiệp chế biến sữa

Vi khuẩn lên men lactic trong sữa chua là vi khuẩn lên men lactic đồng hình

Lên men lactic đồng hình

Sự lên men tạo sản phẩm chính là acid lactic chiếm (90÷98% tổng sản phẩm lên men), sản phẩm phụ là ethanol, acid acetic, CO2, acetoin

Phương trình tổng quát hóa sự lên men lactic đồng hình:

C6H12O6→CH3COCOOH+2H lacticodeh  ydrogenase  →2CH3CHOHCOOOH Glucose acid pyruvic acidlactic

+22.5kcal

Sơ đồ chuyển hóa trong lên men lactic đồng hình:

Thực chất của quá trình này là đường được chuyển hóa theo con đường glucozit của Embden-Mayerhoff-Panas tạo acid pyruvic, trong tế bào vi khuẩn lên men đồng hình không có đủ enzyme cacboxylase, do vậy acid pyruvic không bị phân giải sâu xa hơn, mà thu nhận hydro để thành acid lactic

Một phần nhỏ acid pyruvic bị decaboxyl để tạo ra lượng nhỏ sản phẩm phụ acetadehyde, ethanol, acid acetic, aceton, di-acetyl chính là tổ hợp tạo ra mùi vị đặc trưng cho sữa chua, giúp sữa chua có mùi vị khác hẳn các sản phẩm khác

1.4 TỔNG QUAN VỀ NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE

VÀ TÁC DỤNG CỦA NẤM MEN KHI BỔ SUNG VÀO SỮA CHUA

1.4.1 Tổng quan về nấm men Saccharomyces cerevisiae

Ä Hình thái và cấu tạo tế bào nấm men

Saccharomyces cerevisiae Meyen (theo Lodder – S.cerevisiae Hansen)

Loài nấm men này được dùng trong công nghiệp cồn ethylic, men bánh mì

và bia Trước đây gọi là Sac Cerevisiae var ellipsoideus Tế bào có hình ellip, kích thước tương tự như Sac vini Khi lên men Saccharomyces cerevisiae có khả năng đạt được 18÷20% cồn theo thể tích Khả năng tạo thành bào tử túi của S.cerevisiae kém hơn S.vini, S.uvarum Loài này có đặc điểm lên men đường từ tinh bột sâu xa

hơn so với các loài khác Vì rằng nó có thể lên men được những dextrin đơn giản Lên men đường tốt, nhưng nồng độ đường không quá 30% (chính vì điều này những nấm men này được gọi là giống “nấm đường”) và tạo thành tới 18% cồn ethylic Chúng không đồng hóa được muối nitrat

Nấm men Saccharomyces cerevisiae có đặc điểm là trong điều kiện sinh

hoạt yếm khí, chúng có khả năng chuyển đường thành ethanol và CO2 một cách hợp thức Trong điều kiện yếm khí, nấm men không có khả năng chuyển hóa tiếp các ethanol được tạo thành, có nghĩa là sự lên men sẽ dừng lại ở giai đoạn hình thành và tích lũy rượu ethylic

Tế bào nấm men còn có đặc điểm nữa là khả năng tạo ra các nội enzyme (endofermen) nghĩa là những enzyme tiến hành xúc tác ở bên trong tế bào Như vậy

sự phân ly đường sẽ xảy ra ở bên trong tế bào nấm men, còn rượu ethylic và CO2

được tạo thành thì đi ra khỏi tế bào và tích tụ ở trong môi trường

Vỏ tế bào của nấm men

Bao quanh tế bào nấm men là một lớp màng mỏng dày đặc, mềm mại có thể đàn hồi để định hình cũng như bảo vệ tế bào chống lại các tác động bên ngoài và chất độc Vỏ tế bào nấm men mang điện Nó còn có tác dụng giữ áp suất thẩm thấu nội bào, điều chỉnh các chất dinh dưỡng là các hợp chất có phân tử lượng thấp và các muối khoáng đi qua các lỗ nhỏ vào trong tế bào

Thành phần hóa học của vỏ tế bào bao gồm có các phức chất polysacarid, phosphate và lipid Vỏ tế bào dầy khoảng 25nm và chiếm khoảng 25%

protein-khối lượng tế bào Trong thành phần polysacarid của màng tế bào Saccharomyces cerecvisiae thấy có chứa glucan và mannan với tỷ lệ tương đương nhau mà thôi Vỏ

tế bào nấm men còn có kitin (chitin)

