Hoá sinh học lên men lactic trong sản xuất sữa chua

I. Khái niệm Sữa chua đặc và yaourt là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khi đã khử chất béo và thanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp Pasteur ở nhiệt độ 8090oC

Hoá sinh học lên men lactic trong sản xuất sữa chua MỤC LỤC Phần I: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA 5 I.Khái niệm 5 II.Phân loại 5 III.Các nguyên liệu sản xuất sữa chua 5 3.1.Nguyên liệu 5 3.1.1.Sữa 5 3.1.2.Chất tạo ngọt 6 3.1.3.Chất ổn định 6 3.1.4.Hương liệu 7 3.1.5.Dịch quả cô đặc 7 3.1.6.Vi sinh vật 7 3.2.Các điều kiện của nguyên liệu sản xuất sữa chua 8 IV.Quy trình sản xuất sữa chua 8 Phần II: QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT SỮA 9 I.Giới thiệu về acid lactic 9 1.1.Khái niệm 9 1.2.Lịch sử phát triển 9 1.3.Công thức hóa học 9 1.4.Phân loại 10 1.5.Tính chất của acid lactic 11 II.Vi khuẩn lactic 11 2.1.Khái niệm 11 2.2.Đặc điểm 12 2.3.Phân loại 12 1 2.3.1.Vi khuẩn dị hình 12 2.3.2.Vi khuẩn dồng hình 13 2.4.Nhu cầu dinh dưỡng 16 2.4.1.Nhu cầu dinh dưỡng cacbon 16 2.4.2.Nhu cầu dinh dưỡng nitơ 17 2.4.3.Nhu cầu dinh dưỡng vitamin 17 2.4.4.Nhu cầu dinh dưỡng các chất hữu cơ 17 2.4.5.Nhu cầu dinh dưỡng muối vô cơ 17 III. Lên men Lactic 18 3.1.Cơ lên men lactic………………………………………………………… 18 3.1.1.Lên men lactic đồng hình (điển hình) 18 3.1.2. Lên men lactic dị hình (không điển hình) 20 3.2.Các yếu tố ảnh hưởng 22 3.2.1.Nồng độ đường 22 3.2.2.Nhiệt độ 22 3.2.3. pH của môi trường 22 3.2.4.Oxy 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa sinh công nghiệp_Lê Ngọc Tú (chủ biên) –Nhà xuất bản Khoa học kỹthuật Hà Nội. Vi sinh thực phẩm _dhcntphcm http://en.wikipedia.org/wiki/Lactic_acidhttp://www.oxychemicals.com.vn/ind ex.php/lactic-acid.html?directory=56 http://www.sackyhaidang.com.vn/resources/item/732 http://thuviensinhhoc.com/Baigiang/SLTV/Chuong6/C6m3.htm http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8959770/2/ http://svdanang.com/@forum/threads/len-men-lactic.23642/ http://thuvien.hcmute.edu.vn/xem-tai-lieu/bao-cao-tim-hieu-qua-trinh-len- men-do-vi-sinh-vat.66922.html http://vi.scribd.com/d°C/44196848/49/C%C6%A1-ch%E1%BA%BF-c %E1%BB%A7a-qua-trinh-len-men-lactic http://congnghesinhh°C24h.com/tai-lieu/khao-sat-qua-trinh-len-men-acid- lactic-lactobacillus-delbrueckii-327.html 2 Phần I: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA I. Khái niệm Sữa chua đặc và yaourt là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khi đã khử chất béo và thanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp Pasteur ở nhiệt độ 80-90 o C. II. Phân loại - Yaourt truyền thống (set type) + Sản phẩm có cấu trúc gel + Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm. - Yaourt dạng khuấy (stirred type) + Sữa nguyên liệu được xử lý, cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì. 3 - Yaourt uống (drinking type) + Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. + Sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và giảm độ nhớt cho sản phẩm. - Yaourt cô đặc (concentrated yaourt) + Huyết thanh sữa được tách ra khỏi sản phẩm III. Các nguyên liệu sản xuất sữa chua III.1. Nguyên liệu III.1.1. Sữa: Về nguyên tắc có thể sử dụng các loại sữa động vật để làm sữa chua