Cơ chế của quá trình lên men vi khuẩn lactic

Cơ chế của quá trình lên men vi khuẩn Lactỉc:1.1 Lên men lactỉc đồng hình điển hình: Lên mem lactic đồng hình là quá trình lên men trong đó các sản phẩm axit lactic tạo ra chiếm 90% tổng

1 Cơ chế của quá trình lên men vi khuẩn Lactỉc:

1.1 Lên men lactỉc đồng hình (điển hình):

Lên mem lactic đồng hình là quá trình lên men trong đó các sản phẩm axit lactic tạo

ra chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ axit acetic, aceton, di-acetyl,

Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:

C6HI206 2CH3CHOHCOOH + 21,8.104J

Trong quá trình lên men lactic đồng hình, glucoza được chuyển hoá theo chu trình Embden-Mayerhoff, vi khuẩn sử dụng cho qui trinh này tất cả các loai enzym aldolase, còn hydro tách

ra khi dehydro hoá triozophophat dược chuyển đến pyruvat Vì trong vi khuẩn lên men lactic đồng hình không có enzyme cacboxylase cho nên axit pynivic không phân huỷ nữa mà tiếp tục khử thành axit lactic theo sơ đồ chuyển hoá dưới đây:

Sơ đồ 1:

C6H12O6

2 CH3CHOHCOOH

Glucose - 6 - photphat Fructose - 6 - photphat Fructose -1, 6 - diphotphat

Axit - 1,3 - diphotphoglyceric Axit pyruvic

Axit lactic

Giai đoan 1: thời kỳ sinh trưởng cấp sô" mũ của vi khuẩn, từ hexoza nhờ sự oxi hoá

photphoglyceraldehyde kèm theo việc khử pividinnucleotide (PN) để tạo axit

photphoglyceriaic

PCH2-CHOH + H2 0 + PN P.CH2CHOG-COOH + PNH2

Giai đoan 2: do chất nhận hydro là PN-H2 tăng mà thế oxy hoá khử của môi trường giảm xu ông dẫn đến sự nhường hydro từ PN-H2 cho axit photphoglycerinic để khử nó thành axit lactic

CH2OP-CHOH-COOH + H20(PN-H2) CH3CHOHCOOH + H3PO4 + PN+ H2 0

Tuỳ thuộc vào tính đặc hiệu quang học của enzym lactate- dehydrogenase và sự có mặt của lactataxemase mà loại axit lactic dạng nào được tạo ra D(-), L(+) hoặc DL

1.2 Lên men lactic dị hình:

Lên men lactic dị hình là quá trình lên men trong đó ngoài sản phẩm axit lactic còn tạo

ra một lượng đáng kể các sản phẩm phụ như axit acetic, etanol, axit xucxinic, CO2,

Phương trình chung biển diễn quá trình lên men:

CâHi206 CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH + C2H5OH + C02

Trong đó, axit lactic chiếm khoảng 40%, axit xucxinic khoảng 20%, rượu êtylic và axit acetic 10% các laọi khí 20% đôi khi không có các khí mà thay vào đó là sự tích luỹ một lượng ít axit foocmic Như vậy, các sản phẩm phụ khác nhau đáng kể tạo thành trong quá trình lên men lactic dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn so vđi lên men lactic đồng hình

Trong vi khuẩn lên men lactic dị hình không có các enzyme cơ bản của sơ đồ

Embden-marehof là aldolase triozophotphatizomerase bưđc đầu phân giải đường glucose ở

những vi khuẩn này theo con đường pentozophotphat, tức là thông qua glucose- ôphotphat, 6-photphogluconat và ribulose-5-photphat chuyển thành xilulose -5-photphat, hợp chất này tiếp tục biến đổi thành photphoglyceraldehyde và acetylphotphat dưới tác dụng của enzyme pentozophotpho xelolase Những vi khuẩn dị hình thành axit acetic kèm theo sự tổng hợp ATP Acetylphophat được khử thành etanol thông qua acetyldehyt photphoglyceraldehyde thông qua axit pynivic mà tạo thành axit lactic