Màng tế bào chất:

Xung quanh tế bào chất được bao quanh một lớp màng rất mỏng, chiều dày không quá 1nm (1nanomet = 10-9m) dính chặc với tế bào chất, cấu tạo chủ yếu là protein, chiếm 50% khối lượng chất khô, còn lại là lipid 40% và một ít polysacarid

Màng tế bào chất có 4 chức năng cơ bản: tác dụng như rào chắn thẩm thấu, điều chỉnh chất dinh dưỡng từ môi trường vào trong tế bào và ngược lại cho các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài tế bào; thực hiện sinh tổng hợp một số hợp phần của tế bào (các cấu tử của vỏ tế bào); nơi khu trú một số enzyme và cơ quan tử của tế bào (như riboxom) Vận chuyển chất qua màng liên quan đến tính thấm của màng Đặc tính này trước hết phụ thuộc vào các enzyme phospholipase và lipase

Tế bào chất

Tế bào chất còn gọi là nguyên sinh chất Tế bào chất là hệ keo được cấu tạo

từ protein (đặc tính keo dính là đặc tính của protein), hydratcacbon, lipid, chất khoáng, nước và các hợp chất khác nữa Trong tế bào chất chứa đầy đủ các cơ quan

tử của tế bào, như ty thể, nhân, các khoang không bào, các hạt chất dự trữ dạng tinh

bột, dạng chất béo, các hạt phosphate và lipid Như vậy, tế bào trở nên dị nguyên (không đồng nhất) Ngoài các cơ quan tử của tế bào có trong tế bào chất ở dạng ty thể hay thể vùi (ty thể, microxom, không bào…), còn có những chất xúc tác sinh học rất quan trọng là enzyme tham gia vào tất cả các phản ứng hóa sinh

Nhân tế bào

Nhân của nấm men có cấu tạo bởi protein, AND, ARN và nhiều enzyme Nhân quyết định tính di truyền và tham gia điều khiển tất cả mọi hoạt động sống của tế bào nấm men Trong nhân có chứa nhiễm sắc thể, có quá trình gián phân khi sinh sản và đôi khi cũng có thể phân cắt theo kiểu trực phân

Ä Dinh dưỡng nấm men

Dinh dưỡng cacbon:

Các hợp chất hữu cơ khác nhau như các loại đường và dẫn xuất, các rượu, acid hữu cơ, acid amin… có thể là nguồn dinh dưỡng cacbon của nấm men

Các nguồn cacbon dinh dưỡng trước hết phải kể đến các loại đường Đường được tất cả các loài nấm men Glucose được coi như nguồn C vạn năng đối với vi

sinh vật Giống Saccharomyces lên men rượu, sử dụng được glucose thuộc loại

đường 6 (hexose), fructose, maltose, sacarose và galactose, với rafinose chỉ sử dụng được một phần, không sử dụng được lactose, melibiose, dextrin, pentose (pentose thuộc loại đường 5) và tinh bột

Có thể coi tính sử dụng kế tiếp các nguồn cacbon là tính đa dưỡng của nấm men Trong nuôi cấy theo giai đoạn glucose và fructose được sử dụng trước hết, kế tiếp là acid béo phụ thuộc vào thành phần của acid này Ví dụ: acid acetic ngăn trở việc sử dụng acid lactic – một sản phẩm sinh ra của quá trình đường phân chuyển từ acid pyruvic Acid acetic và glucose được sử dụng đồng thời Trong nuôi cấy liên tục nấm men có tốc độ sinh trưởng cùng với tốc độ pha loãng của môi trường thì

những hợp chất có nhiều C trong phân tử sẽ được sử dụng sau cùng Saccharomyces cerevisiae chỉ bắt đầu sử dụng galactose từ ngày thứ hai sau khi nuôi cấy Những

disacarit (maltose và saccarose) trước khi được nấm men sử dụng phải qua thủy

phân sơ bộ thành đường đơn nhờ enzyme tương ứng của nấm men Nấm men chuyển từ sống kỵ khí sang hiếu khi sẽ bị yếu khả năng sử dụng glucose và maltose, nhưng với sacarose hoạt tính sử dụng lại được tăng gấp 2.5 lần Nấm men sử dụng maltose chỉ khi trong môi trường không có mặt glucose và fructose Maltose được lên men hoàn toàn trong pha sinh trưởng ổn định của nấm men

