Báo cáo tiểu luận quá trình lên men lactic và ứng dụng

Là sự chuyển hoá đường thành acid lactic trong điều kiện không có oxy nhờ các vi khuẩn lactic.Vi khuẩn lactic Lactobacillus, Streptococcus, LeuconostocLên men lacticLên men lactic đồng hình: đa số là acid lactic, chỉ một phần nhỏ pyruvate được decacboxyl hóa  acid acetic, ethanol, và CO2…CH3COCOOH + NADH2  CH3CHOHCOOH + NAD+Lên men lactic dị hình: 40% acid lactic, 20% acid succinic ethanol, 10% acid acetic, 20% các chất khí…C6H12O6  CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2 + ATPƯD: sản xuất acid lactic, sữa chua, phomat, nem chua, muối chua rau quả...

LÊN MEN LACTIC & ỨNG DỤNG

I MỞ ĐẦU

I.1 Định nghĩa

• Là sự chuyển hoá đường thành acid lactic trong điều kiện không có oxy nhờ các vi khuẩn lactic

• Vi khuẩn lactic Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc

• Lên men lactic

– Lên men lactic đồng hình: đa số là acid lactic, chỉ một phần nhỏ pyruvate được decacboxyl hóa  acid acetic, ethanol, và CO 2 …

CH 3 COCOOH + NADH 2  CH 3 CHOHCOOH + NAD +

– Lên men lactic dị hình: 40% acid lactic, 20% acid succinic & ethanol, 10% acid acetic, 20% các chất khí…

C 6 H 12 O 6  CH 3 CHOHCOOH + C 2 H 5 OH + CO 2 + ATP

• ƯD: sản xuất acid lactic, sữa chua, phomat, nem chua, muối chua rau quả

Lactate dehydrogenase

Lên men lactic đồng hình

• Sự lên men tạo sản

– Lactobacterium (trực khuẩn) các loài điển hình:

• Lactobacterium casei (ưa nóng,

Lên men lactic dị hình

• Sự lên men tạo sản phẩm đa dạng ngoài acid lactic còn hàng loạt các sản phẩm khác với tỷ lệ khá cao: acid lactic 40%, acid succinic và ethanol 20%, acid acetic 10%, các chất khí 20%

• Đường chuyển hóa theo con đường PP

I.2 Vi sinh vật

• 1780 Schaele (Thụy Điển), lần

đầu tiên tách được acid lactic từ

sữa bò chua.

• 1857 Pasteur, CM sự lên men sữa

chua là do nhóm vi khuẩn lactic.

• 1878 Lister, phân lập thành công

vi khuẩn lactic, Streptococcus

lactis.

• Về sau, các nhà khoa học liên tiếp

phân lập được nhiều loài vi khuẩn

• Về hình thái, nhóm vi khuẩn này không đồng nhất: hình cầu, hình que ngắn, hình que dài…

• Về sinh lý, lại tương đối đồng nhất: là VK Gram (+), không tạo bào tử, hầu hết không di động.

Leuconostoc mesenteroides Lactobacillus acidophilus

Lactococcus lactis Streptococus Lactobacillus

Bifidobacterium longum

• Sinh sản, vô tính

• Môi trường dinh dưỡng, giàu chất dinh dưỡng & đầy

đủ các yếu tố sinh trưởng.

– Cacbon: đường đơn, đường đôi (lactose)

– Nitơ: hữu cơ (acid amin, peptid…), NH4+ (một vài giống)

– Khoáng & yếu tố sinh trưởng: vitamin, purine, pyrimidine

• Sinh trưởng

– pH 5,3-8,8 (có thể sống được ở pH thấp 2,9-3,2)

– Nhiệt độ 3oC, 30-45oC, 50oC (ưa ấm hoặc ưa nhiệt)

• Trao đổi năng lượng:

– Trong điều kiện không có oxy: quá trình lên men lactic gồm 2 kiểu lên men:

• Đồng hình (EMP): chủ yếu tạo acid lactic

• Dị hình (PP): tạo ra một lượng tương đương acid lactic, ethanol, acid acetic, CO2.