Ribuloza -5 -photphat Xilulosse - 5 - photphat

-2H

HOOC(CH2)2COOH Axit xucxinic

+ Axit lactic được tạo thành từ axit pynivic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen từ dehydrase theo phương trình :

CH3COCOOH + dehydrase-H2 CH3CHOHCOOH + dehydrase

+ Axit xucxinic tạo thành từ axit pynivic do tác dụng vđi CO2 và tiếp theo là sự tiếp nhận hydrogen từ dehydrase theo phương trình sau:

COOHCH2COCOOH+2 Dehỹdrase -H2 COOH(CH2 )2 COOH + H20 + 2Dehydrase + Etanol và axit acetic tạo thành nhờ men aldehydrase từ acetaldehyde theo phương trình

2 CH3CHO + H 20 + aldehydrase C2H5OH + CH3COOH + aldehydrase

+ Việc sinh ra các khí hên quan đến điều kiện yếm khí tí lệ các hợp chất phụ sinh ra phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng và các loại vi khuẩn lactic

=> Theo quan điểm tiến hoá sinh lý trong vi sinh vật học người ta cho rằng lên men lactic đồng hình là hướng tiến hoá độc lập của lên men dị hình [ 1,2,3 ]

1.3 Ctf chê' của quá trình chuyển hoá đường trong sữa do Vi khuẩn lactỉc gây nên

có thể biểu diễn theo stf đổ sau:

Lactose

Galactose

Các sản phẩm trung gian

CH3COOH Acid pyruvic H20

+2H

CH 3 CHOHCOOH

CHsCOOH Acid acetic

C02

CH3CHO

Acetaldehyde

+ 0

CH3CH2OH CH3COOH CH3CHOHOCCH3

-2H

CH3COCOCH

Di-acetyl

Lên men dị hình

Glucose

CH 3 CHOHCOOH

Acid lactic

Lên men đổng hình

Acetadehyde, Êtanol, 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 [ 2 ]

2 Các yếu tố ảnh hưởng lên men lactic:

2.1 Nguồn glucỉd:

Để duy trì sự sông, điều hoà các quá trình chuyển hoá trong tế bào vi khuẩn cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon Nguồn cung cấp glucid quan trọng cung cấp cho vi khuẩn là đường lactoza Hầu hết các vi khuẩn lactic đều có enzyme lactose nên thuỷ phân được lactose thành glucose và galactose

CI 2H220II Nưđc C6H1206 + C6H1206

Lactose

Glucose và galactose VK Các hợp chất khác + Sinh năng lượng

Một số loại đường khác vi khuẩn lactic sử dụng rất chọn lọc:

+ Đisaccarit: Saccarose, maltose

+ Polysaccarit: dextrin, tinh bột,

Đối với lên men lactic đồng hình vi khuẩn lactic chuyển hoá được khoảng 98% Glucid thành acid lactic

2.2 Nguồn Azốt:

Các nguồn Azốt có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh vật nếu không có các nguồn này thì không thể tổng hợp được các chất phức tạp cấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật

Vi sinh vật đòi hỏi nguồn Azốt rất cao đặc biệt là:

+ Profit:

Sự tương tác giữa Casein trong sữa với vi khuẩn lactic khi có sự hiện diện của ion H+ trong môi trường làm tăng khả năng lên men lactic Ngoài ra, Casein còn là chất đệm có tính trung hoà một lượng acid sinh ra trong quá trình lên men

+ Pepton:

Trong môi trường sữa đã có sẳn nguồn pêpton nhưtig do nhu cầu peptone đối với cơ thể vi khuẩn rất cao do đó cần bổ sung peptone từ bên ngoài vào môi trường sữa để đảm bảo lượng peptone đủ để làm tăng tốc độ lên men

+ Acid amin:

Vi khuẩn lactic hấp thụ được dễ dàng.