Các acid hữu cơ chiếm một vị trí quan trọng trong trao đổi chất của nấm men Chúng có thể kích thích hoặc ức chế sinh trưởng nấm men Chúng cũng có thể

là nguồn dinh dưỡng cacbon và năng lượng duy nhất

Tất cả các sản phẩm trung gian trong trao đổi của vòng Krebs đều là nguồn cacbon dinh dưỡng cho nấm men Song, tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật này trong môi trường chỉ có acid acetic, citric, succinic, fumaric, malic hay oxalic đều thấp hơn so với ở môi trường glucose

Các acid béo được làm nguồn cacbon dinh dưỡng phụ thuộc vào nồng độ acid, vào chiều dài của mạch cacbon trong phân tử acid và mức độ điện li Những acid có mạch C từ 2 đến 4 làm nguồn cơ chất khá tốt ở nồng độ tương đối thấp Muối kali của các acid với mạch cacbon từ 2 đến 5 kích thích sinh trưởng nấm men tăng 1.4÷3.3 lần so với acid tương ứng

Các acid béo có mạch cacbon tương đối dài (từ 6 đến 10) nấm men chỉ sử dụng ở nồng độ trong môi trường acid thấp (0.02÷0.05%) Ở nồng độ cao sẽ ức chế nấm men phát triển

Các acid béo chưa bão hòa, đặc biệt là acid oleic, linoleic, palmitic, arachidinic là tác nhân sinh trưởng quan trọng của nấm men trong điều kiện kỵ khí Người ta xác định rằng, men rượu vang có thể sinh sản tự do trong điều kiện kỵ khí nếu như trong môi trường có mặt hai chất là acid béo (oleic, linoleic, linolevic) và sterin (ergosterin, hoặc cholesterin)

Dinh dưỡng nitơ:

Nguồn nitơ cần thiết cho tổng hợp các cấu tử có chứa nitơ của tế bào là các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ có sẵn trong môi trường

Nấm men có khả năng tổng hợp được tất cả các acid amin… thành phần protein trực tiếp từ các hợp chất vô cơ trong khi sử dụng nguồn cacbon là các hợp chất hữu cơ – sản phẩm trung gian của quá trình dị hóa hydratcacbon trong hô hấp

và lên men Không đồng hóa được nitrat

Nguồn nitơ vô cơ được nấm men sử dụng tốt là muối amoni của acid vô cơ cũng như hữu cơ Đó là amoni sulfat, phosphate rồi đến các muối acetate, lactate, malat và succinat

Các nguồn nitơ hữu cơ thường là hỗn hợp các acid amin, các peptid, các nucleotide…

Dinh dưỡng các nguyên tố vô cơ:

Các nguyên tố vô cơ trong nuôi cấy nấm men, phosphor được quan tâm trước hết, sau đó là kali và magie, lưu huỳnh…

Như chúng ta đã biết phosphor tham gia vào các thành phần quan trọng của

tế bào, như các nucleoproteit, acid nucleic, polyphosphate, phospholipid…

Lưu huỳnh là thành phần của một số acid amin trong phân tử protein và là nhóm phụ (-SH) của một só enzyme CoA

Các ion kali, canxi, magie cũng cần có trong môi trường nuôi cấy hoặc lên men

Các nguyên tố vi lượng cũng rất cần để quá trình sinh lý trong tế bào nấm men được xảy ra bình thường Các nguyên tố vi lượng là mangan, đồng, sắt, kẽm, molipden, bo, liti, rubidi, niken, coban… các nguyên tố này chỉ cần một lượng rất nhỏ (vi lượng)

Dinh dưỡng các chất sinh trưởng:

Những chất kích thích sinh trưởng là các vitamin, các base purin và pyrimidin Những nhân tố sinh trưởng cơ bản đối với nấm men không có sắc tố là 6 vitamin nhóm B: inozit (vitamin B8), biotin (vitaminB7 hay H), acid pantotenic (B3), thiamin (B1), pyridoxine (B6), acid nicotinic (B5 hay PP)

Acid amin ngoài vai trò là nguồn nitơ hữu cơ và cả nguồn cacbon hữu cơ được vi sinh vật sử dụng trực tiếp làm vật liệu xây dựng tế bào còn là các chất kích thích sinh trưởng cho một số chủng nòi nấm men Nhu cầu riêng biệt này là rất nhỏ

