thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức

Với nguyên liệu gạo lức giàu dinh dưỡng, chúng tôi đã khảo sát các điều kiện để vi khuẩn lactic có thể đóng vai trò chủ đạo trong suốt quá trình lên men, tạo một sản phẩm dạng Probiotic

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 06/2009

ĐẠI HỌC KTCN TPHCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

-

KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN THỊ QUỲNH LY MSSV: 105111039 NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC LỚP: 05DSH I- TÊN ĐỀ TÀI: THỬ NGHIỆM TẠO THỨC UỐNG LÊN MEN LACTIC TỪ GẠO LỨC II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu tạo sản phẩm lên men lactic từ cơ chất là gạo lức Sau đó khảo sát các điều kiện lên men để tìm được sản phẩm tối ưu nhất, nghiên cứu này đã tạo cho thị trường một sản phẩm mới có nhiều chất dinh dưỡng III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/04/2009 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 24/06/2009 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THÚY HƯƠNG Nội dung và yêu cầu của LVTN được thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2009 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):

Đơn vị:

Ngày bảo vệ:

Điểm tổng kết:

Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp: .

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tâm và nhiệt tình của TS Nguyễn Thúy Hương

Thật vinh hạnh cho em được Cô nhận bảo trợ và tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quí báu giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này Đặc biệt, từ Cô em đã học được cách làm việc nghiêm túc, chăm chỉ và không ngừng học hỏi thêm kiến thức cho mình

Em rất thành thật biết ơn:

 Ban Giám Hiệu trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ và trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh

 Tất cả Thầy Cô bộ môn Công nghệ sinh học đã giảng dạy, hướng dẫn để em

có được nền kiến thức như ngày hôm nay

 Em thành thật cảm ơn các Thầy Cô phụ trách phòng thí nghiệm của trường Đại học Bách khoa và trường Đại học Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, các Thầy

Cô phụ trách văn phòng khoa, tất cả các bạn sinh viên lớp 05DSH và các anh chị học lớp cao học đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho em trong thời gian thực hiện đề tài

 Lời cảm ơn cuối cùng xin được dành cho ba mẹ và gia đình em Những người

đã tận tụy, lo lắng, an ủi, động viên và hy sinh cho em có được ngày hôm nay

Em xin được bày tỏ nơi đây lòng biết ơn chân thành nhất!

“Đồ uống lên men lactic từ gạo lức” được chế biến từ nguyên liệu gạo lức lên

men lactic, với tác nhân vi sinh vật tham gia là Lactobacillus acidophilus Gạo lức

sau khi ngâm và nấu chín thành dịch gạo, chúng tôi bổ sung đường và lên men trong

24 giờ, ở pH 4.8 – 5.0, nhiệt độ là 370C Đồ uống có vị chua ngọt nhẹ và cung cấp 1 lượng vi khuẩn sống từ 107 – 108 cfu/ml Sản phẩm vẫn giữ được tình trạng tốt nếu được bảo quản ở nhiệt độ lạnh từ 4 – 60C trongvài tuần Đây là một sản phẩm có thể

tự tạo ở qui mô gia đình

Với nguyên liệu gạo lức giàu dinh dưỡng, chúng tôi đã khảo sát các điều kiện

để vi khuẩn lactic có thể đóng vai trò chủ đạo trong suốt quá trình lên men, tạo một sản phẩm dạng Probiotic dạng thực phẩm

Kết quả của đề tài là nền tảng cho những nghiên cứu sâu hơn để hoàn thiện thức uống này, nhằm góp phần xây dựng một dòng sản phẩm mới cho thị trường thực phẩm trong nước

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2

2.1 Giới thiệu về gạo lức 2

2.1.1 Giới thiệu chung về hạt gạo 2

2.1.2 Thành phần chính có trong gạo lức 8

2.1.3 Các sản phẩm của gạo lức 10

2.1.4 Giá trị dinh dưỡng của gạo lức 13

2.2 Giới thiệu về lên men lactic 16

2.2.1 Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong lên men lactic 16

2.2.2 Đặc điểm chung của Lactobacillus acidophilus và lên men lactic 26

2.2.3 Các sản phẩm lên men lactic 31

2.2.4 Giá trị của các sản phẩm lên men lactic với sức khỏe con người 34

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

3.1 Nguyên liệu 37

3.2 Trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất 37

3.2 Phương pháp nghiên cứu 38

3.2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 38

3.2.2 Bố trí nội dung thí nghiệm 38

3.2.3 Các phương pháp phân tích 44

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 46

4.1 Một số khảo sát đặc điểm của Lactobacillus acidophilus 46

4.1.1 Quan sát vi thể, đại thể 46

4.1.2 Tăng sinh giống trên môi trường MRS 46

4.1.3 Nhân giống trong môi trường trung gian sữa 47

4.2 Khảo sát nguyên liệu gạo lức 48

4.2.1 Gạo lức 48

4.3.1 Khảo sát tỷ lệ gạo : nước 50

4.3.2 Khảo sát tỉ lệ đường cần bổ sung 51

4.3.3 Khảo sát tỉ lệ giống 53

4.4 Khảo sát hương liệu bổ sung thích hợp và đánh giá chất lượng cảm quan cho sản phẩm 54

4.5 Thời gian bảo quản sản phẩm 62

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64

5.1 Kết luận 64

5.2 Đề nghị 66

DANH MỤC BẢNG 1 Phân loại các tiêu chuẩn hạt gạo 3

2 Thành phần hóa học trong thành phần của hạt gạo 9

3 Thành phần hóa học của gạo lức xay 10

4 Thành phần hóa học của gạo lức 49

5 Thành phần hóa học của dịch gạo lức trước khi lên men 49

6 Tương quan giữa tỷ lệ gạo : nước 50

7 Tương quan giữa lượng đường bổ sung và hàm lượng acid lactic 52

8 Tương quan giữa tỉ lệ giống và hàm lượng acid lactic 53

9 Điểm đánh giá của 30 người tham gia cảm quan, nghề nghiệp sinh viên, độ tuổi từ 18 – 22 55

10 Phân tích phương sai 58

11 Kết quả của phép thử cho điểm thị hiếu 59

12 Kết quả của phép thử cho điểm chất lượng 61

13 Theo dõi sự phát triển của tổng số vi khuẩn hiếu khí 62

14 Hàm lượng vi khuẩn lactic trong điều kiện cất giữ ở nhiệt độ 4 – 60C 63

1 Các loại gạo dài, trung bình, ngắn điển hình 4

2 Một số loại gạo lức 4

3 Gạo lứt đỏ 7

4 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus 17

5 Vi khuẩn Lactobacillus casei 18

6 Vi khuẩn Lactobacillus brevis 19

7 Vi khuẩn Lactobacillus plantarum 20

8 Vi khuẩn Streptococcus mutans 22

9 Vi sinh vật thuộc nhóm Lactobacillus 23

10 Vi sinh vật thuộc nhóm Leuconostoc 24

11 Vi sinh vật thuộc nhóm Streptococcus 25

12 Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus 31

13 Hình ảnh đại thể L.acidophilus 46

14 Hình ảnh vi thể L.acidophilus 46

15 Giống Lactobacillus acidophilus trên môi trường MRS lỏng 47

16 Môi trường trung gian sữa đã được cấy giống 47

DANH MỤC SƠ ĐỒ 1 Quy trình tạo thức uống lên men từ gạo lức 11

2 Bố trí nội dung nghiên cứu 38

3 Qui trình tạo sản phẩm 41

4 Qui trình tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức 64

1 Đường cong sinh trưởng của Lactobacillus acidophilus 48

2 Tương quan giữa tỷ lệ gạo : nước và hàm lượng acid lactic 51

3 Tương quan giữa lượng đường bổ sung và hàm lượng acid lactic 52

4 Tương quan giữa tỉ lệ giống ban đầu và hàm lượng acid lactic 53

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Lên men ứng dụng rất rộng rãi trong chế biến thực phẩm, sản phẩm của lên men góp phần làm gia tăng giá trị dinh dưỡng, chất lượng và an toàn cho sản phẩm Đặc biệt, lên men lactic là loại lên men được ứng dụng rộng rãi và tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị Có nhiều loại thức uống truyền thống được lên men lactic từ ngũ cốc như “Boza” của Thổ Nhĩ Kỳ, Rumani, Bulgari… “Kunun zaki” của Nigeria, “Sobia” của Ả Rập Saudi… Các loại đồ uống này không chứa cồn, có vị chua ngọt, giàu dinh dưỡng và năng lượng [15]