Theo các nghiên cứu, vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có đầy đủ 16 loại acid amin

Đối với các vi khuẩn sinh hương, acid amin ngoài việc cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn mà nó còn kích thích sự tạo hương thơm

Trong các acid amin, senin có tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều loài Streptococus

2.3 Vitamin:

Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin và do môi trường sữa bên ngoài có nay đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phátt triển của vi khuẩn lactic nên không cần bổ sung thêm từ bên ngoài

2.4 Muổì khoáng và các nguyên tổ' vi lượng:

+ Nhu cầu này không lđn do đó không cần bổ sung thêm từ ngoài vào mà chỉ cần sử dụng những chất có sẳn trong môi trường sữa

+ Trong các loai muối khoáng p chiếm tỉ lệ cao nhất

Chú V : Nồng độ muối NaCl trong môi trường không được quá 6.5% nó sẽ tiêu diệt hết các loại vi khuẩn lactic

2.5 Nhu cầu Oxy:

+ Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sông được trong môi trường có oxy và vừa sống được trong môi trường không có oxy

+ Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng độ oxy thấp

2.6 Nhiệt độ:

-+ Điều chỉnh nhiệt độ thích hợp sẽ:

* Rứt ngắn thời gian lên men

* Hạn chế sự nhiễm các vi sinh vật lạ khác

* Sản phẩm thu được đạt kết quả như mong muốn

2.7 pH môi trường:

pH của môi trường ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của vi sinh vật, sự có mặt của ion H+ sẽ tác động lên tế bào vi sinh vật theo nhiều cách:

+ Ảnh hưởng trực tiếp lên bề mặt tế bào làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng

từ đó dẫn đến hoạt độ của các loại enzym bị giảm

+ Nồng độ ion H+ ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất dinh dưỡng trong môi

trường

+ pH môi trường khác còn làm độ phân tán chất keo và độ xốp của thành tế bào không đồng đều cho nên việc chống lại các tác động bên ngoài sẽ khác nhau dẫn đến làm thay đổi hình dạng của tế bào

Vđi vi khuẩn lactic thì các loại cầu khuẩn chịu pH kém hơn so với các trực khuẩn

Đối với các vi khuẩn lên menlactic đồng hình, pH môi trường thường không ảnh hưuđng đến các sản phẩm đặc trưng của quá trình lên men còn đối vđi các vi khuẩn lên men lactic dị hình thì 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 lactic còn có thêm acid acetic, và nhiều sản phẩm khác

+ Tuỳ từng loại vi khuẩn khác nhau mà nhiệt độ thích hợp cho nó sẽ khác nhau:

top = 5 -10°c

vsv ưa ấm: tmin = 3°c

tmax =45 - 50 °c

top = 20 -35°c

vsv ưa nóng: tmin = 30°c

tmax =80°c

top = 50 -60°c + Nhiệt độ không chỉ ảnh hưđng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khả năng phát triển của chúng nữa

Qua nhiều nghiên cứu người ta nhận thấy rằng lượng diacetyl tạo ra nhiều nhất tại pH = 4.6 -5.2 , đây chính là yếu tô" làm tăng mùi hương cho sản phẩm

Tác dụng của chất kháng sinh do các vi khuẩn lactic sinh ra cũng bị ảnh hưởng bởi pH môi trường

2.8 Các chất kháng sinh:

Các chất kháng sing ảnh hưởng rất lớn đến vi khuẩn lactic

+ Penicilin: chỉ một lượng rất nhỏ cũng đủ để ức chế nhiều loài vi khuẩn lactic

+ Streotomycin: có tính kháng sinh rất mạnh, có khả năng tiêu diệt cả vi khuẩn gram +

và vi khuẩn gram

-trông quá trình lên men, hàm lượng chất kháng sinh tạo ra trong môi trường đủ lớn sẽ làm giảm hiệu suất lên men.