Ä Sinh sản của nấm men

Sinh sản vô tính

Sinh sản bằng hình thức nảy chồi: bình thường đến một giai đoạn nào đó, tế bào phân chia và tạo thành những tế bào con, lúc này những tế bào này nhỏ hơn tế bào mẹ, sau đó lớn dần lên, hoặc tách khỏi tế bào mẹ hoặc không tách khỏi mà tạo thành những chồi nhỏ liên kết với nhau ngay cả khi trưởng thành tạo thành chuỗi tế bào gọi là khuânr ty giả Đây là phương pháp sinh sản vô tính chủ yếu nhất ở tế bào nấm men

Sinh sản hữu tính

Shaccharomyces cerevisiae: tế bào dinh dưỡng đơn bội sinh sản theo cách

nảy chồi Sau đó hai tế bào kết hợp với nhau xảy ra quá trình giao chất và giao nhân tạo thành tế bào dinh dưỡng lưỡng bội Tế bào này nảy chồi và sinh ra tế bào lưỡng bội khác và sau đó chuyển thành bào tử túi rồi chuyển thành tế bào dinh dưỡng và tiếp tục sinh sản bằng cách nảy chồi

Ä Sinh trưởng nấm men: Quá trình sinh trưởng và phát triển nấm men, được nhiều tác giả chia làm 4 pha: pha tiềm phát, pha phát triển chỉ số, pha ổn định

và pha suy thoái

Hình1.2: Đường cong sinh trưởng của quần thể vi sinh vật

trong môi trường

- Lag-pha (pha tiềm phát hay pha làm quen): Đây là giai đoạn nấm men mới được cấy vào môi trường còn chưa sinh sản Vận tốc sinh trưởng coi như bằng không Đây là pha tiềm phát, nấm men còn thích nghi với môi trường mới, trong đó một số tế bào bị ức chế, thậm chí có thể bị chết Số lượng tế bào nấm men ở giai đoạn này là không tăng hoặc tăng không đáng kể, nhưng sự trao đổi chất của chúng lại xảy ra mạnh mẽ

- Pha logarit (pha phát triển chỉ số hay pha phát triển theo cấp số nhân): Trong pha này hầu hết thời gian nấm men hay giống vi sinh vật nào khác đã qua pha tiềm phát sẽ phát triển số lượng tế bào theo câp số nhân với tốc độ sinh tưởng là cực đại: 20 (1) → 21 → 22 (4) → 23 (8)… → 2n

Kích thước trung bình của tế bào giống nấm men ở pha này nói chung là nhỏ nhất, vì chúng còn phải sinh sản (nảy chồi, phân chia tế bào) từ nguồn tế bào chất và vỏ tế bào Đối với các tế bào trong pha này chúng có hoạt tính sinh lý – sinh hóa rất đặc trưng và chúng nhạy cảm với các nhân tố không thuận lợi hơn các tế bào

Ä Dị hóa và đồng hoá ở tế bào nấm men

Sự dị hóa (catabolism hay Dissilation)

Dị hóa các chất hữu cơ ở tế bào nấm men trong quá trình sống hiếu khí (hô hấp) hay lên men (kỵ khí) ngoài năng lượng thu được còn tạo ra các sản phẩm Phần lớn sản phẩm là vật liệu tế bào dùng cho sinh tổng hợp các hợp chất cấu trúc tế bào

mới, còn một số sản phẩm tế bào không sử dụng và được thải ra ngoài môi trường, như rượu ethylic, CO2, glycerin v.v…

Đồng hóa (Anabolism hay Assimilation)

Đồng hóa là sử dụng các hợp chất trao đổi trung gian do quá trình dị hóa tạo thành hoặc có sẵn trong môi trường để thực hiện các quá trình sinh tổng hợp ra các chất cấu trúc tế bào, như các hợp chất cao phân tử polysaccarit, protein, acid nucleic, lipid… tạo ra tế bào mới từ các tiền chất đơn giản (acid amin, các base purin và pyrimidin, các acid hữu cơ, phosphate – đường) Sự tổng hợp gắn liền với nhu cầu về năng lượng tự do được giải phóng do khử phosphor của ATP

Các quá trình dị hóa và đồng hóa xảy ra hình như ngược chiều với nhau Đầu tiên là các phản ứng dị hóa, sau đó là các phản ứng đồng hóa và gần như đồng thời

Ä Trao đổi năng lượng

Nấm men chỉ lấy được năng lượng hữu ích cho quá trình sinh tổng hợp của chúng nhờ giải phóng năng lượng ở các phản ứng hóa sinh trong nội bào