Ngày xưa, con người đã biết sử dụng lên men lactic để tạo ra những loại thức uống bổ dưỡng Sau đó con người đã nghiên cứu về việc bổ sung hệ vi sinh vật trong quá trình lên men nhằm cải tiến và làm gia tăng quá trình lên men, làm cho sản phẩm lên men ngày càng hoàn thiện hơn Gần đây, con người còn bổ sung thêm các chế phẩm có lợi như: Probiotic, Prebiotic, Bactoriocin vào thức uống làm gia tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, tốt cho hệ tiêu hóa và tăng cường sức đề kháng cho cơ thể Điều này đã mở ra những bước ngoặc mới quan trọng về vai trò tạo đồ uống nhờ lên men lactic

Gạo lức từ lâu đã được nghiên cứu là một loại gạo chứa nhiều chất dinh dưỡng, có khả năng chống lại được nhiều bệnh Hiện nay, những sản phẩm của gạo lức đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, người Việt Nam đã xem gạo lức như là món ăn chữa bệnh [13] Việc lên men gạo lức với vi khuẩn lactic cũng

đã được Nhật Bản và Hàn Quốc khảo sát Với nhiều loại gạo lức khác nhau, sau khi ngâm, số lượng vi khuẩn lactic đều gia tăng rõ trong nước và gạo, ngăn chặn sự phát triển của những vi sinh vật khác Họ đã tạo loại đồ uống tương tự Amazake từ sự lên

men Lactobacillus amylovorus với cơ chất gạo Koji

Từ giá trị của lên men lactic và thành phần của gạo lức mang lại là cơ sở cho các nghiên cứu để cho ra sản phẩm nước uống lên men từ gạo lức, sản phẩm lên men

bởi Lactobacillus acidophilus dựa trên cơ chất gạo lức

Đề tài “Thử nghiệm tạo thức uống lên men lactic từ gạo lức” nhằm tạo ra sản phẩm nước uống mới đưa đến cho thị trường thực phẩm trong nước đáp ứng yêu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về gạo lức

2.1.1 Giới thiệu chung về hạt gạo

Ở Việt Nam, thóc gạo là thực phẩm chính của nhiều dân tộc, không phải như nhiều người cứ nghĩ rằng ăn nhiều thịt, nhiều đường mới tốt và coi đó là thức ăn chính Dân tộc ta có câu cửa miệng “bữa cơm”, “ăn cơm” thể hiện đầy đủ cơm gạo là thức ăn chính Đó là thức ăn mà dân tộc ta cũng như nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng để sinh tồn hàng ngàn năm nay Từ lâu chúng ta chỉ quen ăn loại gạo trắng mà

ít người để ý đến loại gạo nào bổ dưỡng, đáp ứng nhu cầu cơ thể, phù hợp với sinh

lý, với cơ thể của con người hơn

Những năm gần đây, qua phân tích chất gạo, đặc biệt là gạo lức, người ta thấy không những có đủ những chất chủ yếu như đạm, béo, bột mà còn có nhiều loại sinh

tố, các chất khoáng, các loại acid, chất xơ và nhiều chất khác, càng thấy rõ tính chất

ưu việt và khả năng bổ dưỡng, phòng và chữa bệnh của gạo lức trong cây lúa Thế nhưng gạo đem giã xát thật trắng chỉ còn lại chất bột, mất đi 1/3 hoặc có khi mất hết các chất dinh dưỡng thiên nhiên Do đó ăn thuần gạo trắng dễ phát sinh những bệnh

quả trong sự lựa chọn hương vị đặc biệt và các đặc điểm nấu ăn được ưa thích bởi người tiêu thụ

2.1.1.1 Chất lượng hạt gạo

Sau năng suất hạt, chất lượng hạt gạo là quan trọng nhất Gạo xay với hạt trong mờ nguyên hạt được ưa thích Vùng bị mờ đục trong một nội nhũ trong mờ được gọi là bạc bụng

Gạo có vô số kiểu chiều dài hạt khác nhau Bảng sau đưa ra phân loại tiêu chuẩn kích thước hạt

Bảng 1: Phân loại các tiêu chuẩn hạt gạo

Kích thước Chiều dài

(mm) Cấp độ Hình dạng

Tỷ lệ dài/rộng Cấp độ

bị gãy và có năng suất gạo nguyên cao Tỷ lệ gạo xay và màu sắc của gạo rất quan trọng, các giống khác nhau có kiểu và cường độ mùi thơm khác nhau Hương thơm trong gạo là do chất hóa học diacetyl – 1 – pyroproline tạo nên Chất lượng gạo nấu

và ăn thay đổi theo vùng Gạo xay có hạt trong mờ, thon dài có hoặc không có mùi thơm, có độ nở nhiều khi nấu (do sự kéo dài nhân hạt), có tính mịn (không dính và mềm), cấu trúc hạt chắc, mùi vị hấp dẫn và thời hạn sử dụng kéo dài được ưa chuộng trong thị trường nội địa cũng như thị trường quốc tế Hình dưới đây trình bày các kiểu hạt dài, trung bình và ngắn điển hình của Mỹ

Trong cột đầu tiên bên phải (1 đến 3) là kiểu hạt lúa (rough rice or paddy rice) Cột ở giữa (1 đến 3) là gạo lức hay gạo chưa qua đánh bóng (brown rice or unpolished rice) Cột cuối bên trái (1 đến 3) là gạo trắng (milled rice/white rice/head rice) Mỗi loại bao gồm cả dạng hạt dài, trung bình và ngắn

Hình 1: Các loại gạo dài, trung bình, ngắn điển hình [35]

Màu của vỏ cám: Màu vỏ cám bao gồm màu trắng nâu sáng, nâu tối, nâu, đỏ, tím sáng và tím

Mức độ bạc bụng: Mức độ bạc bụng của hạt gạo được chia như sau:

Thành phần hạt gạo sau khi xay chà gồm có vỏ trấu, cám, gạo lức, gạo chà (head rice) và chiếm 67 – 70% trọng lượng của hạt gạo

Gạo trắng chia thành hai phần: Gạo nguyên và tấm (gạo bị gãy) Gạo nguyên chiếm từ 40 – 60% trọng lượng lúa đem chà và phụ thuộc điều kiện, kỹ thuật sau thu hoạch, đôi khi tỷ lệ này dưới 40% Phần trăm gạo gãy thay đổi tương ứng với tỷ lệ gạo nguyên

Chất lượng xay chà: Yếu tố này bao gồm phần trăm gạo lức, gạo trắng và gạo nguyên

Trọng lượng hạt lúa không vỏ

Trọng lượng gạo nguyên (không gãy)

Gạo nguyên (%) = - x 100

Trọng lượng lúa

Trung bình phần trăm vỏ hạt từ 18 – 26% trọng lượng lúa, phụ thuộc vào giống có vỏ dày hay mỏng Gạo trắng chiếm khoảng 70% nhưng thay đổi do nhiều điều kiện như giống, môi trường và công nghệ sau thu hoạch Trên thị trường yếu tố quan trọng là phần trăm gạo nguyên và thay đổi từ 25 – 65%

2.1.1.2 Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng gạo

Chất lượng cơm: Chất lượng gạo được nấu gồm hàm lượng amylose, nhiệt độ trở hồ và độ bền gel

Tiêu chuẩn Quốc tế hàm lượng amylose như sau:

0 – 2% gạo dẻo

20 – 25% gạo mềm (hàm lượng amylose trung bình)

> 25% gạo cứng (hàm lượng amylose cao) Nhiệt độ trở hồ (GT) là đặc tính chỉ nhiệt độ nấu gạo thành cơm và không thể trở lại trạng thái ban đầu GT thay đổi từ 55 – 790C GT trung bình là điều kiện tối hảo cho chất lượng gạo tốt

Hương vị: Vị ngon hoặc hương thơm trong gạo được tạo bởi hóa chất diacetyl – 1 – pyroproline Đánh giá tiêu chuẩn theo Viện Nghiên cứu lúa gạo quốc Tế (IRRI) được chia làm 3 mức độ:

Không thơm

Ít thơm Thơm nhiều Chất dinh dưỡng: Tinh bột cao nhất ở lúa mì 81,1%, tiếp đó là gạo 74,8% và thấp nhất trong cây lúa miến 67,4% Thành phần quan trọng thứ hai trong gạo là protein với 8,5% trong khi trong cây kê cao nhất với 13,4% Nói chung, dinh dưỡng trong ngũ cốc nghèo lysine và threomine Chất lượng protein trong gạo cao nhất bởi

vì có lysine cao 3,5 – 4% hơn ngũ cốc Trong những năm gần đây, viện nghiên cứu lương thực và thực phẩm Việt Nam thành công trong việc phát triển giống có hàm lượng protein cao 10% như các giống P4 và P6 Sắt và vitamin thiếu nghiêm trọng ở

