1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Vi khuẩn Lactic trong lên men dưa chua và ứng dụng trong CNTP

14 7K 17

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 14
Dung lượng 2,04 MB

Nội dung

Rau quả đóng một vai trò quan trọng trong bữa ăn của con người. Trong rau quả có chất dinh dưỡng quý, như hydrat cacbon, các axit hữu cơ, vitamin, các chất khoáng, tanin, pectin v.v… Khó có thể giữ được các loại rau bắp cải, su hào, rau cải, dưa chuột, cà chua trong thời gian dài để cung cấp cho người tiêu dùng ở các thành phố hoặc khu công nghiệp trong lúc giáp vụ hoặc vì thời tiết khan hiếm rau tươi. Ngoài các hóa chất để bảo quản rau quả người ta còn muối chua rau quả để kéo dài thời gian cất giữ cũng cho kết quả khả quan và có ý nghĩa lớn trong việc cất giữ rau quả và giải quyết cho việc phục vụ bữa ăn của nhân dân. Muối chua rau, quả là một quá trình lên men lactic mà nguyên liệu là rau, quả, đường, muối và gia vị. Quá trình lên men này hoàn toàn là quá trình lên tự nhiên, gây ra bởi nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau đặc biệt là vi khuẩn Lactic.Bằng việc nghiên cứu những đặc tính sinh hóa của vi khuẩn Lactic, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về quá trình lên men của loại vi khuẩn này trong các sản phẩm muối chua cũng như đưa ra được những giải pháp để ứng dụng hiệu quả những lợi ích của chúng trong công nghệ thực phẩm.

Trang 1

A LỜI MỞ ĐẦU

Rau quả đóng một vai trò quan trọng trong bữa ăn của con người Trong rau quả

có chất dinh dưỡng quý, như hydrat cacbon, các axit hữu cơ, vitamin, các chất khoáng, tanin, pectin v.v… Khó có thể giữ được các loại rau bắp cải, su hào, rau cải, dưa chuột,

cà chua trong thời gian dài để cung cấp cho người tiêu dùng ở các thành phố hoặc khu công nghiệp trong lúc giáp vụ hoặc vì thời tiết khan hiếm rau tươi Ngoài các hóa chất để bảo quản rau quả người ta còn muối chua rau quả để kéo dài thời gian cất giữ cũng cho kết quả khả quan và

có ý nghĩa lớn trong việc cất giữ rau quả và giải quyết cho việc phục vụ bữa ăn của nhân dân Muối chua rau, quả là một quá trình lên men lactic mà nguyên liệu

là rau, quả, đường, muối và gia vị Quá trình lên men này hoàn toàn là quá trình lên tự nhiên, gây ra bởi nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau đặc biệt là vi khuẩn Lactic

Bằng việc nghiên cứu những đặc tính sinh hóa của vi khuẩn Lactic, chúng

ta có thể hiểu rõ hơn về quá trình lên men của loại vi khuẩn này trong các sản phẩm muối chua cũng như đưa ra được những giải pháp để ứng dụng hiệu quả những lợi ích của chúng trong công nghệ thực phẩm

B NỘI DUNG:

Chương I: Tổng quan:

I.1 Sản phẩm dưa chua:

Trang 2

Dưa muối chua là món ăn kèm rất thông dụng trong những bữa cơm gia đình hàng ngày Những nguyên liệu dùng để muối chua như cải bẹ, cà pháo, cà bát, su hào, bắp cải

Dưa chua dễ tiêu hóa hơn rau, củ sống Vị

chua kích thích tiết dịch vị của dạ dày giúp tiêu

hóa và hấp thụ thức ăn nhiều hơn Vi sinh trong

dưa chua lên men tạo acid lactic làm món ăn có vị

chua lạ và ngon miệng hơn, giải ngán cho những

món quá nhiều dầu mỡ Một số món chua còn bổ

sung vi sinh vật có lợi giúp cân bằng đường ruột

I.2 Vi khuẩn lactic:

I.2.1 Đặc điểm chung:

Vi khuẩn lactic thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương, bất động, không sinh bào tử, có khả năng lên men đường thành acid lactic Nhóm vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriacae Nhóm vi khuẩn này có rất nhiều hình dạng khác nhau như: trực khuẩn hoặc cầu khuẩn Cầu khuẩn xếp các giống