ƒ Nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu của tế bào nấm men là glucid, thực chất là một số loại đương đơn và đường đôi

Các loại đường trước hết được biến thành glucose hoặc fructose Hai loại đường bị biến đổi qua một số phản ứng với acid pyruvic (CH3 – CO – COOH) và giải phóng ra hợp chất giàu năng lượng ATP Giai đoạn này không cần sự có mặt oxy phân tử của không kí (kỵ khí)

ƒ Tiếp theo giai đoạn đường phân là sự phân giải triệt để các hợp chất trung gian thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O với sự có mặt của oxy phân tử (O2) của không khí là quá trình hô hấp hiếu khí hoặc không cần phân tử oxy (O2) là quá trình hô hấp kỵ khí hay quá trình lên men Quá trình phân giải triệt để này tạo ra nhiều ATP và bao giờ cũng là phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ và vô cơ

Quá trình oxy hóa chất A có thể xem là một chuỗi các phản ứng mà A mất

đi điện tử của mình Chất A gọi là chất cho điện tử → sản phẩm bị oxy hóa Khi đó

chất B được thêm điện tử chất nhận điện tử sản phẩm khử Trong tế bào vi sinh vật chất bị oxy hóa thường là hợp chất hữu cơ bị mất H

+ hay là chất được oxy hóa Như vậy, quá trình oxy hóa thực chất là quá trình khử hydro, trong khi đó quá trình khử là quá trình hydro hóa Tổ hợp hai quá trình thành một – quá trình oxy hóa – khử

Nếu chất nhận điện tử (H+) cuối cùng là oxy phân tử (O2) là quá trình hô hấp hiếu khí Khi chất nhận điện tử H+ cuối cùng là các hợp chất khác không phải là oxy phân tử thì quá trình được gọi là hô hấp kỵ khí (nếu chất nhận H+ là hợp chất hữu cơ – được gọi là quá trình lên men, còn chất nhận là vô cơ – được gọi chung là

hô hấp kỵ khí)

Ở đây cũng cần mạnh rằng, sản phẩm đường phân là pyruvat Quá trình từ glucose đến pyruvat vi sinh vật mới thu được rất ít năng lượng (khoảng 2%) Phần năng lượng chủ yếu vẫn còn được tích lũy trong các NADH và nhất là trong pyruvat Trong quá trình glucozit (đường phân) mới chỉ cắt được một mối C–C

Số phận pyruvat sẽ được tiếp tục và chu trình Krebs theo kiểu hô hấp hiếu khí hay hô hấp kỵ khí theo kiểu lên men là còn tùy thuộc vào hệ enzyme của tế bào

vi sinh vật hoặc điều kiện có oxy hay không có oxy – đối với tế bào nấm men

Ä Hô hấp

Hô hấp kỵ khí

Đường phân (glycolysis) là quá trình chuyển hóa glucose nội bào thành acid

pyruvic Nấm men Saccharomyces đường phân chủ yếu theo con đường EMP

Trong quá trình đường phân ban đầu cần ATP để khởi động quá trình Ở giai đoạn sau ATP được tái sinh NAD+ là coenzyme của các enzyme dehydrogenase xúc tác các quá trình oxy hóa - khử

Glucose được enzyme xúc tác sẽ tạo thành hai phân tử pyruvic (CH3COOH)

Cơ chế tách năng lượng ở điều kiện hiếu khí cơ bản là dựa trên phản ứng oxy hóa phosphoryl ADP Sự hô hấp bao gồm hàng loạt các phản ứng oxy hóa - khử giữa hydro được tách ra từ vòng Krebs với phân tử oxy ở chuỗi hô hấp Cần nhấn mạnh rằng, các enzyme xúc tác các phản ứng này đều khu trú trong ty thể của nấm men Để chu trình được liên tục nhất thiết phải có chất nhận H+ và ở đây chất nhận hữu hiệu nhất là oxy Tốc độ tối đa của chu trình quan sát chỉ thấy ở điều kiện đủ oxy