3 Qui trình sản xuất sữa chua:

3.1 Theo quỉ mô gia đình:

T = 60-70° c

ủ

Sữa chua

Sữa đặc có đường

Chiết hủ

t = 3 h

Bảo quản lạnh

3.2 Theo qui mô công nghiệp:

(^TT) Qui trình sản xuất sữa chua đặc: [ 4 ]

Sữa chua

Sữa nsuvên liêu

Puree quả

Hương liệu

Chuẩn hoá

Hiệu chỉnh SNF

Bài khí

Đồng hoá

Thanh trùng

Cấy giống C^^Sữa neuvên liêu

Lên men

Puree quả

Hương liệu Đồng hoá

Tiệt trùng UHT

Giải thích từng bước của quỉ trình :

3.2.1 Chuẩn hoá:

+ Mục đích:điều chỉnh hàm lượng chất béo

Do nhu cầu khách hàng ngày càng nâng cao, họ đòi hỏi sự an toàn khi dùng sản phẩm, hàm lượng béo là một trong những điều mà họ quan tâm hàng đầu do nó cổ thể làm thay đổi

dáng người mảnh mai của người con gái và gây ra bệnh béo phì ở trẻ em.

Hàm lượng béo cao rất dễ gây ra hiện tượng tách pha ở sản phẩm sữa chua

+ Ngyên tắc thực hiện:

Nếu hàm lượng béo thấp ta tiến hành tính toán và bổ sung thêm cream

Nếu hàm lượng béo cao ta tiến hành tính toán và tách bđt cream ra

3.2.2 Hiệu chình SNF:

+ Mục đích :xác định hàm lượng chất khô có trong sữa Yếu tô" này rất quan trọng nó quyết định đến độ cứng của sản phẩm sữa chua tạo thành

Nếu hàm lượng chất khô quá thấp thì khả năng đông tụ của sản phẩm sữa chua sẽ rất thấp

Nếu hàm lượng chất khô quá cao thì sản phẩm sữa chua tạo thành có độ cứng cao + Giải pháp kỷ thuật:

Cô đặc chân không

Bể sung bột sữa gầy

Bể sung sữa cô đặc

Siêu lọc

3.2.3 Bài khí:

+ Mục đích:

Trong sữa có nhiều khí lạ cần được loại trừ nếu không sẽ phá vỡ mùi hương đặc trưng của sữa chua

Khi trong sữa có nhiều khí nó sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt nghĩa là làm tăng chi phí cho quá trình sản xuất như bước thanh trùng, đồng hoá,

Bảo quản Tphồng

Trong trường hợp thanh trùng sau khi đã đóng hộp, tại nhiệt độ thanh trùng thể tích của khí sẽ tăng lên làm vỡ hộp

+ Nguyên tắc thực hiện: kết hợp giữa nhiệt độ với áp lực chân không + Thông

sô"kỷ thuật: T=70°c, áp suất tương ứng

+ Thiết bị gia nhiệt: ông lồng ống, bản mỏng tác nhân gia nhiệt là hơi nước

3.2.4 Đồng hoá:

+ Mục đích: ổn định hệ nhủ tương, hạn chế hiện tượng tách pha + Nguyên tắc

thực hiện: sử dụng áp lực cao

+ Thông số kỷ thuật: T=55-70°C, p = 100-250 bar

+ Phương pháp thực hiên:

Đồng hoá toàn phần : 1 cấp hoặc 2 cấp

Đồng hoá một phần: dòng cream (10% max), dòng sữa gầy

+ Thiết bị: rất đơn giản chỉ cần có sự thay đổi tiết diện đột ngột tạo nên sự va đập, hiện tượng chảy rốì, hiện tượng xâm thực

3.2.5 Thanh trùng:

+ Mục đích: tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và ức chế hoạt động của các vi sinh vật khác + Phương pháp thực hiện: HTST( High Temperater Short Time) : 72-75°C trong vòng 15- 20 s + Thiết bị thanh trùng: ống lồng ống, bản mỏng

3.2.6 Cấy giống:

Giống sau khi được phân lập từ nhiều nguồn khác nhau, sẽ được lựa chọn loại có khả năng cao nhất đồng thời tìm môi trường thích hợp để tiến hành nhân giông đến lượng cần thiết Dung dịch sữa sau khi thanh trùng cần được làm nguội xuống đến khoảng 42°c (nhiệt độ này

sẽ không làm ảnh hưởng đến chất lượng giông ) rồi tiến hành cấy giông vào với tỉ lệ 0.5 -7 %.

3.2.7 Lên men:

Quá trình lên men được thực hiện trong bioreactor có các bộ phận điều khiển: nhiệt độ tự động, pH môi trường tự động

Quá trình lên men được thực hiện ỏ nhiệt độ T = 42°c, thời gian lên men t = 5 -6 h , pH = 4,5

-4,6.

3.2.8 Rót sản phẩm:

Bao bì thường được sử dụng: nhựa ( sữa chua đặc), giấy (sữa chua uống)

Yêu cầu của bao bì: + Kín

+ Phải vô trùng Thiết bị rót: cũng phải vô trùng.

4 Sản phẩm sữa chua VỈNAMĨLK có mặt trên thị trtíờng: 4,1 Sữa chua đặc:

Sữa chua Vỉnamỉlk được sản xuất trêu dâỵ chuyền kĩ thuật hiện đại của Châu Âu cho

ra đời các sẵn phẩm dinh dưỡng chất lượng tốt nhất Sữa chua Vỉnamilk được lầm từ men vi sinh vật sống, gây dựng men cổ lợi cho đường ruột và hổ trợ tiêu hoá Sử dụng sữa chua mỗi ngày giúp cho bạn cố làn da mịn màng, tươi tấn đổng thời chữa được chứng hổi miệng

Hãng Vỉnamỉlk cố 3 mặt hàng sữa chua đặc:

Sữa chua Pỉus là sản phẩm sữa chua mới có bể sung

anxi, chất xơ, và rất ít béo

Sữa chua này cố tác dụng:

+ Tăng cường hấp thụ canxi đồng thời đốt cháy

lượng mỡ dư

+ Trị các bệnh về đường tiêu hoá

+ Giảm choỉesterol, chống bếo phì, ngăn ngừa ung thư

+ Tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể

Kepr là một laoi men vi sinh vật rất cố lợi cho cơ thể:

+ ức chế vi khuẩn gây bệnh đường ruột phát triển

+ Kích thích hệ thống miễn dịch, sản xuất ra kháng thể

+ Giảm choỉesterol có trong máu

+ Giảm stress, bớt căng thẳng do cố độ rượu nhẹ

+ Không đường rất thích hợp cho những bị bệnh tiểu đường Giá 1 hộp:3000đ

Giá 2000đ 1 hộp

4,2 Sữa chua uống:

Sữa chua YaO

đượ giàu dinh dưỡng

kết hợp vé lên men

lactỉc tạo thành bể

dưỡng hộ trợ và của bể

mỗi ngày Đặc vỉtamỉn

c đảm bẵo sự tăng

cường sức đề

Sữa chua YaO

ml với các hương vị: cam, dâu, và trái cây

Sữa chua uống tiệt trùng Yomilk được chế biến từ sữa bò tươi nguyên chất và nước ép trái cây tươi Yomilk cố hương

vị thơm ngon giúp bạn cổ những giây phút thoải mái và sảng khoái đổng thời còn cho bạn một vốc dáng khẻo đẹp, tính cách năng động

Yomilk có 4 hương vị: cam, dâu, chanh, trái cây với

Sữa chua tiệt trùng Yomilk * được sản xuất từ sữa bò tươi nguyên chất, men lactic và nưđc ép trái cây tươi Đặc biệt có bố sung thêm chất xơhoà tan được chiết xuất từ thực vật, cố tác dụng

hỗ trợ đường tiêu hoá hoạt động tốt hơn, giúp bạn luồn cố làn da

mịn màng, thân hình cân đốì đồng thời mang đên cho bạn vẻ đẹp

tự nhiên

Yomilk có 4 hương vị: cam, dâu, chanh, và trái cây đông

strong bao bì 180 ml

[5]

trong chai nhựa 110

xuất từ nguồn sữa tươi

ếp trái cây tươi, được nước uống thơm ngon, hoạt động tiêu hoá cố bổ sung thêm Canxi, tối ưu

về chiều cao và bé

hộp giấy 180 ml