Stretococus và Leuconostoe, còn trực khuẩn thành một giống Lactobacillus MRS là môi trường để phân lập và nuôi cấy chủng lactic Khuẩn lạc của vi

khuẩn lactic tròn nhỏ, trong bong, có màu môi trường, màu trắng đục hoặc màu vàng kem, đôi khi khuẩn lạc có màu trắng đục, tròn lồi Đặc biệt khuẩn lạc tỏa ra mùi chua của acid

Khuẩn lạc của vi khuẩn lactic

Trang 3

Vi khuẩn lactic là vi khuẩn kị khí, vi hiếu khí Vi khuẩn lactic có nhu cầu

về chất dinh dưỡng phức tạp, không một đại diện nào của nhóm này có thể phát triển trong môi trường muối khoáng thuần khiết chứa glucose Đa số chúng cần các loại vitamin như: Lactoflavin, tiamin, pantotenic acid, folic acid, và các amino acid… Các vi khuẩn lactic lên men được đường môn và disaccharide

nhưng không lên men được tinh bột và các polysaccharide khác, ngoại trừ L

delbrueckiin đồng hóa được tinh bột Đa số vi khuẩn lên men lactic dị hình có

khả năng sử dụng pentose và acid citric, một số có hoạt tính protease

Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25÷35 oC,ưa nhiệt là 40÷45 oC và ưa lạnh là thấp hơn 5 oC Khi gia nhiệt khoảng 60÷80 oC thì hầu hết chúng bị chết sau 10÷30 phút

I.2.2 Phân bố:

Ít gặp trong đất và nước, thường phát triển trong những môi trường có chứa nhiều chất hữu cơ phức tạp như :

- Trong sữa và các sản phẩm từ sữa thường gặp Lactobacillus lactis,

Lactobacillus bulgarius, Lactobacillus helviticus, Lactobacillus cazai, Lactobaci llus ferment, Lactobacillus brevis, Streptococcus diacetyllactis

- Trên bề mặt thực vật và xác thực vật đang bị phân giải hay có Lactobcillus

plantanium, Lactobcillus delnikii, Lactobcillus ferment, Lactobacillus brevis,

Vi khuẩn lactic quan sát được dưới kính hiển vi

Trang 4

Streptococcus lactis Chúng còn được tìm thấy trên các loại rau quả, trái cây

- Trong ruột và các niêm dịch ở người và động vật có Lactobacillus axitophilus,

Streptococcus faecalis, Streptococcus bovis, Streptococcus salivanius,

Streptococcus pyogenes, Bifidobacterrium

I.2.3 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại vi khuẩn lactic Hầu hết các vi sinh vật sinh axit

lactic đều thuộc về họ lactobacillaceae và được xếp vào bốn chi: Streptococcus,

Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus và Bifidobacterium Ngày nay người ta

bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic những vi khuẩn Bifidobacterium.

 Nếu dựa vào đặc điểm kiểu hình, có thể chia thành 2 loại: trực khuẩn và cầu khuẩn

+ Trực khuẩn lactic ( Lactobacillus): Chúng đứng riêng lẻ hoặc kết thành

chuỗi, và gồm 3 nhóm nhỏ là trực khuẩn ưa nhiệt (nhiệt độ tối ưu 40-45 oC), trực khuẩn ưa ấm (nhiệt độ tối ưu 30 oC) và nhóm Beta bacterium.

+ Liên cầu khuẩn lactic ( Streptococcus lactic): Tế bào hình tròn hoặc

oval, thường xếp thành đôi hoặc thành chuỗi Nhiệt độ phát triển tối ưu 30-35 oC

Trực khuẩn lactic Cầu khuẩn lactic

Trang 5

Đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5÷1,5µm Các tế bào hình cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi có chiều dài khác nhau Kích thước tế bào trực khuẩn lactic từ 1÷8µm Trực khuẩn đứng riêng rẻ hoặc kết thành chuỗi

Trực khuẩn lactic thường nhạy cảm hơn cầu khuẩn

 Nếu dựa vào cơ chế chuyển hóa gluxit, có thể chia thành 2 loại: vi khuẩn lactic lên men dị hình và vi khuẩn lactic lên men đồng hình