– Trong điều kiện có oxy: ức chế hoạt tính trao đổi chất của

vi khuẩn không thực hiện quá trình hô hấp hiếu khí vì không có cytochrome

II SẢN XUẤT YOGURT

• Lên men lactic được sử dụng rộng rãi trong chế biến sữa  SP sữa chua, phômai,… vừa tăng giá trị dinh dưỡng, vừa có tính chất chữa bệnh (bệnh đường ruột), vừa còn có tác dụng bảo quản lâu hơn.

• Sữa chua: là SP lên men lactic từ sữa bò tươi (hay sữa động vật khác, sữa bột… có độ đường 8-10%)  thanh trùng  hạ đến nhiệt độ ấm

Sự thay đổi các thành phần sữa trong quá

trình chế biến

• Sự thay đổi đường sữa:

– Lactose  acid malic, acid acetic, acid lactic, acid propionic

• Sự thay đổi protein sữa:

– Acid hữu cơ làm giảm pH sữa  pH = pI casein  quá trình tách Ca ra khỏi casein  sữa bị vón cục lại (đông tụ)

– Nếu tiếp tục lên men  casein sẽ bị phân hũy  pepton, acid amin, khí H2S, NH3…

Casein

• Casein là một phosphoprotein (có chứa gốc a.phosphoric),

• Trong sữa, casein tồn tại ở dạng canxi caseinate + canxi phosphate  phức canxi phosphate caseinate (micelle).

Quá trình lên men tạo sữa chua

tượng nước – sữa tách rời

nhau) và độ chua của sữa

– Quá trình lên men lactic xảy ra yếu sữa tiếp tục đông tụ,

– Lipid trong sữa trở nên rắn, – Nước tự do liên kết với protein  sữa đông đặc thêm,

– Xảy ra các quá trình tạo hương  sữa có mùi đặc trưng Sự hình thành các chất thơm trong sữa chua là do

Streptococcus, Lactobacillus 

acetaldehyde – tạo hương đặc trưng.

– Vi khuẩn sinh hương S.diacetilactic 

diacetyl, mùi dễ chịu Thường kết hợp

với S.lactic và S.cremoris

– Có thể bổ sung thêm hương tổng hợp hoặc trái cây tự nhiên  tăng thêm hương vị.

Live lactic acid bacteria in yogurt

because the micelle

distribution isdifferent

Structure of mature yogurt

Sữa chua (Việt Nam)

• Nguyên liệu: sữa bột gầy, sữa tươi, đường, các gia vị

• VSV: Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus.

• Yêu cầu thành phẩm: loại kem đặc, vị chua, ngọt, pH 4,4-4,5;

độ acid (acid lactic 0,85-0,95%), calo 50, protein 3,5-4%, lipid 2-3% trong 100g sản phẩm

• Thời hạn sử dụng: 2 tuần 4-6oC, 1 tuần 8oC

• Sản xuất: công nghiệp 10%, gia đình 90%

Sữa Thanh trùng 85oC/30’ Để nguội xuống 42 o C

Cấy VK gây chua

Trộn nước hoa quả

• Yêu cầu thành phẩm:

– Dạng lỏng, màu kem (phụ thuộc nước hoa quả),

– Mùi chua (acid lactic), mùi hoa quả cho vào,

– Nước 80-86%, Ca 180mg, calo 62, lipid 1,5g; protein 5g, lactose 4,6g; galactose 1,6g; Vit.A 12mg, Vit.B1 65mg, Vit.B2 270mg trong 100g sản phẩm, pH 4,1-4,3.

• VSV: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus.

• Thời hạn sử dụng: 3-6 tuần

Dadhi, Dahi (Bangladesh)

• Nguyên liệu: sữa bò 95–100%, đường 0–5%

• Yêu cầu thành phẩm: dạng kem đặc, vị acid nhẹ.