nhưng loại được sử dụng nhiều nhất là sữa bò, có thể dùng sữa nguyên kem, sữa tách béo một phần hoặc sữ gầy III.1.2. Chất tạo ngọt: Đường kính hoặc glucose 4 III.1.3. Chất ổn định: Gelatin, cacboxymethyl, cellulose III.1.4. Hương liệu: Cam, dâu, đào, táo III.1.5. Dịch quả cô đặc: Có thể dùng thêm cả màu và mùi tự nhiên hay nhân tạo để tăng cường. III.1.6. Vi sinh vật: - Streptococus salivarius subsp. Thermophilus (ST), Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus (LB) đều là hai chủng vi khuẩn lên men lactic đồng hình. - Nhiệt độ lên men tối ưu của ST là 40-45 o C lượng acid tạo thành là 0.7%, pH=4.32 - Nhiệt độ lên men tối ưu của LB là 40-45 o C, lượng acid tạo thành là 1.5%, pH=4.29 - Hai chủng vi khuẩn này có thể phát triển độc lập nhưng khi nuôi cấy chung tốc độ sản sinh ra acid lactic coa hơn nhiều khi nuôi cấy riêng. 5 III.2. Các điều kiện của nguyên liệu sản xuất sữa chua - Lượng vi sinh vật thấp - Không chứa dư lượng thuốc kháng sinh, hóa chất vệ sinh, sữa ôi - Không chứa các thể sống ăn vi khuẩn thường là các virus - Không chứa các enzym IV. Quy trình sản xuất sữa chua Sữa chua đặc và yaourt là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khi đã khử chất béo và thanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp Pasteur ở nhiệt độ 80 – 90 0 C. Qui trình công nghệ sản xuất sữa chua như sau: Nguyên liệu → Phối trộn → Gia nhiệt → Đồng hoá 1 → Làm lạnh → Ageing → Thanh trùng → Đồng hoá 2 → Hạ nhiệt → Cấy men → Ủ → Làm lạnh → Bồn rót → Đóng gói, dán nhãn. + Nguyên liệu: Nếu nguyên liệu là sữa bột không đường thì thêm đường để đạt nồng độ 8 - 10% + Phối trộn: Bột sữa, đường, bơ, chất ổn định phối ở nhiệt độ 45 0 C để quá trình hoà tan đồng đều + Gia nhiệt: nâng nhiệt độ lên 60 0 C cho thích hợp quá trình đồng hoá + Đồng hoá: được thực hiện trong máy đồng hoá tạo áp suất cao khoảng 200 bar bằng hệ thống bơm pitton để phá vỡ các hạt béo vào trong nguyên liệu và phân tán các chất khác nhau tạo thành hỗn hợp đồng nhứt. + Làm lạnh: Dòng sữa được cho qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng vĩ có nước lạnh bên ngoài để nhiệt độ còn 5 0 C. Dẫn tới bồn ageing. + Ageing: Sữa để yên trong bồn 1-2 giờ, ở 5 o C + Thanh trùng: nâng nhiệt lên 95 o C trong 1 phút 6 + Đồng hoá 2: ở 95 0 C, 200 bar + Hạ nhiệt: tới nhiệt độ thích hợp quá trình lên men của vi khuẩn lactic (43 o C) + Cấy men: Men được sử dụng là giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus (hình que) và Streptococus thermophilus (hình cầu) thuộc chủng Streptococea, họ Lactobacteriaceas. Sữa sau khi được hạ nhiệt xuống còn 43 0 C (pH lúc này phải đạt khoảng 4,4 – 4,5) cùng lúc men từ bồn men được bơm vào bồn cấy men. Lượng men bơm vào chiếm 5% tổng khối lượng sản phẩm. + Giai đoạn ủ: 43 0 C; 4 -5 giờ, pH sau ủ khoảng 4,7 - 4,8. Ủ nhằm mục đích tạo đủ thời gian, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình lên men chuyển hoá Phần II: QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA I. Giới thiệu về acid lactic I.1. Khái niệm Acid lactic, 2-hydroxypropionic acid (CH3CHOHCOOH) là acid tồn tại rộng rãi trong tự nhiên, được tìm thấy ở ng ời, động vật, thực vật và vi sinh vật.