Hô hấp trong điều kiện kỵ khí và lên men

Nấm men là cơ thể kỵ khí tùy tiện Chúng hô hấp như những cơ thể hiếu khí bậc cao Khi nấm men được gieo cấy vào môi trường có oxy hòa tan chúng hô hấp

và sinh trưởng, tăng sinh khối Lượng oxy hòa tan trong môi trường dần cạn kiệt nấm men chuyển sang hô hấp kỵ khí hay lên men Trong lên men rượu, các đường đơn như glucose và fructose sẽ được phân giải theo con đường AMP và chu trình ATC trong giai đoạn đầu, tiếp theo là chuỗi hô hấp hoạt động giải phóng ra nhiều

năng lượng tích tụ trong ATP, sinh khối men giống tăng và khi môi trường chuyển sang kỵ khí (hết oxy hòa tan hoặc không cấp không khí) nấm men chuyển sang lên men, tích tụ rượu ethylic và CO2 (những sản phẩm chính) cùng một số sản phẩm phụ, trong đó có glycerin

Custeur sau này đã bổ sung những điều kiện của quá trình lên men rượu như sau: kỵ khí, có mặt các đường có thể lên men rượu, pH = 4.5÷5.5, nhiệt độ 25÷330C, khối lượng nấm men trong dịch lên men = 0.26% cơ chất Khi pH bằng 7.5÷8 thì nấm men sinh ra glycerin là sản phẩm chủ yếu

Ä Các sản phẩm từ nấm men

• Sinh khối nấm men

Sinh khối nấm men làm nở bột mì là sinh khối men Saccharomyces cerevisiae còn sống, còn hoạt tính lên men rượu, khi trộn với bột mì sẽ lên men

rượu, giải phóng ra CO2 làm phồng gluten (protein trong bột mì), bột nhào nở làm cho bánh mì xốp

Sinh khối nấm men bổ sung vào thức ăn chăn nuôi là sinh khối của các

giống Saccharomyces, Candida… đã sấy khô, đã chết không có hoạt tính lên men

rượu loại sinh khối nấm men này được coi là thể đậm đặc protein – vitamin

Cũng có loại nấm men Saccharomyces còn sống, có khả năng lên men rượu

được dùng thêm vào thức ăn tươi cho lợn (rau, cám, rượu gạo) để ủ thức ăn với mục đích tạo hương thơm và làm cho thức ăn dễ tiêu hóa hơn

• Rượu ethylic: Rượu ethylic là sản phẩm lên men chủ yếu của nấm men

• Các sản phẩm lên men ngoài rượu ethylic: CO2 (khí cacbonic), các sản phẩm thứ cấp

Các sản phẩm thứ cấp là glycerin, acid malic, acetaldehyt, acid acetic, acid pyruvic, acid lactic, acetic, aldehyt (diacetyl), ester, rượu bậc cao, lipid

Hợp chất aldehyt với hàm lượng nhỏ hơn giới hạn cho phép sẽ làm cho đồ

uống có cồn được tăng hương vị, nhưng quá sẽ gây ngộ độc, làm đau đầu cho người

sử dụng, trước hết là ảnh hưởng xấu đến hương vị sản phẩm Sản phẩm tàng trữ lâu

hoặc trong thời gian lên men phụ hàm lượng aldehyt sẽ giảm Trong số aldehyt có trong sản phẩm lên men còn có diacetyl – một sản phẩm thứ cấp rất được quan tâm

đến trong sản xuất bia Saccharomyces cerevisiae có thể tổng hợp được 12.6÷42.8%

chất béo so với sinh khối khô

1.4.2 Tác dụng của nấm men khi bổ sung vào sữa chua

Trong trường hợp lên men rượu, acid pyruvic sẽ chuyển thành acetaldehyt

và CO2 nhờ xúc tác của pyruvatdecaboxylase (enzyme có chưa B1), rồi sau đó thành rượu ethylic nhờ alcodehydrogenase của nấm men:

Quá trình lên men rượu đóng vai trò quan trọng trong sản xuất sữa chua kefer và kumis bởi trong thành phần của chúng có nấm men

Sữa chua bổ sung nấm men, nấm men tạo thành rượu ethylic trong môi trường acid (pH=4÷5) và trong điều kiện yếm khí

Sự lên men rượu tiến hành theo cơ chế thông thường và theo hai thời kỳ: Thời kỳ cảm ứng: Aldehyt acetic được tạo thành còn ít, chưa được dùng làm chất nhận H2 của enzyme alcodehydrogenase nên H2 được enzym chuyển đến cho aldehyt glyceric để tạo thành glycerin, như vậy trong môi trường sẽ hình thành glycerin, aldehyt acetic và CO2