• Thời hạn sử dụng: phụ thuộc vào điều kiện bảo quản và tàng trữ

SP synbiotic = probiotic + prebiotic

có lợi trong đường tiêu hóa của vật chủ

Bifidobacteria - probiotic

• Sản sinh acid lactic, acid acetic  làm giảm pH môi trường 

ức chế các VSV khác,

• Tạo sự cạch tranh với các VK đường ruột khác

• Hạn chế amoniac vào máu do chuyển NH3  NH4+,

• Tổng hợp được các vitamin nhóm B và enzyme tiêu hóa: caseinphosphatase, lysozyme

• Một số thành phần tế bào có khả năng kích thích hệ miễn dịch của cơ thể,

Một số chất sử dụng như prebiotic để kích thích

Bifidobacteria

• N-acetyl-D-glucosamine có nguồn gốc từ sữa đầu và dạng

tổng hợp,

• Lactulose trong sữa UHT,

• Các gluco-oligosaccharide (GOS) từ đậu nành,

• Xylo-oligosaccharide (XO) từ ngũ cốc,

• Isomalto-oigosaccharide (IMO) từ tinh bột

III SỮA CHUA KEFIR

Vai trò của Kefir

• Món ăn bổ dưỡng có lợi cho sức khỏe và có khả năng chữa bệnh

 Dinh dưỡng: protein, chất béo, khoáng chất và vitamin…

 Tăng cường tiêu hóa, khả năng miễn dịch, giảm căng thẳng thần kinh…

Hạt kefir

• Màu từ trắng đến vàng nhạt, thường kết chùm, hình dạng không ổn định

Hình dạng hạt kefir

Hạt Kefir sau khi được vớt ra khỏi sữa

Hạt giống Kefir dưới kính hiển vi điện tử

TỔ HỢP VSV TRONG HẠT KEFIR

Chu kỳ phát triển của hạt Kefir

• Hạt Kerir được hình thành từ màng bao bọc mỏng không theo qui tắc gồm:

protein,lipid,polisacharide

• Màng phát triển hình không đồng nhất hình thành các thùy.

• Các thùy có xu hướng trở về nguyên bản tạo thành thùy con

Các loại vi khuẩn có trong hạt kefir

Lactobacilii

Các loại nấm men

Quá trình nhân giống VSV

Sữa nguyên liệu

Sữa nguyên liệu

Hạt kefir

Hạt kefir 5%

Hạt kefir 5%

Phương pháp bảo quản

• Làm khô bằng không khí, gói trong giấy và bảo quản nơi khô mát

• Đặt trong tủ đông (không cần tái kích hoạt

giống)

Bản chất sinh hóa của

QTLM

2 quá trình lên men:

• Lên men lactic

• Lên men cồn

Lên men lactic

• Vi khuẩn lactic dị hình đa dạng hóa mùi vị, cấu trúc sản phẩm

• Quá trình diễn ra trong tế bào chất

• Là quá trình trao đổi năng lượng

• Sản phẩm: lactic, cồn, CO2

Lên men cồn

• Nấm men: Sachromyces và Kluyvermyces

• Quá trình trao đổi năng lượng trong điều kiện kị khí

• Phương trình tổng quát lên men trong môi trường acid

Các yếu tố ảnh hưởng

• Giống thích hợp

• Môi trường tối ưu

• Điều kiện lên men: nhiệt độ, pH, Oxi, khuấy trộn…

QUI MÔ CÔNG NGHIỆP

Sữa nguyên liệu Chuẩn hoá

48

• Hàm lượng chất béo trong sữa

nguyên liệu

– Thấp: bố sung cream

– Cao:

• Bổ sung sữa gầy

• Ly tâm tách bớt chất béo

Xử lý hoàn thiện

sp Cream

QUI MÔ CÔNG NGHIỆP

Sữa nguyên liệu Chuẩn hoá Đồng hoá

QUI MÔ CÔNG NGHIỆP

Sữa nguyên liệu Chuẩn hoá Đồng hoá

• Điều kiện:

 90-95 độ C

 5 phút

• Mục đích

– Tiêu diệt VSV, enzyme

– Biến tính protein, cải

thiện cấu trúc sản phẩm Thanh trùng

QUI MÔ CÔNG NGHIỆP

Sữa nguyên liệu Chuẩn hoá Đồng hoá Thanh trùng

Blue.rosa

Cấy giống Giống VSV 3-5%

Chất lượng sản phẩm

• Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, mùi vị…

• Chỉ tiêu hóa lý:độ chua, độ cồn, hàm lượng

Bảo quản sản phẩm

• Thời gian sử dụng 1-2 tuần

– Lb diacetylactis – Leuconostoc mesenteroides – Lactobacillus kefir

– Kluyveromyces marxianus – Saccharomyces unisporus – Candida kefir