ƣ Được phát hiện vào năm 1780 do nhà hóa học Thụy Điển Sheele ở trong sữa chua. Acid lactic được chấp nhận là sản phẩm của một quá trình lên men vào năm 1847. Acid lactic là một hợp chất hóa học được sinh ra trong quá trình lên men của vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa và acid lactic là một acid carboxylic. I.2. Lịch sử phát triển Acid lactic đã được tinh chế lần đầu tiên bởi nhà hóa học Thụy Điển CarWihelm Scheele vào năm 1780 từ sữa chua. Năm 1808 Jón Jacob Berzelius phát hiện ra rằng acid lactic (L-lactate) cúng được sản xuất trong cơ bắp trong quá trình cơ thể hoạt động nhiều. Cấu trúc của nó được xây dựng lại bởi Johannes Wislicenus vào năm 1873. Năm 1856, Louis Pasteur phát hiện ra Lactobacillus và vai trò của nó trong việc tạo ra acid lactic. Acid lactic bắt đầu được sản xuất thương mại Boehringer Ingelheim của Đức vào năm 1895 . I.3. Công thức hóa học Công thức hóa học tổng quát CH 3 CH(OH)COOH, nó có một nhóm hydroxy đứng gần nhóm cacboxyl khiến nó là một acid alpha hydroxy (AHA). Trong dung dịch, nó có thể mất một proton từ nhóm acid, tạo ra ion lactate 7 CH 3 CH(OH)COO - Acid lactic Trong cấu tạo phân tử của acid lactic có một carbon bất đối xứng nên chúng có hai đồng phân quang học: D - acid lactic và L - acid lactic. Hai đồng phân quang học này có tính chất hóa lý giống nhau, chỉ khác nhau khả năng làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng, một sang phải và một sang trái. Do đó tính chất sinh học của chúng hoàn toàn khác nhau. Loại L-acid lactic ở dạng tinh thể. Chúng có khả năng tan trong nước, tan trong cồn, tan trong eter, không tan trong CHCl 3 , nhiệt độ nóng chảy 28 O C. L-acid lactic được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Hầu hết các sinh vật lên men lactic đồng hình đều tạo ra được các dạng đồng phân quang học. Loại D-acid lactic là dạng tinh thể, tan trong nước tan trong cồn. Nhiệt độ nóng chảy 28 o C. Nếu D - acid lactic và L - acid lactic có trong một hỗn hợp theo tỉ lệ 50/50 người ta gọi là hỗn hợp Raxemic. Trong quá trình lên men không khi nào có một hỗn hợp có tỉ lệ lý tưởng này mà chỉ có được hỗn hợp này khi tiến 8 hành tổng hợp hữu cơ. DL-acid lactic có khả năng tan trong nước, trong cồn, không tan trong CHCl 3 . I.4. Tính chất của acid lactic. Là chất hữu cơ không màu, có độ hút ẩm cao, là chất lỏng sánh, có mùi nhẹ, tan trong nước và cồn, có nhiệt độ sôi vào khoảng 122°C, có điểm tan ở 17°C, có khối lượng phân tử 98,08dvc, ở đồng phân dạng D- acid lactic: ở dạng tinh thể tan trong nước, cồn, nhiệt độ nóng chảy là 28°C, nhiệt độ sôi là 28°C, còn đối với tinh thể đồng phân dạng L-acid lactic thì ngoài tan trong nước và cồn thì chúng còn tan trong các hợp chất etylic, eter… Đố i vớ i đồ ng phân dạ ng L-acid lactic thì tan trong nước không tan trong CH 3 Cl có nhiệt độ nóng chảy 16,8°C, sôi ở 122°C có khả năng ức chế vi sinh vật (làm giảm pH môi trường) cao hơn so vơi các acid tartic, acid acetic, hay acid citric, mà không gây mất giá trị cảm quan của sZản phẩm, không gây ảnh hưởng đến mùi vị, màu sắc của sản phẩm và không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. I.5. Nguồn gốc hình thành. Là sản phâm do quá trình lên men đường, quá trình oxy hóa glucid yếm khí này là một quá trình oxy hóa không hoàn toàn hay là một quá trình tự lên men lactic. Kết quả của sự phân giải 1 phân tử glucose tự do cung cấp cho tế bào 2 phân tử ATP và tạo ra 2 phân tử acid lactic. Nếu quá trình này bắt đầu từ glycogen dự trữ trong cơ thì cung cấp cho tế bào được 3 phân tử ATP và cũng tạo ra 2 phân tử acid Lactic. 