Thời kỳ tĩnh: Khi acid aldehyt acetic đã đạt tới một lượng nào đó trong môi trường, phản ứng sử dụng aldehyt acetic làm chất nhận H2 bị đình chỉ và aldehyt acetic được chuyển thành rượu ethylic Chính vì glycerin chỉ đươc hình thành trong thời kỳ cảm ứng nên nó chỉ là sản phẩm phụ khi lên men rượu ở môi trường acid

Phương trình phản ứng tổng quát của quá trình lên men:

C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 = 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O

Sau khi lên men chính, sữa chua được lên men phụ ở nhiệt độ 8÷100C, ở nhiệt độ này nấm men lên men mạnh mẽ, ngoài sinh ra rượu làm cho sữa chua có vị cay còn sinh ra các sản phẩm phụ khác tạo ra hương vị độc đáo cho sản phẩm sữa chua Nấm men còn có tác dụng rút ngắn thời gian lên men chính của sữa chua

1.5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA

1.5.1 Sơ đồ quy trình kỹ thuật tổng quát

Đồng hóa Thanh trùng

Làm lạnh Kiểm tra chất lượng Nhận sữa

1.5.2 Thuyết minh quy trình

Ä Nhận sữa, kiểm tra chất lượng:

Để sản xuất sữa chua yoghurt cần chọn loại sữa có chất lượng cao:

- Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp

- Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin…), bacteriophage (thực khuẩn thể)

- Không chứa chất tẩy rửa, chất sát khuẩn (ví dụ, các chất đó còn sót lại sau quá trình rửa…), những chất ngăn cản quá trình lên men

Tại mỗi cơ sở sản xuất đều có bộ phận thu nhận sữa nguyên liệu và kiểm tra chất lượng sữa được đưa đến nhà máy theo giờ nhất định Thường vào sáng sớm và chiều Trước khi nhận sữa, phải chú ý đến độ sạch của xitec chứa sữa

Lúc mở nắp xitec, xác định mùi của sữa, khuấy sữa thật đều, đo nhiệt độ rồi mới lấy mẫu để kiểm tra các tiêu chuẩn hóa lý, chỉ tiêu về cảm quan, vệ sinh Các chỉ tiêu cần kiểm tra thường xuyên:

- Độ acid chung: TB: 16÷180T (độ tecne)

- Hàm lượng chất béo: 3.1÷3.7%

- Tỷ trọng: 1,028÷1.032

- Độ sạch: nhóm 1 2

Ä Làm lạnh: Sữa được bảo quản 4÷60C cho tới lúc chế biến

Ä Tiêu chuẩn hóa:

Các loại sữa chua khác nhau có thể có hàm lượng chất béo và chất khô khác nhau Mục tiêu của tiêu của tiêu chuẩn hóa là điều chỉnh lượng chất béo Tùy theo hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu (cao hơn hoặc thấp hơn sữa chua thành phẩm) mà người ta trộn thêm sữa gầy hoặc cream

Ví dụ: sữa nguyên liệu 3.1% chất béo mà thành phẩm yêu cầu 3.6 hoặc 6% thì ta cần bổ sung thêm cream Trong trường hợp ngược lại, người ta trộn thêm sữa gầy

Hiện nay tiêu chuẩn hóa hàm lượng chất béo hoàn toàn có thể thực hiện

bằng thiết bị chuyên dùng: máy ly tâm – tiêu chuẩn hóa Nghĩa là có thể điều chỉnh

tự động

Cần lưu ý hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu để sao cho sữa chua

thành phẩm có hàm lượng chất béo đúng tiêu chuẩn

Ä Gia nhiệt:

Sữa được gia nhiệt lên 400C, qua thiết bị li tâm làm sạch và li tâm tiêu

chuẩn hóa hàm lượng chất béo

- Tùy thuộc nhu cầu, hàm lượng chất béo của sữa chua yoghurt từ 0.5÷3%

- Hàm lượng chất khô không mỡ tối thiểu 8.2%

- Chất ổn định có thể là gelatin, pectin, agar-agar Chúng có tác dụng ngăn

chặn quá trình tách nước ở sữa chua thành phẩm, tăng độ nhớt

Sữa chua yoghurt không có chất ổn đinh Khi sản xuất sữa chua hoa quả, có

thể cho thêm chất ổn định Còn đối với sữa chua uống thì nhất thiết phải có chất ổn

định (0.1÷0.5%)

Khả năng đông tụ của sữa sẽ giảm khi lượng ion điện tích dương giảm (chủ

yếu ion Ca2+) Người ta cho thêm CaCl2 với lượng 0.02÷0.04% trong một số thời

điểm trong năm Người ta có thể thêm đường dưới dạng đường sacarose hoặc

glucose trong trường hợp sản xuất sữa chua hoa quả (mứt hoa quả thông thường

chứa 50% đường sacarose)

Ä Thanh trùng:

Ngoài mục đích tiêu ngoài mục đích tiêu diệt vi trùng còn có ý nghĩa làm

tăng khả năng hydrat hóa của các casein tạo cho sữa có độ quện tốt, bền và không bị

tách nước

Người ta thường dùng chế độ: 85÷780C; 5÷10 phút

90÷920C; 2÷3 phút

Ä Đồng hóa: Đồng hóa có thể tiến hành trước hoặc sau khâu thanh trùng Đồng hóa nhằm làm giảm kích thước các cầu mỡ, tăng mức độ phân tán mỡ sữa, phân bố lại giữa các chất béo và plasma Kết quả làm cho sữa chua đồng nhất, quện min và bền Nhiệt độ của sữa khi đồng hóa 60÷650C, 200 bar là tối ưu

Ä Làm nguội: Sữa được làm nguội đến nhiệt độ lên men Sau khi thanh trùng sữa được đưa trở lại buồng hoàn nhiệt làm nguội bằng nước lạnh và bằng

nước đá

Ä Cấy chủng vi sinh vật: Chất lượng của sữa chua phụ thuộc nhiều vào chất lượng của chủng Đối với từng loại sữa chua, người ta dùng các chủng khác

nhau, đảm bảo sao cho sữa chua có mùi vị đặc trưng

Chủng vi sinh vật sữa chua và phương pháp chuẩn bị chủng:

Chủng sữa cho có thể là một loại hoặc kết hợp nhiều loại Trong nhiều trường hợp tên của sữa chua chính là tên của chủng vi sinh vật dùng để lên men sản phẩm đó Một số chủng vi sinh vật thường dùng như:

→ Sữa chua: Streptococcus lactic 30÷350C

→ Sữa chua Kefer

Yeast torula (nấm Kefer) 42÷450C (còn lên men rượu ở điều kiện lạnh, lượng ester tạo ra nhiều hơn)

Streptococcus lactic 42÷450C

Lactobacillus caucacius 42÷450C

→ Sữa chua kumiss

Themobacterium bulgaricus 42÷450C

Yeast candida (nấm kefer) 42÷450C

Trong quá trình lên men các vi sinh vật này sản sinh ra không những acid lactic mà còn cho các acid bay hơi, khí CO2, dầu thơm diacetyl Kết quả tạo ra sản phẩm có mùi thơm đặc trưng Chủng sữa chua nguyên chất thường ở dạng bột hoặc dạng lỏng đóng chai cũng có thể ở dạng viên Tất cả đều được sản xuất theo một quy trình nghiêm ngặt

Thường dùng chủng nguyên chất có hoạt tính sinh học yếu nên thời gian lên men rất dài Để rút ngắn thời gian lên men trong sản xuất công nghiệp người ta cấy chuyển tiếp hai, ba lần

Cấy lần đâu (chủng tác động đầu): sữa qua tiệt trùng, làm nguội đến nhiệt

độ lên men, 14÷20h.Bảo quản từ 4÷60C

Cấy lần hai (chủng tác động thứ): sữa qua thanh trùng 92÷950C, 20÷30 phút, làm nguội, cấy 5% chủng đầu Để tủ ấm 6÷10h, bảo quản 4÷60C

Chủng tác đông jsuwr dụng: làm tương tự như lần hai, lấy 5% lượng sữa cần sản xuất cho lên men Chủng tác động thứ xấp xỉ 4÷5% so với sữa lên men từ 5÷6 giờ Bảo quản 4÷60C

Ä Rót vào chai (túi)

Ä Lên men: Lên men lactic là quá trình chính trong sản xuất sữa chua Nhóm vi khuẩn lactic cũng là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong công nghệ chế

biến sữa nói chung

Acid lactic được tạo thành trong quá trình lên men theo phương trình sau:

C12H22O11 + H2O → 4C3H6O3 Lactose Acid lactic

Cơ chế đông tụ của sữa chua:

NH2-R(COO)2Ca+2CH3CHOHCOOH→NH2R(COO)2+(CH2CHOHCOO)2Ca Caseinat canxi Acid lactic Acid caseic Latat canxi