2.1.1.3 Gạo lức

Gạo lức là loại gạo chỉ vừa mới bóc đi lớp vỏ trấu, vẫn còn lớp cám bao bọc bên ngoài Nếu giã sạch lớp cám này sẽ cho ra gạo trắng là loại chúng ta ăn hàng ngày Lớp cám của hạt gạo lức chứa nhiều dưỡng chất quan trọng như: vitamin E, vitamin B1, B3, B6, magiê, mangan, chất xơ, sắt [37]

Gạo thật dài > 6,5 mm Tất cả gạo lức đều bổ dưỡng, nên cần được ăn trong các bữa ăn hằng ngày Mặc dầu thời gian nấu gạo lức lâu khoảng 45 phút, nhưng có thể nấu một lần cho một tuần thì cũng tiết kiệm được nhiều thì giờ

Gạo lức là một loại thực phẩm nhiều dinh dưỡng khi so sánh với gạo trắng Tuy nhiên, nó còn gia tăng nhiều dinh dưỡng hơn nữa khi được đem ngâm trong nước ấm, lâu khoảng 22 giờ

Đây là một khám phá mới nhất của khoa học Gạo lức khi ngâm lâu chứa rất nhiều chất bổ dưỡng vì gạo lức ở trạng thái nẩy mầm “Các enzyme ngủ trong hạt gạo ở trạng thái này được kích thích hoạt động và cung cấp tối đa các chất dinh dưỡng” [17] Theo Hiroshi Kayahara, giáo sư khoa sinh học và kỹ thuật sinh học tại

quả nghiên cứu của nhóm ông tại Hội nghị hoá học quốc tế ở Hawaii vào cuối năm

2000 vừa qua “Mầm gạo lức chứa nhiều chất xơ, vitamin và chất khoáng hơn là gạo lức chưa ngâm nước” Kayahara viết trong tờ trình, gạo lức đã ngâm nước chứa gấp

ba lần lysine, một loại amino acid cần thiết cho sự tăng trưởng và bảo trì các mô tế bào cơ thể con người và chứa nhiều hơn mười lần chất gamma – aminobutyric acid, một chất acid tốt bảo vệ bộ phận thận (kidneys) Các khoa học gia cũng tìm thấy trong mầm gạo lức có chứa một loại enzyme, có tác dụng ngăn chặn prolylendopeptidase và điều hoà các hoạt động ở trung ương não bộ Gạo lức nẩy mầm không những chỉ đem lại nhiều chất dinh dưỡng mà còn nấu rất dễ dàng và cung ứng cho chúng ta một khẩu vị hơi ngọt vì các enzymes đã tác động vào các chất đường và chất đạm trong hạt gạo

Gạo lức bổ dưỡng hơn gạo trắng nhưng khó tiêu hơn vì lớp cám ngoài chứa nhiều chất celuloze rất cứng

Gạo lức có thể để khoảng 4 – 5 tháng Nếu để lâu, chất dầu trong lớp cám sẽ

bị hư, gạo sẽ có mùi, không thể sử dụng được Nên cất gạo ở nơi thoáng mát

2.1.2 Thành phần chính có trong gạo lức

Hạt lúa được cấu tạo gồm:

Vỏ trấu: Vỏ ngoài cứng, có nhiều silic, thường dùng để đốt lò Gia súc không

ăn được trấu… ngoại trừ gà vịt

Cám: Cám có nhiều lớp tế bào nằm ngang, chứa chất béo, sinh tố, chất đạm, tạo màu sắc cho gạo

Lớp cám của hạt gạo lức chứa nhiều dưỡng chất quan trọng như:

vitamin E, vitamin B1, B3, B6, magiê, mangan, chất xơ, sắt

Lõi: Khi chà xát, bỏ các lớp ngoài, hột gạo còn lại lõi chứa tế bào tinh bột và chất đạm

Mầm thóc: chứa nhiều chất đạm và chất béo

Thành phần của gạo lức gồm có chất bột, chất đạm, chất béo, chất xơ cùng các vitamin nhóm B1, B2, B3, B6 và các acid pantotenic, acid paraaminobenzoic, acid polic, acid phytin, chất canxi, chất sắt, chất magiê, chất selen, glutathion, kali và

Tùy từng phần của hạt gạo mà có các thành phần hóa học khác nhau:

Bảng 2: Thành phần hóa học của hạt gạo Tên

Đường (%)

Cellulose (%)

Pantozan (%)

Chất béo (%)

Tro (%)

Các chất khác (%) Toàn

bộ hạt 10,07 59,00 4,43 2,76 8,10 2,24 2,18 1,22 Nội

Phôi 41,3 Rất ít 25,12 2,46 9,74 15,04 6,31 0,03

Vỏ 28,7 Rất ít 4,18 16,2 32,56 7,78 10,51 0,07

[1] Gạo lức và gạo trắng gần giống nhau về lượng calories, carbohydrate, chất béo và protein nhưng một số vitamin như B1, B3 và chất khoáng như sắt đã bị mất trong quá trình xay xát [13]

Các nhà khoa học đã tìm thấy ở trong chất cám bọc ngoài hạt gạo lức có chất dầu tên là tocotrienol factor (TRF) có tác dụng khử trừ những chất hóa học gây nên hiện tượng đông máu và đồng thời giảm cholesterol Ngoài ra, trong chất cám bọc ngoài gạo lức còn có thêm một chất khác có khả năng chống lại chất xúc tác enzyme HMG – CoA, một chất có khuynh hướng giúp gia tăng lượng cholesterol xấu LDL Trong 100g bột mầm gạo lức chứa:

Sinh tố B1 (2,83 mg%) hiệu quả với chứng thiếu sinh tố và bệnh tê phù Sinh tố B2 (0,56 mg%) làm đẹp người

Sinh tố B6 (5,30 mg%) chữa bệnh thần kinh, mất ngủ

Sinh tố E (17,60 mg%) làm trẻ lại và cường tinh

Chất nai – a – min (6,80 mg%) phòng loét dạ dày mãn tính

Acid pangtotenic (0,82 mg%) nhân tố đẩy mạnh sự trưởng thành

Acid nicotinic (20,64 mg%) làm máu trong sạch, da dẻ mịn màng

Ngoài ra, còn có sinh tố B12 hiệu quả đối với chứng thiếu máu, glu –ta – xion

thành phần sắt làm cho máu trở nên trong lành, có các chất khoáng như can – xi, v.v…

Đặc biệt protein của gạo lức không có prolamin và do đó không có gluten Trong quá trình chế biến, thành phần của gạo có sự thay đổi

Bảng 3: Thành phần hóa học của gạo lức xay

Hàm lượng % theo chất khô Tên sản phẩm

Protein Chất béo Tro Cellulose

[1] 2.1.3.Các sản phẩm của gạo lức

2.1.3.1 Nước uống từ gạo lức

Quy trình được thực hiện như sau:

Pectin Đường Gạo lức Nước Hương liệu Màu

sinh vật

Rửa sạch tạp chất, dùng máy xay truyền thống (hai thớt đá thẳng đứng) hay máy xay kiểu mới, hoặc máy xay sinh tố để xay, lượng nước khi xay bằng 3 – 5 lần lượng gạo

Tiến hành lọc sơ bộ qua lớp vải lọc nhằm loại bỏ một phần tạp chất

Bổ sung nước với tỷ lệ nhất định rồi gia nhiệt lên 1000C trong 45 phút Sau

đó, đem dung dịch đi xay một lần nữa

Cuối cùng là, công đoạn lọc tinh nhằm giúp cho sản phẩm khi hoàn thành có màu sắc trong và loại bỏ hoàn toàn các tạp chất

Đổ đường và pectin vào nước, hòa tan hoàn toàn dung dịch và lọc qua tấm vải

Chế độ thanh trùng thường là 750C trong vài phút Nếu thanh trùng quá mức

có thể làm mất màu, mất mùi sản phẩm và các vi sinh vật có lợi

Sản phẩm cần được bảo quản ở nhiệt độ từ 4 – 60C trong tủ lạnh

Quá trình lên men có thể chia làm 3 giai đoạn:

Giai đoạn đầu: 0 – 80 giờ chủ yếu là sinh khối, đường tiêu hao chậm, acid lactic tích tụ ít

Giai đoạn 2: 80 – 135 giờ là giai đoạn tạo acid lactic mạnh nhất, vì vậy lượng đường tiêu hao rất nhanh

Giai đoạn 3: là giai đoạn lên men cuối cùng của sản phẩm, tốc độ lên men chậm vì lượng acid sản sinh ra nhiều ức chế lại sự hoạt động của vi khuẩn lactic[40]

2.1.3.2 Gạo lức muối mè

Phương pháp điều trị bệnh tật bằng cách ăn "gạo lức, muối mè" được gọi là

"phương pháp thực dưỡng" (Macrobiotics), ra đời bởi giáo sư người Nhật có tên

Phương pháp này không chỉ được áp dụng ở các nước phương Đông mà còn được biết đến ở một số nước phương Tây

Với nước ta, các bác sĩ nghiên cứu áp dụng phương pháp này cho biết, việc ăn gạo lức muối vừng đã giúp nhiều người chữa khỏi bệnh mãn tính mà không cần dùng đến thuốc Một số người áp dụng biện pháp này trên 10 năm, có người trên 20 năm

mà không thấy biểu hiện thiếu chất

Chất selen đã được y học chứng minh rằng có khả năng ngăn ngừa ung thư, chất glutathion thì phòng nhiễm bụi phóng xạ, acid pantotenic giúp tăng cường chức năng của vỏ não, chống viêm da, u bướu ác tính nên việc duy trì một chế độ ăn gồm toàn gạo lức, muối mè để phòng ngừa và chữa bệnh ung thư là có cơ sở

Ở Việt Nam, phương pháp thực dưỡng bằng gạo lức, muối mè bắt đầu xuất hiện vào khoảng năm 1963 [41]

2.1.3.3 Gạo lức rang

2.1.4 Giá trị dinh dưỡng của gạo lức

Những ích lợi cho sức khỏe của gạo lức bắt đầu với chất xơ của nó, 300g gạo lức cung cấp khoảng 14% giá trị dinh dưỡng hàng ngày của chất xơ, đã được chứng minh là có thể giảm lượng cholesterol Nói cách khác gạo lức dùng để chống xơ vữa động mạch Chất xơ cũng có thể giúp đỡ cơ thể bằng cách giữ cho mức đường trong máu dưới mức kiểm soát, do đó gạo lức là một lựa chọn ngũ cốc tuyệt vời cho người

bị tiểu đường

Nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh rằng trong lớp cám của gạo lức chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa qua các bệnh về tim mạch Đặc biệt, đối với phụ nữ, nó làm giảm nguy cơ ung thư và ruột kết, giảm cholesterol và tốt cho hệ tim mạch của phụ nữ sau mãn kinh

Đồng thời, với nguồn chất xơ dồi dào, gạo lức giúp chống lại bệnh xơ vữa động mạnh, ung thư vú, giảm nguy cơ mắc bệnh tim, ung thư và bệnh tiểu đường

Cám là lớp vỏ ngoài màu nâu của hạt gạo đã được sử dụng qua nhiều thế kỷ trong kỹ thuật chăm sóc da Các thành phần chính có trong gạo gồm:

Acid cám gạo: Cám gạo chứa đến 10% canxi ion giúp nới lỏng sự liên kết giữa các tế bào chết xỉn màu trên bề mặt da Đồng thời chúng kiểm soát và ngăn ngừa các đốm nâu xuất hiện do tuổi tác

Tocopherols/tocotrienols: Các dẫn xuất vitamin E và thành phần hiệu nghiệm khác giúp bảo vệ da khỏi các tác động xấu của môi trường và làm chậm quá trình lão hóa

Proanthocyanidins: Các chất ức chế enzyme giúp bảo vệ sự liên kết và độ đàn hồi của da, giúp da giữ được sự mềm mịn và săn chắc

Những hạt gạo lức sẽ bổ sung thêm các loại vitamin nhóm B, kiểm soát lượng đường trong máu và làm cho tính khí dễ chịu hơn

Nghiên cứu dược lý thực nghiệm cho thấy cám gạo có tác dụng bảo vệ chống viêm dây thần kinh và trị các bệnh về da Cám tinh thu được sau khi chà xát gạo có tác dụng làm tăng huyết sắc tố trong máu, chống thiếu máu Thử nghiệm lâm sàng trên người cho thấy hoạt chất trong dầu cám gạo có tác dụng làm hạ nồng độ cholesterol trong máu Dầu cám gạo là một hoạt chất chiết từ cám gạo có tác dụng chống ung thư, có thể do khả năng kích thích hoạt tính miễn dịch của cơ thể bệnh nhân ung thư

Chất xơ còn có tác dụng giúp no lâu nên khi ăn cơm gạo lức, bạn sẽ không bị tăng cân

Theo nhiều nghiên cứu khoa học cho biết chất xơ trong gạo lức giúp phòng ngừa các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa và bệnh tim mạch Viện Ung Thư Quốc Gia Hoa Kỳ khuyến cáo nên dùng 25 grams chất xơ mỗi ngày Với 300g cơm gạo lức cung cấp 3,5g trong khi đó cơm gạo trắng chỉ cho có 1g

Ăn gạo lức thường xuyên giúp cơ thể dẻo dai, gân cốt cứng cáp, hoạt bát, đỡ đau nhức xương khớp Ở những người bị thừa cân (béo phì), nếu dùng gạo lức lâu dài sẽ giảm cân và cũng gián tiếp tránh được bệnh tiểu đường [43]

Đối với những người lo lắng về nguy cơ mắc bệnh ung thư trực tràng, gạo lức

có tác dụng gấp 2 lần vì nó là nguồn chứa lượng chất xơ cần thiết để gia hạn tối đa thời gian các chất gây ung thư tiếp xúc với tế bào trực tràng Đó là do các chất xơ này ràng buộc những hóa chất gây ung thư, cách li chúng khỏi những tế bào gắn trên

ruột kết, đồng thời giúp bình thường hóa chức năng ruột, giảm chứng táo bón hay bệnh tiêu chảy ở những người mắc hội chứng ruột kích thích (IBS)

Tác dụng của selen có trong gạo lức

Ngoài việc cung cấp 14% lượng chất xơ cần thiết hàng ngày, một chén cơm gạo lức còn cung cấp 27,3% lượng giá trị dinh dưỡng hàng ngày đối với selen Đây

là một lợi ích quan trọng vì selen là một vi khoáng quan trọng thiết yếu cho sức khoẻ con người

Chất selen là thành phần thiết yếu của một vài con đường trao đổi chất trong

cơ thể, bao gồm sự trao đổi chất hormone tuyến giáp, hệ thống phòng chống sự oxi hoá và hệ miễn dịch Các thí nghiệm nghiên cứu trên mẫu động vật cho thấy rõ ràng

là giữa lượng selen đưa vào cơ thể và nguy cơ mắc phải ung thư có mối liên quan tỷ

lệ nghịch với nhau Selen giúp thúc đẩy sự phục hồi và tổng hợp ADN trong các tế bào bị phá huỷ, ngăn chặn sự sinh sôi của các tế bào ung thư, gây ra các phản ứng dị ứng của nó, kết quả sự tự phá huỷ của cơ thể đối với các tế bào ốm yếu hay bất bình thường

Selen kết hợp chặt chẽ với các cofactor như glutathione peroxidase rất quan trọng đối với quá trình chống ung thư Không những thế, nó còn kết hợp với vitamin

E trong rất nhiều hệ thống chống oxi hoá thiết yếu cho sự sống của cơ thể người Các hoạt động chống oxi hoá mạnh mẽ này của selen khiến cho selen rất hữu ích trong việc phòng chống không chỉ ung thư mà còn cả nguy cơ đau tim, cũng như làm giảm các triệu chứng của bệnh hen suyễn, các cơn đau và sưng khớp

Tác dụng của mangan có trong gạo lức

Tạo năng lượng và bảo vệ quá trình chống oxy hoá

Chỉ cần một chén cơm gạo lức cũng đủ để cung cấp 88% lượng mangan cần thiết hàng ngày Vi chất khoáng này giúp tạo năng lượng từ protein và carbonhydrat, tham gia vào quá trình tổng hợp acid béo rất cần thiết cho một hệ thần kinh khoẻ mạnh cũng như quá trình sản xuất cholesterol cần thiết cho cơ thể để sản xuất ra các hormone giới tính

Mangan cũng là thành phần chính của 1 loại enzyme chống oxi hoá rất quan trọng tên là superoxide dismutase (SOD) SOD được tìm thấy ở ty thể trong tế bào

của cơ thể giúp ngăn chặn ảnh hưởng xấu của các gốc tự do được giải phóng trong quá trình giải phóng năng lượng

Magiê là một chất dinh dưỡng khác cũng có nhiều trong gạo lức, đã được chứng minh trong các nghiên cứu là có tác dụng giảm tính khắc nghiệt của bệnh hen suyễn, giảm huyết áp, giảm sự thường xuyên của các cơn đau nửa đầu, giảm nguy cơ của các cơn đau tim và đột quỵ [43]

Nhiều nghiên cứu khoa học gần đây cho biết những thực phẩm có nhiều chất

xơ, như gạo lức và các loại đậu khác có khả năng ngăn ngừa bệnh ung thư ruột không phải vì chất xơ mà chính là chất phytate chứa trong chất xơ

2.2 Giới thiệu về lên men lactic

2.2.1 Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong lên men lactic

sự cân bằng vi khuẩn trong đường ruột Vi khuẩn Lactobacillus có thể làm giảm hội

chứng nhạy cảm đường ruột

Các vi khuẩn này có nhiệm vụ biến đổi chất xơ thực phẩm, thức ăn chưa tiêu hóa hết ở ruột non thành acid lactic, acetic, butyric, hàng loạt vitamin, acid amin, men, hocmon và các chất dinh dưỡng quan trọng khác Nó cũng sinh ra các khí như

NH3, CO2, H2S… Quá trình biến đổi đó gọi chung là quá trình lên men, mà nhờ nó, thức ăn được tiêu hóa hoàn toàn

Trong môi trường hoạt động của đại tràng, các vi khuẩn có ích có khả năng lấn áp, đè bẹp và tiêu diệt rất nhiều loại vi trùng gây bệnh

Ngoài glucose, Lactobacillus acidophillus còn sử dụng aesculin, cellobiose,

galactose, lactose, maltose, salicin, sucrose, trehalose cho sự lên men [2]

Lactobacillus cũng giúp tiêu hoá đường lactose trong sữa một cách dễ dàng

hơn Loại vi khuẩn có ích này cũng đem lại hiệu quả cao cho những người bị đau

bụng tiêu chảy vì loạn khuẩn đường ruột do hậu quả của việc dùng quá nhiều kháng sinh khiến các vi khuẩn có ích bị tiêu diệt

Một nghiên cứu gần đây cho thấy, vi khuẩn Lactobacillus còn có tác dụng

chữa bệnh chàm ở trẻ em Để phòng ngừa rối loạn đường ruột, hệ vi sinh vật đóng một vai trò rất quan trọng ở đường tiêu hóa, đặc biệt là hệ tiêu hóa của trẻ

Một số chủng Lactobacillus thường dùng trong lên men lactic như:

Lactobacillus bulgaricus: lên men đồng hình, là trực khuẩn tròn đôi khi ở

dạng hạt, thường kết thành chuỗi dài, Gram (+), không có khả năng di động Chúng

có khả năng lên men được các loại đường glucose, lactose, galactose, không lên men được sacaroza, xylose, arabinose, sorbose, dulcitol, mannitol, dextrin, inulin Chúng không có khả năng tạo ra nitrit từ nitrate Đây là giống ưa nhiệt, nhiệt độ tối thích cho phát triển là 40 – 450C, tối thiểu là 15 – 200C, tạo thành acid mạnh

Hình 4: Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus [48]

Lactobacillus casei: lên men lactic đồng hình, trực khuẩn nhỏ, Gram (+),

thường gặp ở dạng chuỗi dài hoặc ngắn, tích tụ tới 1,5% acid Chúng không có khả năng chuyển động Có khả năng lên men được các loại đường glucose, fructose, mannose, galactose, maltose, lactose, salicin Trong quá trình lên men chúng tạo ra D – acid lactic Nhiệt độ tối thích cho phát triển là 38 – 400C, nhờ có hoạt tính proteaza nên có thể phân huỷ protein trong sữa thành acid amin

Hình 5: Vi khuẩn Lactobacillus casei [48]

Lactobacillus lycopersici: lên men lactic dị hình, là trực khuẩn Gram (+), sinh

hơi, trong thiên nhiên chúng tồn tại thành từng đôi một, có khả năng tạo bào tử Trong quá trình lên men đường, chúng tạo ra cồn, acid lactic, acid acetic và CO2

Ngày nay chúng được coi như các biến chủng của Lactobacillus brevis [3]

Lactobacillus pasteurianus: là trực khuẩn Gram (+), có kích thước rộng: 0.5 –

1.0µm, dài: 7.0 – 35µm Trong thiên nhiên chúng tồn tại riêng lẻ, không di động Chúng có khả năng lên men được arabinose, glucose, fructose, galactose, maltose, saccharose, rafinose, trehalose, manitol, dextrin Trong quá trình lên men chúng tạo

ra một loạt sản phẩm như: CO2, alcohol, acid lactic, acid acetic, acid formic Nhiệt

độ thích hợp từ 29 – 330C

Lactobacillus bifidus: trực khuẩn rất nhỏ, thuộc loại Gram (+) Chúng không

có khả năng di dộng, có khả năng lên men được các loại đường glucose, fructose, galactose, saccharose, inulin, dextrin Nhiệt độ phát triển tốt nhất của vi khuẩn này là

370C

Lactobacillus causaciccus: trực khuẩn Gram (+) ngắn, không có khả năng

chuyển động, có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, mannose, galactose, maltose, lactose, mannitol Nhiệt độ phát triển tối ưu là 48 – 500C

Lactobacillus delbruckii: trực khuẩn dài Gram (+), có kích thước rộng: 0.5µm

– 0.8µm, dài: 2.0 – 9.0µm, không di động Chúng có khả năng lên men các loại đường glucose, maltose, fructose, galactose và dextrin, chúng không có khả năng lên

Lactobacillus brevis: lên men lactic dị hình, là loại trực khuẩn Gram (+),

không có khả năng di động, có kích thước rộng: 0.7 – 1.0µm, dài: 2.0 – 4.0µm, tìm thấy chủ yếu trong muối chua bắp cải, rau cải, dưa chuột, vì vậy nó còn được gọi là trực khuẩn bắp cải Trong thiên nhiên chúng thường liên kết với nhau thành chuỗi Trong quá trình phát triển chúng có thể sử dụng lactate canxi như nguồn cung cấp carbon Chúng có khả năng lên men các loại đường arbinose, xylose, gluxose, fructose, galactose, maltose Trong lên men ngoài acid lactic (1,2%), nó còn tạo thành acid acetic, rượu etylic (2,4%), CO2, nó còn tạo hương làm cho sản phẩm có hương vị dễ chịu Nhiệt độ phát triển tối đa là 300C, vi khuẩn này có nhiều trong sữa, kefia, dưa chua…

Hình 6: Vi khuẩn Lactobacillus brevis [47]

Lactobacillus leichmannii: trực khuẩn Gram (+) Trong tự nhiên chúng có khả

năng tạo thành chuỗi ngắn, kích thước tế bào từ 0.6 – 2.0µm Chúng có khả năng lên men glucose, fructose, maltose, saccharose, trehalose và không có khả năng lên men lactose, galactose, raffinose, arabinose, rhamnose, dextrin, inulin Trong quá trình lên men, chúng tạo ra L – acid lactic, không có khả năng tạo nitrit từ nitrat Nhiệt độ phát triển tối ưu là 360C

Lactobacillus helveticcus: trực khuẩn, có kích thước rộng: 0.7 – 0.9µm, dài:

2.0 – 6.0µm Trong thiên nhiên chúng có thể tồn tại riêng lẻ từng tế bào, cũng có thể tạo thành chuỗi tế bào Chúng có khả năng lên men các loại đường glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose Nhiệt độ phát triển từ 40 – 420C Vi khuẩn này được sử dụng nhiều trong sản xuất sữa chua và phomai cứng

Lactobacillus thermophilus: là trực khuẩn gram (+), kích thước tế bào 0.5 –

3.0µm, không có khả năng di động Nhiệt độ phát triển tối ưu là 300C, có thể chịu được nhiệt độ 65 – 750C Vi khuẩn này được sử dụng nhiều trong sản xuất sữa chua

và phomai

Lactobacillus plantarum: trực khuẩn gram (+), kích thước tế bào rộng: 0.7 –

1µm, dài: 3 – 8µm Nhiệt độ phát triển tối ưu là 300C, có khả năng chịu được nồng

độ NaCl 5,5% Vi khuẩn này được dùng nhiều trong chế biến sữa[4]

Hình 7: Vi khuẩn Lactobacillus plantarum [47]

* Ứng dụng của vi khuẩn Lactobacillus

Vi khuẩn lactic ngày càng được sử dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm, trong y học và trong nông nghiệp Những hướng ứng dụng cơ bản gồm:

Ứng dụng của Lactobacillus trong công nghệ thực phẩm

Ứng dụng để sản xuất dưa chua: Muối chua rau quả chính là quá trình hoạt động sống của vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic Quá trình phát triển của chúng trong rau quả, khi lên men sẽ tạo ra acid lactic và acid acetic cùng một số loại acid hữu cơ khác Các acid hữu cơ này làm pH của dịch chống lại hiện tượng gây thối rau quả Mặt khác, nhờ có lượng acid hữu cơ được tạo thành sẽ làm tăng hương vị của khối ủ rau quả Chính vì thế, người ta cho rằng muối chua rau quả là quá trình vừa mang ý nghĩa chế biến, vừa mang ý nghĩa bảo quản

Sản xuất tương: Sản xuất tương theo phương pháp của người miền Bắc (Việt

phản ứng sinh hóa khác nhau trong đó có quá trình lên men lactic tạo pH thích hợp cho sản phẩm và làm tăng hương vị cho sản phẩm

Sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa: Trong sản xuất các loại sữa chua đều

có sử dụng lên men lactic Nhờ có quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic mà casein được kết tủa và tạo cho sản phẩm có hương vị đặc trưng

Ủ thức ăn gia súc: Về nguyên tắc, ủ các loại cỏ và lá cây làm thực phẩm gia súc cũng giống như công nghệ sản xuất dưa chua Quá trình lên men lactic xảy ra làm tăng giá trị dinh dưỡng và khả năng tự bảo quản cỏ, lá cây cho gia súc

Ứng dụng của Lactobacillus trong y học

Ứng dụng vi khuẩn lactic để chữa bệnh đường ruột: Việc ứng dụng này đã được Việt Nam ứng dụng từ lâu Khi người ta bị tiêu chảy, bác sỹ khuyên hàng ngày uống 1 – 2 chén nước dưa chua, phương pháp này tỏ ra rất hiệu nghiệm trong điều kiện ngành dược chưa phát triển Dựa vào hiệu quả sử dụng vi khuẩn lactic trong việc chữa trị tiêu chảy, Pháp đã sản xuất và đưa ra thị trường từ hàng chục năm nay 1 sản phẩm mang tên Biolactyl, sản phẩm chuyên trị tiêu chảy từ nhiều vi khuẩn lactic

Ứng dụng vi khuẩn lactic theo phép chữa vi lượng đồng cân: Trong quá trình vận động của cơ thể, mô cơ hoạt động mạnh và trong 1 thời gian dài sẽ gây ra hiện tượng mệt mỏi Hiện tượng mệt mỏi này xuất hiện do các phản ứng sinh hóa xảy ra trong mô cơ, tạo ra acid lactic Các bác sỹ đã tạo ra một vị thuốc bao gồm acid lactic kết hợp với cây kim sa có khả năng giúp cơ thể không còn mệt mỏi, có khả năng làm việc và hoạt động liên tục trong thời gian dài

Ứng dụng vi khuẩn lactic trong phẫu thuật chỉnh hình: Người ta thường sử dụng loại vật liệu có tên là Purasorb Purasorb là 1 hợp chất cao phân tử được sản xuất từ acid lactic Thành phần của Purasorb bao gồm lactides, glycolide, polylactides, polyglycolides, lactide/glycolide copolymer Purasorb được sử dụng như những đinh ghim, gắn phần xương lại với nhau, khi xương định hình Purasorb sẽ

tự tiêu hủy

Sản xuất vật liệu sinh học: Các nhà khoa học đang nghiên cứu tạo ra những vật liệu sinh học dùng trong y học bằng các copolymer của acid lactic Các copolymer này có tính năng rất giống những bộ khung xương động vật, hướng này

đang được nghiên cứu và người ta hy vọng trong tương lai nó sẽ được ứng dụng nhiều

Sản xuất các loại sữa và bột giàu canxi: Người ta bổ sung lactate canxi vào thành phần sữa bột dinh dưỡng, bánh ngọt, bánh nướng để tăng lượng canxi cho cơ thể

Làm chất dẻo trong tương lai: Các phòng thí nghiệm đang nghiên cứu loại chất dẻo mới thay thế cho chất dẻo cũ khó phân hủy Chất dẻo mới này là loại polyme được gọi là poly acid lactic (PLA) Đó là sản phẩm được tạo ra từ phản ứng trùng hợp acid lactic Người ta hy vọng trong tương lai nó sẽ thay thế chất dẻo được sản xuất từ dầu mỏ vì tính chất dễ phân hủy của nó có ý nghĩa rất lớn trong bảo vệ môi trường Trong công nghiệp nhẹ, acid lactic là dung môi cho công nghiệp sản xuất sơn, vecni, nhuộm và thuộc da

Trong mỹ phẩm: Các loại lactate kim loại được sử dụng trong thành phần của một số mỹ phẩm chăm sóc da như Punosal Mỹ phẩm này có chất chống lại các vi sinh vật có trên bề mặt da, làm ẩm và sáng da

Kẹo cao su có chứa các chủng vi khuẩn có lợi Lactobacillus do Công ty hóa

chất BASF của Đức phát triển Đây là loại sản phẩm giúp người dùng loại trừ các loại vi khuẩn gây bệnh răng miệng Marcinowski cho biết, kẹo cao su đã được thử nghiệm trên rất nhiều người và đã chứng minh được khả năng giảm đáng kể các vi

khuẩn có hại Kẹo cao su chứa một chủng Lactobacillus đặc biệt, vi khuẩn này có trong sữa chua và sữa BASF đã khám phá ra một nhóm vi khuẩn Strepptococcus

mutans, là vi khuẩn gây ra sâu răng Strepptococcus mutans bám vào răng tạo ra acid

ăn mòn làm hỏng men răng

Chủng Lactobacillus mới tên là Lactobacillus anticaries, làm cho S mutans

kết thành khối không thể dính lên bề mặt răng và bị loại bỏ dễ dàng khi súc miệng Các thử nghiệm cho thấy kẹo cao su có thể giảm lượng vi khuẩn có lợi trong miệng khoảng 50 lần Vi khuẩn này đã được biết từ lâu và rất an toàn

Ứng dụng khác của vi khuẩn Lactobacillus là ngăn ngừa mùi mồ hôi Hai chủng vi khuẩn là Lactobacillus pesodoris và Lactobacillus alaodoris đã được thử áp

dụng để ngăn ngừa vi khuẩn gây mùi ở chân và nách BASF hy vọng sẽ sản xuất một

chất khử mùi dựa trên L alaodoris Chủng vi khuẩn này ngăn ngừa mùi hôi nách

bằng việc hạn chế tạo ra acid 3 – metyl – 2 hexonic Cho đến nay, các thử nghiệm

cho thấy sản phẩm đầu tiên chứa L alaodoris có thể giảm sự hình thành mùi lên tới 8

giờ

Hình 9: Vi sinh vật thuộc nhóm Lactobacillus [44]

2.2.1.2 Leuconostoc

Leuconostoc gồm những liên cầu khuẩn lên men lactic đồng dạng, lên men

đường sinh acid lactic và 1 lượng lớn acid acetic, cồn etylic và khí CO2 Khả năng

của 2 loài Leuconostoc dextranicium và Leuconostoc citrovorum lên men acid citric

của sữa với sự sản sinh chất có mùi thơm diacetyl và khả năng kích thích liên cầu khuẩn lactic làm cho chúng được đem dùng vào giai đoạn đầu của chế biến bơ và phomai

Một số đặc trưng của giống Leuconostoc cho nó vị trí quan trọng trong thực

phẩm như: Sản sinh diacetyl, sự chịu đựng của những nồng độ muối cao làm cho

Leuconostoc mesenteriodes được đem dùng ở giai đoạn đầu của sự lên men lactic Sự

mesenteriodes) làm cho vi khuẩn có thể phát triển trong xiro bán lỏng và kem đá…

sản sinh ra nhiều thán khí từ đường làm hư hỏng 1 số loại phomai, xiro

Hình 10: Vi sinh vật thuộc nhóm Leuconostoc [45]

2.2.1.3 Streptococcus

Streptococcus là cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn, chủ yếu lên men lactic

đồng hình, kết song đôi hoặc thành chuỗi ngắn Giống ưa ấm, nhiệt độ phát triển tối thiểu là 100C, tối đa là 40 – 450C và phát triển tốt ở 30 – 350C Trong môi trường nó tích tụ được 0.8 – 1% acid Một số chủng tạo thành bacteriocin

Một số dạng Streptococcus thường dùng để lên men lactic như:

Streptococcus lactis: là liên cầu khuẩn Gram (+) Nhiệt độ phát triển từ 10 –

450C, có thể chịu được nồng độ NaCl 4% Khi lên men đường glucose, maltose, lactose, xylose, arabinose, saccharose, trehalose, monnitol tạo ra acid lactic, CO2, acid acetic, diacetyl Chúng có khả năng lên men được raffinose, inulin, glycerol, sorbitol Chúng được sử dụng rộng rãi trong chế biến các sản phẩm như sữa chua,

cream – bơ chua, phomai Streptococus lactic có khả năng lên men 300C đối với sữa, đường glucose, mantose, lactose, galactose

Streptococcus cremoris: là tế bào hình cầu và kết thành chuỗi dài, ưa ấm và

tạo ít acid trong môi trường Nhiệt độ thích hợp cho phát triển là 250C, tối thiểu là

100C, tối đa là 36 – 380C

Streptococcus thermophilus: có dạng hình cầu, kết thành chuỗi dài, phát triển

tốt ở nhiệt độ 40 – 450C, tích tụ khoảng 1% acid Thường dùng phối hợp với trực khuẩn lactic để chế biến sữa chua và các loại đặc biệt, sữa chua nấu chín và phomai

Streptococcus falcalis: là tế bào Gram (+), chúng thường tạo thành chuỗi tế

bào hình cầu, có khả năng chịu được nồng độ NaCl 5%, có khả năng lên men đường glucose, maltose, lactose, trehalose, silicin, sorbitol [3]

Gần đây, người ta nghiên cứu sản xuất phomai từ sữa dừa dưới tác dụng của

vi khuẩn Streptococcus diacetylactis Giống được bảo quản trong môi trường sữa và

giữ trong tủ đông Nhiệt độ nuôi cấy sinh trưởng và lên men mạnh nhất khi nuôi cấy

ở 280C, phát triển khá ở 350C và thấp nhất ở 200C Sau nhiều thử nghiệm cho thấy môi trường tốt nhất là môi trường sữa bột gầy bổ sung glucose và nước chiết nấm men

Streptococcus diacetylactis còn được gọi là Pneumococci, là cầu khuẩn Gram

(+), xếp từng đôi hay thành chuỗi, có vỏ bằng polysaccharide Pneumococci dễ bị ly

giải bởi những chất hoạt động bề mặt như muối mật Thường trú ở đường hô hấp trên của người và có thể gây viêm phổi, viêm xoang, viêm phế quản, nhiễm khuẩn máu, viêm màng não, Hình dạng: thể điển hình xếp từng đôi, hình ngọn giáo, Gram(+)

Ở bệnh phẩm đàm hay mủ, vi khuẩn đứng riêng lẻ hay xếp thành chuỗi Khi trở nên già thì biến thành Gram (-) và dễ tự ly giải

Hình 11: Vi khuẩn thuộc nhóm Streptococcus [46]

2.2.2 Đặc điểm chung của Lactobacillus acidophilus và lên men lactic 2.2.2.1 Đặc điểm của Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus acidophilus thuộc:

Tên vi sinh vật: Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus acidophilus: là trực khuẩn lên men lactic đồng hình, chịu nhiệt,

nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 37 – 400C, tối thiểu là 200C Trực khuẩn này được phân lập từ ruột trẻ em và bê mới đẻ Một số chủng có khả năng tạo thành màng nhầy Trong thiên nhiên chúng tồn tại riêng lẻ, đôi khi chúng tạo thành những chuỗi ngắn, có khả năng chuyển động Chúng có khả năng lên men 1 số loại đường glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose, saccharose để tạo ra acid lactic Chúng hoàn toàn không có khả năng lên men xylose, arabinose, rahamnose, glycerol, sorbitol, dulcitol, inositol Trong quá trình lên men chúng tạo ra cả 2 dạng

đồng phân quang học của acid lactic Lactobacillus acidophilus có khả năng sống 2

ngày trong dịch vị, 5 ngày trong dịch mật tinh khiết, 8 ngày trong dịch tràng

Lactobacillus acidophilus được coi là loại Probiotic thông dụng nhất, hay là

loại vi khuẩn có ích Loại vi khuẩn có lợi này cư trú tại ruột, âm đạo để bảo vệ chống lại sự xâm nhập hay gia tăng của các sinh vật “có hại” có thể gây bệnh Sự phân rã

của thức ăn do khuẩn L acidophilus sản xuất ra acid lactic, hydrogen peroxide… tạo

ra sự phản ứng của môi trường chống lại các sinh vật không ưa thích

L acidophilus cũng sản xuất ra lactase, loại enzyme có khả năng phá huỷ

đường sữa (lactose) thành các loại đường đơn giản

Lactobacillus acidophilus sản xuất acid lactic và các chất diệt khuẩn

bacteriocin như lactocidin, ngăn cản sự xâm nhập và ức chế sự tăng sinh của các vi

khuẩn gây bệnh trong thực phẩm như Escherichia coli, Salmonella và một số vi

Lactobacillus acidophilus đóng vai trò sinh lý quan trọng nhờ tổng hợp các vitamin,

có khả năng bền vững với 40 loại kháng sinh[3]

2.2.2.2 Lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hoá đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là 1 trong những loại hình lên men phát triển nhất trong thiên nhiên

Lên men lactic là 1 quá trình trao đổi năng lượng Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hoá cơ chất (lactose) 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 luỹ trong môi trường lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi lý hoá khác

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm là acid lactic, acid acetic, ethanol, CO2 trong dịch lên men còn xuất hiện cả trăm hợp chất hoá 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

Khi nồng độ của acid lactic đạt 2 – 3% sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh vật

khác, kể cả E.coli Chính vì thế nên lên men lactic được ứng dụng để sản xuất nhiều

sản phẩm khác nhau như: sữa chua, bơ, phomai, dưa chua…

Phương trình tóm tắt của quá trình lên men lactic:

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 136 Kj (32,4 Kcal)

Lên men lactic gồm có lên men đồng hình và lên men dị hình

Lên men đồng hình: Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90%, chỉ 1 lượng nhỏ pyruvat bị khử carbon chuyển thành acid acetic, ethanol, CO2 và acetoin Lượng sản phẩm phụ tạo ra phụ thuộc sự có mặt của oxy

Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong lên men đồng hình như:

Lactobaterium casei, Lactobacterium cremoris, Lactobacterium bulgaricus,

Lactobacterium delbruckii… Phương trình tổng quát trong quá trình lên men đồng

hình:

C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2CH3CHOHCOOH + 2ATP Trong một số trường hợp, lên men đồng hình có thể được chuyển sang dạng dị hình khi điều kiện lên men thay đổi

Lên men dị hình: Chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn

có các sản phẩm phụ khác nhau như acid acetic, ethanol, CO2, các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm Phương trình tổng quát trong quá trình lên men dị hình:

C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OH Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh Acid lactic thường chiếm 40% lượng đường đã được phân huỷ, acid suecinic 20%, rượu etylic 10%, acid acetic 10%

và các loại khí gần 20%

2.2.2.3 Đặc điểm chung của các chủng vi sinh vật lên men lactic

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacilliaceae Acid lactic được phát hiện vào

năm 1780 nhờ nhà hóa học Sheele người Thụy Điển, ở sữa chua, acid lactic được thừa nhận là sản phẩm của quá trình lên men vào năm 1847 [5]

Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn Gram (+), không di động, không có khả năng tạo bào tử (tuy nhiên hiện nay người ta đã tìm thấy một số giống thuộc họ vi khuẩn lactic có khả năng tạo bào tử)

Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, không chứa cytochrom và enzyme catalase, có khả năng sinh tổng hợp enzyme peroxydase rất mạnh Chúng phân giải H2O2 để tạo ra H2O và O2 để phát triển

Theo khóa phân loại của Bergay, họ Lactobacilliaceae chia làm 2 họ:

Streptococeae và Lactobacileae

Streptococeae lại chia ra Streptococcus và Leuconostoc

Lactobacileae chỉ có 1 loài là Lactobacillus

Vi khuẩn lactic có nhiều trong thiên nhiên Chúng tồn tại nhiều ở cỏ, nhất là

khuẩn lactic như Streptococcus có khả năng gây bệnh Nhóm vi khuẩn lactic rất đa

dạng gồm nhiều giống rất khác nhau, tế bào của chúng có thể là hình cầu, hình que, phân biệt chúng về khả năng lên men đồng hình hay dị hình Khả năng tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sự sống của những vi khuẩn này rất yếu [4]

Các loài vi khuẩn lactic khác nhau tạo thành acid lactic trong môi trường và như vậy sức chịu acid cũng khác nhau Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid cao hơn (khoảng 2 – 3,5%), liên cầu khuẩn (khoảng 1%) Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH: 3.8 – 4, cầu khuẩn không thể phát triển ở môi trường này Hoạt lực lên men tốt nhất ở vùng pH: 5.5 – 6.0

Đa số vi khuẩn lactic, đặc biệt là trực khuẩn đồng hình rất kén chọn thành phần dinh dưỡng trong môi trường và chỉ phát triển được trong môi trường có tương đối đầy đủ các acid amin hoặc các hợp chất nito phức tạp Ngoài ra chúng còn nhu cầu về vitamin (B1, B2, B6, PP), các acid pantotenic và folic Bởi vậy, môi trường nuôi vi khuẩn lactic có thành phần khá phức tạp [5]

Vi khuẩn lactic chịu được ở trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và cồn etylic, nhiều loài vẫn sống được trong môi trường có 10 – 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl (tới 7 – 10%)

Các vi khuẩn lactic ưu ấm có nhiệt độ sinh trưởng tối thích là 25 – 350C, các loài ưa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 – 450C, ưa lạnh phát triển ở nhiệt độ tương đối thấp (50C hoặc thấp hơn) Khi gia nhiệt tới 60 – 800C hầu hết chúng bị chết sau

10 – 30 phút Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của peptone, acid amin hay muối amôn Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dưỡng là giàu vitamin, acid amin và khoáng chất Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường acid pH từ 5.5 – 6, khi pH nhỏ hơn 5.5 quá trình lên men bị dừng lại

Vi khuẩn lactic có hoạt tính proteaza: phân hủy được protein của sữa thành các peptid và acid amin Hoạt tính này ở các loài là khác nhau, thường là trực khuẩn cao hơn Vi khuẩn lactic lên men được đa số disacarit

Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không

có khả năng lên men các loại glucid phức tạp và tinh bột, chỉ có loài L delbrueckii là

đồng hóa được tinh bột Một số vi khuẩn lên men lactic dị hình sử dụng được

Một số loài có khả năng tạo thành màng nhầy Một số khác có khả năng đối kháng với thể hoại sinh và các vi sinh vật gây bệnh hoặc làm thối rửa thực phẩm Như vậy, ngoài khả năng tạo thành acid lactic, các loài này còn sinh ra các hợp chất

có hoạt tính kháng sinh (người ta gọi các hợp chất này là bacteriocin) Những chất kháng sinh này không dùng trong y học mà chỉ được dùng trong bảo quản thực phẩm

có hiệu quả khả quan Các vi khuẩn lactic ngoài việc tạo thành acid còn có 1 số loài

tạo được chất thơm (diacetyl, acetoin, acid bay hơi…) như Streptococcus

diacetylactic

Vi khuẩn Lactobacillus có thể làm giảm hội chứng nhạy cảm đường ruột Các

vi khuẩn này có nhiệm vụ biến đổi chất xơ thực phẩm, thức ăn chưa tiêu hóa hết ở ruột non thành acid lactic, acetic, butyric, hàng loạt vitamin, acid amin, men, hocmon

và các chất dinh dưỡng quan trọng khác, sinh ra các khí như NH3, CO2, H2S…

2.2.2.4 Ứng dụng của Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus acidophilus còn là loại Probiotic thông dụng nhất, hay là loại vi

khuẩn có ích Loại vi khuẩn có lợi này cư trú tại ruột, âm đạo để bảo vệ, chống lại sự xâm nhập hay gia tăng của các vi sinh vật có hại có thể gây bệnh Đây là cơ chế hoạt động hoàn hảo

Ví dụ, sự phân rã của thức ăn do khuẩn L acidophilus sản xuất ra acid lactic,

hydrogen peroxide… tạo ra sự phản ứng của môi trường chống lại các sinh vật không ưa thích

L acidophilus cũng sản xuất ra lactase, loại enzyme có khả năng phá huỷ

đường sữa (lactose) thành các loại đường đơn giản

Hình 12: Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus [48].

2.2.3 Các sản phẩm lên men lactic

Trong tự nhiên có rất nhiều sản phẩm được lên men lactic như:

Đồ uống Boza: Boza là đồ uống thông dụng ở Anbani, Bulgari, Serbia, Montenegro, Macedonia, Thổ Nhĩ Kỳ Thức uống này được làm từ bột bắp, lúa mì

và gạo, là chất lỏng có độ nhớt cao, chứa acid lactic và cồn khoảng dưới 1% được tạo

ra trong quá trình lên men Boza có màu vàng nhạt, vị chua ngọt tùy theo các nước khác nhau [23]

Bột bắp, bột mì, bột gạo được phối trộn tương ứng với tỷ lệ (2 : 1 : 1) → nấu sôi hỗn hợp với 5 lần nước trong 1 giờ, khuấy liên tục → làm mát về nhiệt độ phòng qua đêm → chất sệt được pha loãng với tỷ lệ 2,5 : 1, thêm 20% đường và trộn kỹ → cấy 2% chủng từ Boza mua thành phẩm ở chợ → vô trùng bình tam giác 1 lít chứa 500ml hỗn hợp đã cấy chủng → nuôi ở 300C Quá trình lên men được theo dõi trong vòng 40 giờ

Thức uống Amazake: là loại rượu của Nhật Bản được lên men từ gạo mà chủ

yếu là gạo lức Amazake sử dụng Lactobacillus làm vi sinh vật lên men Sản phẩm

có tinh bột, oligosarccharide, lactose, sữa nguyên kem [16]

Vật liệu và phương pháp: Chúng tôi trình bày thứ đồ uống tương tự Amazake của tác giả Yuij ODA và các cộng sự

Gạo (16g) ngâm trong 24 giờ → cho thêm nước cất trong 30 phút → nấu chín

ở 1050C trong 20 phút → làm lạnh, thêm dung dịch nuôi cấy Lactobacillus

amylovorus vào → đường hóa ở 550C trong 24 giờ ở pH = 4.2 → sản phẩm

Môi trường nuôi Lactobacillus amylovorus gồm: 2% sữa không kem, 0,1%

cao men (pH = 6,8), 1% glucose, sucrose, tinh bột hoặc bắp khô, nước 100ml Khử trùng ở 1050C trong 30 phút (nếu dùng bắp thì khử trùng ở 1500C trong 4 giờ) Khảo sát sự tác động của nguyên liệu và điều kiện lên men

Từ kết quả khảo sát tác động của nhiệt độ lên pH, nồng độ acid lactic và nồng

độ đường hòa tan trong dịch thu được cho thấy sự đường hóa ở 370C và 450C trong

24 giờ, vi khuẩn lactic đã tạo acid lactic một cách có hiệu quả từ đường (thủy phân từ tinh bột của gạo nấu chín) Hậu quả là dịch chứa nồng độ cao acid lactic làm xấu đi giá trị cảm quan và vị chua quá mạnh không thể chấp nhận Ngược lại dịch đường hóa ở 600C, không còn vị chua cho sự lên men lactic acid bị ức chế bởi nhiệt độ cao Điều kiện tốt nhất là nhiệt độ đạt 550C, pH = 4.2, hàm lượng acid lactic là 1,89g/ml

và độ Brix của dung dịch đường là 8,7 [16]

Đồ uống Sobia: là loại đồ uống được lên men từ bột malt và bột mì Sản phẩm Sobia có pH nằm trong khoảng từ 3.37 – 5.53, nồng độ acid lactic từ 0,1 – 0,3% [19]

Vật liệu và phương pháp: Bột Malt (150 – 200g) + bột mì (150 – 200g) → thêm nước (8 – 10 lít) → trộn → lọc qua vải thưa → thêm đường (7 – 10%) → thêm quế và bạch đậu khấu → trộn → lên men ở nhiệt độ ấm (30 – 400C) trong 24 giờ → sản phẩm

Khảo sát sự tác động của nguyên liệu và điều kiện lên men

Khảo sát hàm lượng vi sinh vật hiện diện trong 14 mẫu Sobia cho thấy: Tổng

số vi khuẩn hiếu khí từ 4,17 – 8,09 log cfu/ml, trong khi đó vi khuẩn lactic tìm được

từ 4,01 – 8,19 log cfu/ml, Coliform từ 0,67 – 3,84 log cfu/ml, nấm men và mốc

chiếm từ 3,06 – 6,29 log cfu/ml Trong số 12 vi khuẩn lactic đã được phân lập 86%

là Lactobacillus spp Gồm 96 thể phân lập và những loài vi khuẩn khác với tỷ lệ xác

định