9 II. Vi khuẩn lactic II.1. Khái niệm Những vi khuẩn gây lên men sinh acid lactic được gọi là vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic được đặc trưng bỏi khả năng sinh acid lactic rất mạnh từ các quá trình chuyển hóa các loại đường đơn hay đường đôi khác nhau, đặc biệt là đường lactose II.2. Đặc điểm Hầu hết các vi sinh vật sinh acid lactic đều thuộc về họ Lactobacillaceae và được xếp bốn chi: Streptococus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc. Chúng có dạng hình cầu hoặc hình que đứng đơn độc thành chuỗi với nhau,đều là vi khuẩn Gram dương, không sinh bào tử, không di động. Tuy nhiên, hiện nay người ta tìm thấy một số giống trong họ vi khuẩn lactic có khả năng tạo bào tử. Vi khuẩn lactic không khử nitrate, phản ứng catalase âm tính, kỵ khí tuỳ ý, một vài loài ký khí sống trong hệ tiêu hoá của con người.chúng chủ yếu phân phải các dạng cacbonhydrat đơn giản để lấy năng lượng đồng thời cũng sản sinh ra 10 [...]... bằng Mn2+ Lên men Lactic Cơ chế lên men lactic Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là một trong những loại hình lên men phát triển nhất trong thiên nhiên Dựa trên cơ chế là chuyển hóa đường thành acid lactic người ta chia các phản ứng lên men lactic thành 2 kiểu đó là lên men lactic điển hình và len men lactic không... hình và len men lactic không điển hình Hai kiểu lên men này khác nhau ở chỗ: lên men lactic điển hình chỉ tạo ra acid lactic còn lên men lactic không điển hình ngoài tạo ra acid lactic còn tạo ra ethanol, acid acetic, glycerol và một số chất khác nhưng chỉ có lên men lactic điển hình là có nghĩa về mặt ứng dụng trong sản xuất công nghiệp Nhóm vi khuẩn lactic rất đa dạng gồm nhiều giống rất khác nhau,... dưỡng trong môi trường Đối với các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường không ảnh hưởng đến các sản phẩm đặc trưng của quá trình lên men còn đối với các vi khuẩn lên men lactic dị hình, ngược lại + Khi pH môi trường cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic + Khi pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid còn có thêm acid acetic, và nhiều sản phẩm khác Chính quá trình lên men. .. năng lên men các loại đường như glucose, lactose, galactose Có thể hoặc không thể lên men fructose, maltose và sucrose không lên men được xylose, mannitol, dextrin Chúng không có khả năng tạo ra nitrit từ nitrate Quá trình lên men tạo 3,7% acid lactic Trên môi trường khoai tây, có khuẩn lạc trắng vàng, pH thích hợp cho sự phát triển là pH = 5,2 - 5,6 Nhiệt độ tối ưu 45 – 50oC Tối thiểu 22oC Trong sản xuất. .. đó các vi khuẩn lactic có khả năng phân giải được H2O2 để tạo thành H2O và O2 để phục vụ cho quá trình sống nên đa số vi khuẩn lactic thuộc và nhóm hiếu khí tùy tiện II.3 Phân loại Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai loại: vikhuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình II.3.1 Vi khuẩn lactic dị hình Khi tiến hành lên men các dung dịch đường, các vi khuẩn lactic dị hình thường... acetic, và nhiều sản phẩm khác Chính quá