+ Vi khuẩn lactic lên men đồng hình: là những vi khuẩn trong tế bào của chúng chứa enzyme aldolase và enzyme triosophotphatizomerase.Quá trình phân giải glucosa theo chu trình đường phân EMP với đặc trừng tạo acid lactic như là sản phẩm cuối cùng Vi khuẩn lactic lên men đồng hình như: trực khuẩn

Lactobacillus lactic, L plantarum, L acidophillus, L casei , một số cầu khuẩn

như: Streptococcus lactic, S cremoris

+ Vi khuẩn lactic lên men dị hình: chuyển hóa glucoza theo con đường oxy hóa khử pentozaphosphat Ngoài acid lactic còn có nhiều sản phẩm phụ được tạo ra như acid hữu cơ, etanol, CO2, H2 và một số chất thơm Một số vi

khuẩn lên men lactic dị hình: Lactobacillus brevis ( tên cũ là L brassica

fermeentati) tìm thấy chủ yếu trong muối chua cải bắp, rau cải, dưa chuột; L fermentum;

Lactobacillus brevis

Trang 6

Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau khi tạo thành acid lactic trong môi trường, và sức chịu acid (hay độ bền acid) cũng rất khác nhau Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid lactic cao hơn

(khoảng 2÷3%) liên cầu khuẩn (khoảng 1%) Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH 3,8÷4 (cầu khuẩn không thể phát triển được ở môi trường này), hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn ở vùng pH 5,5÷6

Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25÷35 oC,ưa nhiệt là 40÷45 oC và ưa lạnh là thấp hơn 5 oC Khi gia nhiệt khoảng 60÷80 oC thì hầu hết chúng bị chết sau 10÷30 phút

I.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đễn sự sinh trưởng-phát triển của vi khuẩn lactic:

 Nguồn cacbon

- Đối với vi khuẩn lactic thì đường mono và disaccharide là nguồn cacbon

tốt nhất, còn các polysaccharide hầu như không thể lên men được Tốc độ lên men của các loại đường khác nhau là khác nhau nhưng khi nhân giống ta dùng một loại đường cố định thì vi khuẩn có thể thích nghi với loại đường đó và về sau chúng phát triển hiệu quả trên môi trường chứa loại đường này

 Nguồn nitơ

- Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất chứa nitơ Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng nguồn nitơ có sẵn trong môi trường

- Các nguồn nitơ được sử dụng trong nuôi cấy vi sinh vật thường ở hai dạng: nguồn nitơ hữu cơ và nguồn nitơ vô cơ Trong đó nguồn nitơ được sử dụng chủ yếu trong nuôi cấy vi sinh vật là protein như: Cao thịt, cao nấm men,

trypton, dịch thủy phân casein từ sữa… Hiện nay cao nấm men là nguồn nitơ được sử dụng nhiều và có hiệu quả nhất trong phòng thí nghiệm

Trang 7

 Vitamin

- Hàm lượng vitamin của môi trường giữ một vai trò quan trọng trong sinh

trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic Vitamin B6 là vitamin rất quan trọng trong sự sinh tổng hợp các amino acid ở vi khuẩn lactic

 Muối khoáng

- Các chất khoáng có vai trò quan trọng trong qua trình trao đổi chất ở vi

sinh vật Các chất khoáng được sử dụng trong môi trường nuôi cấy có thể là những chất khoáng ở dạng hợp chất, đơn chất, có thể ở dạng vô cơ hay hợp chất hữu cơ Một số muối khoáng được sử dụng trong nuôi cấy vi sinh vật là:

K2HPO4, KH2PO4, MgSO4.7H2O, CaSO4,…

- Trong các loại muối khoáng đó photpho là loại muối quan trọng nhất mà

các vi khuẩn lactic cần Số lượng photpho trong môi trường nuôi cấy có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của vi sinh vật Nếu hàm lượng quá cao vi sinh vật khó phát triển, nếu quá ít sẽ không đủ cho quá trình trao đổi chất và như vậy

sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự đồng hóa hydratcacbon

 Nhiệt độ

- Nhiệt độ là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh

trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic Tùy thuộc vào nhiệt độ tối ưu cho lên men và cho sinh trưởng vi khuẩn lactic được chia làm hai loại: loại ưa nhiệt và

loại ưa ấm Loại ưa nhiệt bao gồm: L bulgaricus, L thermophilus, L

delbrueckii, … phát triển tốt ở 45 – 60 OC Loại ưa ấm gồm: L causasicus, L

lactic, L acidophilus, … phát triển tốt ở 37 – 45 OC và L brevis, L buchner và

L.pastorianus phát triển tốt ở 28 - 32 OC

Chương II: Nội dung nghiên cứu:

II.1 Cơ chế hoạt động của vi khuẩn lactic trong quá trình muối chua:

Trang 8

II.1.1 Quá trình lên men của vi khuẩn lactic:

Có hai kiểu lên men lactic chính: là lên men đồng hình và lên men dị hình

a Lên men lactic đồng hình (điển hình):

Trong trường hợp này acid pyruvic được tạo thành theo sơ đồ Embden-Mayerhorf-Parnas (EMP) Sau đó acid pyruvic sẽ tạo thành acid lactic dưới tác dụng của enzyme Lactatdehydrogenase Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90% Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử cacbon để tạo thành axit axetic, etanol, CO2 và axeton Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của O2

Trang 9

b Lên men lactic dị hình (không điển hình):

Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của

sơ đồ EMP (aldolase và triozophotphatizomerase), vì vậy xilulose 5-photphat sẽ được tạo thành theo con đường pento-photphat (PP) Trong trường hợp này chỉ

có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn có các sản phẩm phụ khác như: acid axetic, etanol, CO2 Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm Phương trình tổng quát:

C 6 H 12 O 6 CH 3 CHOHCOOH + CH 3 COOH + C 2 H 5 OH + COOH(CH 2 ) 2 COOH + CO 2

Trang 10

Sơ đồ lên men dị hình

Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung thì acid lactic thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, axit axetic 10% và các loại khí gần 20%

 So sánh lên len lactic đồng hình và dị hình:

II.1.2 Các giai đoạn lên men trong quá trình muối chua:

Quá trình muối chua rau quả có 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Muối ăn tạo áp suất thẩm thấu lớn nên đường và các chất dinh dưỡng khác có trong nguyên liệu khuếch tán vào nước tạo môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật lactic và một số vi sinh vật khác hoạt động Trên bề mặt nước muối xuất hiện những bọt khí, đó là do hoạt động của vi khuẩn coli và một

số vi sinh vật có khả năng sinh khí khác Chủng vi sinh vật lactic phát triển chủ

yếu trong thời kì này là Leuconostoc mesenteroides Đó là loại cầu khuẩn có khả

năng sinh khí và acid lactic pH môi trường sẽ nhanh chóng giảm xuống, các vi sinh vật có hại sẽ bị ức chế Khí CO2 sinh ra làm tăng điều kiện yếm khí, góp phần ức chế vi sinh vật “lạ”, đồng thời ngăn cản sự oxy hóa vitamine C và giữ được màu sắc tự nhiên của rau cải Ngoài ra, sự phát triển của chủng này sẽ làm môi trường biến đổi, tạo điều kiện thuận lợi cho các chủng vi sinh vật lên men ở giai đoạn sau phát triển Khi nồng độ acid (chủ yếu là acid lactic) đạt 0,25-0,3%,

Trang 11

nó sẽ phát triển chậm dần và chết đi trong khi đó các emzyme mà nó tiết ra vẫn tiếp tục chuyển hóa đường thành acid lactic

+ Giai đoạn 2: Các vi khuẩn lactic phát triển mạnh mẽ và acid lactic tích tụ được nhiều pH của môi trường giảm tới 3-3,5 và ức chế hoạt động của các vi

khuẩn gây thối Chủng vi sinh vật lactic phát triển chủ yếu trong thời kỳ này là

Lactobacillus cucumeris, B.brassicae fermentati và một số chủng khác Đây là

thời kì quan trọng của quá trình lên men Trong giai đoạn này sản phẩm sẽ tích

tụ được lượng acid lactic cao và có được hương vị đặc trưng Khi nồng độ acid đạt 1,5-2%, cùng với nồng độ muối cao và nhiệt độ thấp, các chủng này sẽ bị giảm hoạt tính

+ Giai đoạn 3: Một số chủng vi sinh vật lactic khác (ví dụ: L pentoacetic,

…) sẽ tiếp tục quá trình lên men và đưa nồng độ acid lên 2-2.5% Lượng acid lactic tích lũy cao quay lại ức chế hoạt động của chính các vi sinh vật này Lúc này, một số nấm men và nấm mốc có khả năng phân hủy acid lactic sẽ phát triển, làm giảm chất lượng sản phẩm Do vậy, trong thời kì này, để ngăn ngừa hiện tượng trên, ta có thể bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thấp (2-4 OC) hoặc bảo quản trong điều kiện yếm khí hay bảo quản bằng acid sorbic, natri benzoat,……

II.2 Ứng dụng vi khuẩn lactic trong công nghệ thực phẩm:

Bên cạnh việc lên men để bảo quản thực phẩm, các vi khuẩn lactic còn được sử dụng trong:

+ Lên men sữa chua và chế biến các sản phẩm từ sữa:

Nguyên tắc làm sữa chua là do

sự phát triển của vi khuẩn lactic làm

pH giảm mạnh, cazein trong sữa bị

đông tụ Sữa từ dạng lỏng chuyển

Trang 12

sang dạng keo sệt và có mùi vị thơm ngon Quá trình làm sữa chua người ta phải

sử dụng hai chủng vi khuẩn lactic đồng hình và dị hình Vi khuẩn lactic đồng hình lên men nhanh làm giảm pH, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm và tạo thành mùi thơm đặc trưng của sữa chua

Lợi dụng khả năng làm đông tụ sữa của vi khuẩn Streptococcus lactic để

sản xuất sữa chua hay khả năng tạo ra các mùi vị, tạo các chất thơm của chủng

Leuconostoc để sản xuất bơ, phomat…

+ Sản xuất tương, bánh mì đen, nem chua

Bánh mì đen là loại bánh mì có chất

lượng cao, bên cạnh quá trình lên men bởi nấm

men tạo rượu etylic và CO 2 Người ta còn sử

dụng quá trình lên men của vi khuẩn lactic để

tạo vị chua và hương thơm đặc trưng cho sản

phẩm.

+ Ủ thức ăn gia súc:

Trang 13

Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến trong các trang trại chăn nuôi Thức ăn khi ủ không những giảm được sự tổn thất giá trị dinh dưỡng mà còn bổ sung nhiều loại vitamin do vi sinmh vật tổng hợp Phương pháp này dựa vào sự chuyển hóa đường có sẵn trong nguyên liệu của vi khuẩn lactic Để khối ủ chua thức ăn gia súc có chất lượng tốt, người ta thường sử dụng vi khuẩn lactic thuần

như: Lactobacillus plantarm, Thermobacterium cerealle.

+ Muối chua rau quả: Mục đích:

- Bảo quản nguyên liệu

- Làm tăng giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan

Đây là phương pháp vừa chế biến vừa bảo quản rau quả rất phổ biến, được sử dụng nhiều trong gia đình cũng như trong kĩ nghệ đồ hộp Hiện nay có nhiều sản phẩm muối chua được sản xuất và sử dụng rộng rãi như dưa cải muối chua, dưa chuột muối chua

Tuy nhiên, ngoài những mặt có lợi được ứng dụng và phát huy, vi khuẩn lactic còn gây ra những tác dụng có hại: Gây ra hiện tượng vẫn đục và bị chua trong công nghệ sản xuất bia, nước ngọt, rượu vang, làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm Do đó chúng ta cần phải có biện pháp phòng và chống lại những ảnh hưởng xấu đó

Chương III: Nhận xét:

 Bằng việc nghiên cứu những đặc tính sinh hóa của vi khuẩn Lactic mà

ta có thể đưa ra những phương pháp để ứng dụng loại vi khuẩn này không chỉ trong việc chế biến, bảo quản thực phẩm mà còn trong cả y dược và nông

nghiệp

Ngày đăng: 16/01/2017, 14:51

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w