trình lên men lactic tiến hành thuận lợi trong môi trường acid, tuy nhiên vi khuẩn lactic sẽ không chịu được nồng độ acid trong dịch lên men lớn Do đó lượng acid thừa không được trung hòa thì quá trình lên men sẽ dừng lại trước khi toàn bộ đường chuyển thành acid lactic Vì vậy, biện pháp kĩ thuật tương ứng trong sản xuất là phải trung hòa acid thừa đến 6.3 - 6.5 Thường... từ trong suốt quá trình lên men Song cách trung hòa thứ hai tốt hơn vì giữ được phản ứng acid của môi trường lên men làm cho các sinh vật ngoại không phát triển được 3.2.4 Oxy + Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy - và vừa sống được trong môi trường không có oxy + Nó quyết định chiều hướng lên men diễn ra theo kiểu yếm khí hay kỵ khí Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic. .. 9,6 Chịu được nồng độ NaCl 2%, 4% và 6,5% Có khả năng lên men đường glucose, maltose, lactose và luôn luôn lên men mannitol; có hoặc không thể lên men sucrose, glycerol, sorbitol II.3.2 Vi khuẩn lactic đồng hình Khi tiến hành lên men các dung dịch đường thì vi khuẩn lactic đồng hình thường tạo ra acid lactic là chủ yếu Một số loài vi khuẩn lactic điển hình được nghiên cứu kỹ như sau: - Lactobacillus... ruột, cao nấm men, cao thịt, các loại đường để chúng có thể lên men Vi khuẩn lactic có thể tồn tại trong môi trường khô, có thể chịu được hàm lượng cồn từ 10 - 15% và có thể chịu được nồng độ CO 2 cso Chúng được tìm thấy khắp nơi trong tự nhiên, dưới da, trong hệ tiêu hóa…Lactobacillus có vai trò quan trọng nhất trong lên men lactic Vi khuẩn lactic có nhu cầu về dinh dưỡng rất phức tạp, không một đại... Acid lactic 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng Các quá trình lên men dù khác nhau về cơ chế điều kiện nhưng đều bị ảnh hưởng bởi các nhân tố: 3.2.1 Nồng độ đường - Nồng độ đường để lên men xê dịch từ 5 - 20% nếu nồng độ đường ít hơn 5% thì không đủ dưỡng chất cho quá trình lên men, ngược lại nồng độ đường cao hơn 20% thì nó ức chế quá trình lên men Nếu nguyên liệu là mật rỉ hay rỉ đường cần phải làm trong Vì trong . Hoá sinh học lên men lactic trong sản xuất sữa chua MỤC LỤC Phần I: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA 5 I.Khái niệm 5 II.Phân loại 5 III.Các nguyên liệu sản xuất sữa chua 5 3.1.Nguyên. Mn 2+ III. Lên men Lactic III.1. Cơ chế lên men lactic Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic. Lên men lactic là một trong những. _dhcntphcm http://en.wikipedia.org/wiki /Lactic_ acidhttp://www.oxychemicals.com.vn/ind ex.php /lactic- acid.html?directory=56 http://www.sackyhaidang.com.vn/resources/item/732 http://thuviensinhhoc.com/Baigiang/SLTV/Chuong6/C6m3.htm http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8959770/2/ http://svdanang.com/@forum/threads/len -men- lactic. 23642/ http://thuvien.hcmute.edu.vn/xem-tai-lieu/bao-cao-tim-hieu-qua-trinh-len- men- do-vi -sinh- vat.66922.html http://vi.scribd.com/d°C/44196848/49/C%C6%A1-ch%E1%BA%BF-c %E1%BB%A7a-qua-trinh-len -men- lactic http://congnghesinhh°C24h.com/tai-lieu/khao-sat-qua-trinh-len -men- acid- lactic- lactobacillus-delbrueckii-327.html 2 Phần I: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA I. Khái niệm Sữa chua đặc và yaourt là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật