Tổng quan về quá trình muối chua rau, củ, qủa

Để bảo quản hoặc giữ rau, củ, quả được lâu mà vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng ,sau đây chúng ta đi nghiên cứu tổng quan về quá trình muối chua rau, củ, quả ( một trong những phương pháp bảo qu

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương I GIỚI THIỆU CHUNG 4

Chương II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH MUỐI CHUA RAU, CỦ, QUẢ 7

2.1.Lactic acid vi khuẩn và quá trình lên men lactic 7

2.2.Quá trình lên men lactic 9

2.3.Các emzym để lên men acid lactic 14

2.4.Biến đổi gen vi khuẩn acid lactic 15

Chương III.ỨNG DỤNG QUY TRÌNH MUỐI CHUA TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 17

3.1.DƯA BẮP CẢI 17

3.1.1.Nguyên liệu 18

3.1.2.Công nghệ chế biến 18

3.1.3.Vi sinh vật trong quá trình lên men 22

3.1.4.Hao hụt và hư hỏng của dưa bắp cải 25

3.2 DƯA CHUỘT MUỐI CHUA 26

Trang

3.2.1.Nguyên liệu 25

3.2.2.Công nghệ chế biến 26

3.2.3 Vi sinh vật trong quá trình lên men 29

3.2.4 Hao hụt và sự hư hỏng của dưa chuột muối chua 31

Chương IV TINH HOA VĂN HÓA NGƯỜI VIỆT 32

4.1 Một số sản phẩm muối chua từ rau,củ, quả 32

4.2.Tinh hoa văn hóa ẩm thực người việt 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

LỜI NÓI ĐẦU

Rau quả đóng một vai trò quan trọng trong bữa ăn của con người.trong rauquả co các chất dinh dưỡng quý như: hidratcacon (chủ yếu là một số loại đườngnhư glucoza, saccaroza, fructoza, tinh bột, xenluloza), các acid hữu cơ, vitamin,các chất khoáng, tannin, pectin,.v.v…

Thành phần hóa học của rau quả tương đối phức tạp, nước chiếm tới 65% 95% ở dạng dịch tế bào Trong dịch này có các hợp chất hữu cơ và các chấtkhoáng hòa tan Hàm lượng chất khô trong rau quả thường dao động trong khoảng

-10 – 20%, có trường hợp cao hơn Trong rau quả có một số loại chứa một số chấtthơm, chất màu chất kháng sinh thực vật (fitonxit) Rau quả có tương đối đầy đủcác chấ dinh dưỡng, vì vậy chúng cũng là môi trường thuận lợi cho các vi sinh vậtphát triển

Để bảo quản hoặc giữ rau, củ, quả được lâu mà vẫn giữ được giá trị dinhdưỡng ,sau đây chúng ta đi nghiên cứu tổng quan về quá trình muối chua rau, củ,quả ( một trong những phương pháp bảo quản truyền thống lâu đời ), đem lại rấtnhiều lợi ích về kinh tế

Do đề tài có nhiều ý nghĩa mang tính thực tế, tài liệu bao quát khá rộng nênviệc chắt lọc tài liệu còn gặp nhiều bất cập, thiếu sót Rất mong được sự góp ýchân tình từ quý thầy cô và các bạn sinh viên

CHƯƠNG I.

GIỚI THIỆU CHUNG

Nguồn gốc của quá trình bảo quản rau quả bằng phương pháp lên men có

từ thời cổ đại Trên thế giới, hầu hết rau quả được lên men với qui mô nhỏ, nhưtrong điều kiện gia đình hoặc bởi những người buôn bán nhỏ Hiện nay có một sốmặt hàng sản xuất dạng này như dưa bắp cải, dưa chuột muối chua và ôliu muốichua Có ý nghĩa thương mại quan trọng và là tiêu điểm cho seminar này Có sựgia tăng quan tâm trong phạm vi rộng các loại rau quả lên men khác và nước éprau quả lên men , đặc biệt ở thị trường Châu Âu (Bảng 2.1); tuy nhiên, các dạngthương mại hầu hết được sản xuất với qui mô nhỏ (Buchenhuskes cùng cộng sự,1990) Kimchi Hàn Quốc, mang tính truyền thống trong các bữa ăn gia đình, gầnđây cũng đã được thương mại hoá (Cheigh & Park, 1994; Fleming cùng cộng sự,1995a)

Việc nghiên cứu vi sinh vật trong quá trình lên men rau quả sớm bắt đầuvào những năm đầu 1900 Nhiều nghiên cứu vẫn có giá trị đến ngày nay, nhưng cónhiều thay đổi trong quá trình lên men rau quả với qui mô thương mại Tiêu điểmnghiên cứu gần đây là việc rút bỏ nước muối, là vấn đề có ý nghĩa môi trường, và

áp dụng việc cấy men giống điều khiển quá trình lên men để sản phẩm cuối cùngtăng tính vững chắc Nhiều báo chí đã viết về chủ đề lên men rau quả, và ngườiđọc được chỉ dẫn thêm thông tin về chủ đề này (Daeschel cùng cộng sự, 1987;Buchenhuskes cùng cộng sự, 1990; Fleming cùng cộng sự, 1995a; Garrido-Fernandez cùng cộng sự, 1995)

Vi sinh vật tiêu biểu của rau quả tươi bị ảnh hưởng lớn bởi vi khuẩn gram

âm hiếu khí và nấm men, trong khi mật độ vi khuẩn lactic tạo thành lúc đầu là thứyếu (Mundt cùng cộng sự, 1967; Mundt & Hammer, 1968; Mundt, 1970;Schneider, 1988) Tuy nhiên, hầu hết rau quả hoặc nước ép của chúng chịu sự lênmen lactic tự phát trong điều kiện yếm khí với độ ẩm, nồng độ muối và nhiệt độđược điều chỉnh thích hợp để vi khuẩn lactic có sự cạnh tranh thuận lợi Sự pháttriển của vi khuẩn lactic (Bảng 2.2) phụ thuộc vào thành phần hoá học (môi trườngdinh dưỡng, nồng độ muối, pH) và tính chất vật lí (loại rau quả, nhiệt độ môi

trường) Môi trường thay đổi trong suốt quá trình lên men, sinh vật chiếm ưu thếthường là vi khuẩn có đặc điểm đặc biệt và sinh trưởng tốt Vi khuẩn gram âmsớm bị ức chế trong quá trình lên men bởi muối thêm vào và acid tạo thành nhanh

Bảng 2.1 Một vài sản phẩm rau quả lên men mang tính thương mại

ở Châu Âu, Bắc Mĩ và Hàn Quốc

Sản phẩm thương mại chính Sản phẩm thương mại phụÔliu Artisô Cà chua xanh Dưa bắp cải Bắp cải (Cà chua chưachín)

Dưa leo Capers Kimchia

Cà rốt Lupinus beans Cải bông Dưa

Cần tây Ớt ngọt

Cà tím Ớt cay Tỏi Củ cải đường Đậu xanh Bắp cải đỏ

Củ cải Trích từ Buchenhiskes, 1993

a Sản phẩm có tính thương mại cao ở Hàn Quốc

Bảng 2.2 Sản phẩm phức tạp của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men rau quả

Vi khuẩn acid lactic Dạng lên men Các sản phẩm chínhHình dạng lactic

Enterococcus faecalis Lên men đồng thể Lactate

Vi khuẩn lactic có khả năng sinh ra các chất có hoạt tính kháng sinh, ức chế

vi khuẩn phân huỷ peptides hoặc protein tuỳ thuộc vào giống loài Vi khuẩn lactic

là loại phổ biến sản sinh ra các chất có hoạt tính kháng sinh cả trong qui mô lớn vànhỏ (Klaenhammer, 1988) Những kết quả báo cáo nghiên cứu trên qui mô lớn,sản phẩm chất có hoạt tính kháng sinh của vi khuẩn lactic được phân lập từ quátrình lên men rau quả tự nhiên biểu thị rằng chất kháng vi khuẩn phân huỷ proteinđóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men thực phẩm truyền thống về mặtsinh thái học (Fleming cùng cộng sự, 1975; Daeschel & Klaenhammer, 1985;Anderson, 1986; Daeschel cùng cộng sự, 1990; Harris cùng cộng sự, 1992a;Uhlman cùng cộng sự, 1992; Atrih cùng cộng sự, 1993; Jimenez-Diaz cùng cộng

cho người tiêu dung ở các thành phố hoặc khu công nghiệp trong lúc giáp vụ hoặcthời tiết sang khô khan hiếm rau tươi Muối chua rau dưa có từ xưa Song, ở nước

ta việc tìm hiểu các quá trình hóa sinh – vi sinh ở đây đang được chú trọng vàđên1 nay việc sản xuất các sản phẩm muối chua theo quy mô công nghiệp đangđược chu trọng phát triển hiện nay, các sản phẩm muối chua đang được bày bántrên thi trường thực phẩm và bước đầu đã nhắm vào đúng thị hiếu của người tiêudùng

2.1.Lactic acid vi khuẩn [2]

Vi khuẩn lactic acid là một trong các vi sinh vật học tốt nhất phát triển mới quantrọng đã được thực hiện trong các nghiên cứu của các vi khuẩn axit lactic trongcác lĩnh vực đa kháng, bacteriocins, đại biểu cảm, osmoregulation, autolysins vàbacteriophages Tiến trình này cũng được thực hiện trong việc xây dựng các cấpthực phẩm biến đổi gen vi khuẩn axit lactic Những tiềm năng đã mở các ứng dụngmới cho các vi sinh vật trong ngành công nghiệp khác nhau Các đặc tính mongmuốn của các vi sinh vật công nghiệp có khả năng lên men nhanh chóng và hoàntoàn nguyên vật liệu rẻ tiền, yêu cầu số tiền tối thiểu của các chất đạm, cung cấpsản lượng cao stereo ưa thích acid lactic cụ thể trong điều kiện pH thấp và nhiệtđộcao, sản xuất số lượng thấp của khối tế bào và không đáng kể số lượng cácsảnphẩm phụ khác

Sự lựa chọn của một cơ quan chủ yếu phụ thuộc vào carbohydrate để được

lên men Lactobacillus delbreuckii phân loài delbreuckii có khả năng lên men đường sucrose Lactobacillus delbreuckiiphân loài bulgaricus có thể sử dụng đường lactose helveticus Lactobacillus có thể sử dụng cả hai lactose và galactose Lactobacillus amylophylus và amylovirus Lactobacillus có khả năng lên men tinh bột lactis Lactobacillus có thể lên men glucose, sucrose và galactose pentosus Lactobacillusđã được sử dụng để lên men rượu chất thải

sulfite

Lactobacillus có nhu cầu dinh dưỡng phức tạp, vì họ là những nhóm vi sinh vật đã

bị mất khả năng tổng hợp các yếu tố tăng trưởng của mình Họ không thể pháttriển hoàn toàn vào nguồn cacbon và nitơ muối vô cơ .[1]

2.2.Quá trình lên men lactic.[4]

2.2.1 Cơ chế lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật,điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là một trong những loại hình lên menphát triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic chính là lên men đồnghình và lên men dị hình

2.2.1.1 Lên men lactic đồng hình (điển hình)

Trong trường hợp này axit pyruvic được tạo thành theo sơ đồ Mayerhorf-Parnas (EMP) Sau đó axit pyruvic sẽ tạo thành axit lactic dưới tácdụng của enzyme lactatdehydrogenase Lượng axit lactic tạo thành chiếm hơn90% Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử cacbon để tạo thành axit axetic, etanol,

Embden-CO2 và axeton Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy Phương trình tổng quát của quá trình lên men lactic điển hình như sau :

C6H12O6 → 2CH3-CHOH-COOH + 94 KC

( glucoza ) ( acid lactic )

2.2.1.2 Lên men lactic dị hình (không điển hình)

Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của sơ đồEmbden – Mayerhorf

– Parnas (aldolase và triozophotphatizomerase), vì vậy xilulose 5-photphat sẽđược tạo thành theo con đường pento-photphat (PP) Trong trường hợp này chỉ có50% lượng đường tạo thành axit lactic, ngoài ra còn có các sản phẩm phụ khácnhư: axic axetic, etanol, CO2 Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thànhester có mùi thơm

Phương trình tổng quát:

2C6H12O6 = CH3-CHOH-COOH + HOOC-CH2-CH2-COOH +

( glucoza ) ( acid lactic ) ( acid xucsinic )

+ CH3 – COOH + CH3-CH2-OH + CO2 + H2

( acid acetic ) ( rượu etylic)

Glucose axit lactic (40%) axit acetic etanol axit sucxinic Lượng sản phẩm phụtạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường dinh dưỡng

và điều kiện ngoại cảnh, nói chung thì axit lactic thường chiếm 40% lượng đường

đã được phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, axit axetic 10% vàcác loại khí gần 20%

2.2.2.Vi khuẩn lên men lactic

2.2.2.1 Đặc điểm

Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium Đây là những trực khuẩn,

cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tuỳ tiện Chúng cókhả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả nănglên men các loại glucid phức tạp và tinh bột Sự phát triển của nó cần có sự có mặtcủa peptone, axit amin hay dưỡng là giàu vitamin, axit amin và khoáng chất Quátrình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường axit pH từ 5,5 ÷ 6, khi pH nhỏ hơn5,5 quá trình lên men bị dừng lại Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷

50 oC Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độlớn hơn 80 oC vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn

2.2.2.2 Phân loại

Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai loại: vi khuẩnlactic lên men đồng hình và dị hình

Lên men đồng hình:

+ Lactobacterium casei: đây là những trực khuẩn rất ngắn gây chua sữa tự nhiên.

Yếm khí tuỳ tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo ra môi trường có từ 0,8

÷ 1% axit lactic Ở điều kiện bình thường gây chua sữa trong vòng 10 đến 12 giờ.Nguồn nitơ cho vi khuẩn này là peptone Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là10oC, tối ưu là 35oC và tối đa là 45oC, chúng thuỷ phân cazein và gelatin rất yếu

+ Streptococcus cremoris: thường tạo thành chuỗi dài, thường phát triển ở nhiệt độ

thấp hơn Lactobacterium casei, tối ưu từ 25 oC ÷ 30 oC, lên men glucose,galactose

+ Lactobacterium bulgaricus: đây là trực khuẩn rất dài, nhiệt độ phát triển tối ưu

là 20oC, có khả năng lên men glucose, lactose Có khả năng tạo độ axit cao (3,7%axit lactic)

+ Lactobacterium delbruckii: thường gặp trên hạt đại mạch, đây là trực khuẩn lớn.

Trong quá trình phát triển của mình chúng có khả năng tạo thành sợi Nhiệt độ tối

ưu cho chúng phát triển từ 45 ÷ 50oC, khác với các loài khác chúng không có khảnăng lên men đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa

+ Lactobacterium cueumeris fermenti: thường tìm thấy chúng trong sữa ủ chua Là

trực khuẩn không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn và có

khi tạo thành chuỗi Thường chúng tạo thành chuỗi trong quá trình lên men Khảnăng tạo axit tối đa trong môi trường từ 0,9 ÷ 1,2%

Lên men dị hình:

+ Streptobacterium hassice fermentatae: thường thấy chúng trong các dịch lên

men chua rau cải Chúng tồn tại từng tế bào riêng biệt hoặc ghép thành từng đôi,hoặc chuỗi ngắn có khi ghép thành từng chuỗi dài hình sợi Khi lên men rau cảichua tạo thành axit lactic, axit axetic, rượu etylic và CO2 Lên men đườngsaccarose tốt hơn lên men đường lactose

+ Lactobacterium lycopersici: là trực khuẩn gram dương, sinh hơi, tế bào tạo

thành chuỗi hay đơn, có khi ghép thành đôi một Khi lên men chúng tạo thành axitlactic, rượu êtylic, axit axetic và CO2 Chúng có khả năng tạo bào tử, tế bào sinhdưỡng thường chết ở nhiệt độ 80 oC

2.2.3 Ứng dụng

2.2.3.1 Sản xuất axit lactic

Nguyên liệu dùng để sản xuất axit lactic là: rỉ mật, đường, tinh bột đã đượcđường hoá Nồng độ đường sử dụng cho quá trình lên men lactic từ 8 đến 20%.Nếu nguyên liệu là rỉ mật phải làm trong để loại bỏ các hợp chất chứa nitơ Quátrình lên men lactic xảy ra rất tốt trong môi trường axit, tuy nhiên vi khuẩn lactickhông có khả năng chịu được nồng độ axit quá cao Khi nồng độ axit quá cao sẽảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn, vì vậy cần phải điều chỉnh độ pH củamôi trường từ 6,3 ÷ 6,5 Trong thực tế sản xuất người ta thường xuyên bổ sung vôitôi hoặc cacbonat canxi để giữ pH của môi trường không thay đổi Axit lactic thuđược sẽ ở dạng muối canxilactat Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men lactic là50oC, trong quá trình lên men lactic có nhiều vi khuẩn tham gia vì vậy sản phẩmthu được ngoài axit lactic còn có CO2 và một số sản phẩm phụ khác Người ta sảnxuất axit lactic theo cách lên men đồng hình sau đó tinh chế thành axit lactic tinh

khiết để ứng dụng vào trong ngành công nghệ thực phẩm, thay thế axit citric trongsản xuất bánh kẹo, đồ hộp…

Trong công nghiệp nhẹ, axit lactic là dung môi cho công nghiệp sản xuất sơn,vecni, nhuộm và thuộc da Trong công nghiệp rượu, axit lactic được dùng dướidạng muối của canxi

- Sản xuất sữa chua: nguyên tắc làm sữa chua là do sự phát triển của vi khuẩnlactic làm pH giảm mạnh, cazein trong sữa bị đông tụ Sữa từ dạng lỏng chuyểnsang 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 hìnhlên men nhanh làm giảm pH, vi khuẩn lactic dị hình lên men chậm và tạo thànhmùi thơm đặc trưng của sữa chua

- Sản xuất phomat: để sản xuất phomat người ta dùng enzyme đông kết thu cazeintrong sữa, sau đó tiếp tục cho lên men với nồng độ muối loãng Tuỳ loại phomat

mà trong quá trình ủ chín người ta sử dụng các loài vi sinh vật khác nhau Các loại

vi

sinh vật thường được sử dụng để làm chín phomat là: vi khuẩn propionic, nấmmốc…

2.2.3.3 Muối chua rau quả

Muối chua rau quả nhằm hai mục đích cơ bản sau đây: bảo quản nguyên liệu

và làm tăng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả Nguyên tắc để muốichua rau quả là tạo điều kiện để phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tácdụng của vi khuẩn gây thối rữa Hiện nay có rất nhiều sản phẩm rau quả muốichua được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới

Quá trình muối chua rau quả được tiến hành như sau:

- Lựa chọn rau quả

cơ bản trong muối chua rau quả

- Quá trình phơi nắng: làm giảm lượng nước có trong nguyên liệu

- Cho thêm muối, đường: tạo áp suất thẩm thấu, làm nguyên liệu dễ nén chặt,không bị nát và trở nên giòn Làm tăng nhanh quá trình lên men Nhiệt độ thíchhợp cho quá trình lên men là 26 ÷ 35oC Tuy nhiên, ở nhiệt độ này vi khuẩnbutyric có thể phát triển mạnh nên trên thực tế người ta khống chế ở nhiệt độ trongkhoảng 20 ÷ 25oC Thông thường vi khuẩn lactic chịu được nhiệt độ thấp hơn sovới vi khuẩn khác, vì vậy trong muối chua cần tăng nhanh độ axit để loại trừ khảnăng nhiễm của một số loài vi sinh vật khác

2.2.3.4 Ủ chua thức ăn gia súc

Từ lâu người ta đã biết sử dụng quá trình lên men lactic để ủ chua thức ăn gia súc.Phương pháp ủ chua thức ăn gia súc đặc biệt cần thiết đối với các trại chăn nuôigia súc

Nguyên liệu dùng làm thức ăn cho gia súc nếu đem phơi khô sẽ làm giảm 50% giátrị của chúng Nhưng nếu ta đem ủ chua thì chỉ giảm khoảng 10% giá trị Đặc biệtbằng phương pháp ủ chua sẽ tăng nhiều chỉ số dinh dưỡng khác của thức ăn Mộttrong những phương pháp phổ biến là ủ chua thức ăn thủ công Các loại thức ăngia súc là thực vật được băm nhỏ rồi cho vào vật chứa, cho thêm một ít nước vogạo Sau đó ủ kín 1 đến 2 ngày và

cho gia súc ăn Quá trình ủ chua thức ăn gia súc thường qua 3 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: là giai đoạn phát triển hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật khác nhau cótrong thành phần của nguyên liệu, từ nước hoặc từ không khí

Giai đoạn 2: quá trình lên men lactic đồng hình xảy ra mạnh Các loài vi khuẩnlactic chỉ phát triển trong điều kiện yếm khí, nếu có oxy vi khuẩn gây thối pháttriển sẽ tạo thành mùi khó chịu và ảnh hưởng đến thức ăn ủ chua Chất lượng khối

ủ phụ thuộc rất nhiều vào sự phát triển của vi khuẩn lactic

Giai đoạn 3: khi ủ tới thời kỳ chín thì chính vi khuẩn lactic cũng bị tiêu diệt dolượng axit lactic tạo thành nhiều trong môi trường Trong giai đoạn này nếu khối ủkhông sạch mà bị lẫn đất cát, vi khuẩn butyric sẽ phát triển, gây cho khối ủ có vịđắng và mùi khó chịu

Nhiệt độ thích hợp cho khối ủ là 25 ÷ 30oC Hiện nay trong quá trình ủ chuangười ta còn còn cho thêm muối với nồng độ từ 0,1 ÷ 0,5% so với nguyên liệu.Cho thêm muối để làm tăng khả năng trích ly các chất và tăng cường khả năngtrao đổi chất của vi sinh vật

Đây là hình thức bảo quản thực phẩm bằng công nghệ lên men vi sinh vật Quátrình chuyển hóa sinh học trong khi muối rau quả có thể chia làm các giai đoạn:

a Muối ăn (NaCl) có nồng độ 2,5 – 3% khi muối dưa sẽ làm cho môi trường ưutrương đường và các chất từ tế bào rau quả một phần sẽ khuếch tán ra môi trường,

do đó vi khuẩn lactic cùng các vi sinh vật khác cùng phát triển

2.3.Các emzym để lên men acid lactic.[2]

Lactic acid được sản xuất theo hình thức L (+) hoặc D (-) acid lactic hoặc hỗnhợp racemic của nó.Các sinh vật đã hình thành L (+) hình thức hoặc D (-) hìnhthức có hai dehydrogenases lactate (LDH), khác nhau về stereospecifity của

họ Một số lactobacilli sản xuất L (+) hình thức, mà về tích tụ gây ra một

racemase, trong đó chuyển đổi nó thành D (-) lactic acid cho đến khi đạt được mứccân bằng

The-lactate dehydrogenase L trong L casei đã được tìm thấy là một loại enzyme

allosteric với fructose 1,6 - bisphosphate (FDP) Trong một số trường hợp, Mn 2

+ đóng vai trò như đồng yếu tố này Các LDH trong L casei và sinh vật nhân chuẩn và trong L casei và vật có xương sống cho thấy 37% và 76% tương ứng,

nhưng các trang web hoạt động cho thấy 70% và 86% tương ứng trong đó chothấy rằng những phần thiết yếu của các enzyme này đã được bảo tồn So với các

enzym có xương sống L casei được tìm thấy đến 12 amino acid dư-thiếu-N tại ga

cuối, được tìm thấy là một đặc điểm chung của các enzym vi khuẩn không phân

biệt các hành vi allosteric L casei cũng mang 7 acid amin dư lượng bổ sung ở

cuối C nhưng không biết liệu điều này cũng là đặc tính của các enzym vi khuẩnnhư không có trình tự hoàn chỉnh của vi khuẩn enzym khác có sẵn

Mặc dù sự khác biệt trong cấu trúc tiểu học, tinh thể phân tích cho thấy rằng cấu

trúc tổng thể của các enzym allosteric trong L casei và các-allosteric enzyme

trong vật có xương sống không phải là tương tự Vì vậy, có lẽ là sự thay đổi nhỏtrong cơ cấu chính có trách nhiệm cho hành vi allosteric của nó Sự vắng mặt củacác amino axit đầu tiên 12 ở N-trạm cho thấy một liên kết effector trang web cóthể, còn kế toán cho hiệu lực ức chế phân ly của Mn 2 + hoặc (Mn 2 + + FDP) trênenzim.Các enzyme tetrameric phân ly thành nhị trùng cho thấy dung môi khả năngtruy cập miễn phí để tyrosine dư lượng, mà có thể không nằm trong khu vực liên

hệ với tiểu đơn vị Tryptophan dư lượng nằm trong sự hấp thụ tia UV và proteinhuỳnh quang bởi effector ràng buộc nhưng protein huỳnh quang đã được tìm thấy

sẽ được phá hủy trong bromide sulfonium dimethyl, và cũng không có ảnh hưởngđến FDP ràng buộc Vì vậy, nó có thể là do một số dư lượng tyrosine từ xa Tuy

nhiên, sự chuyển hóa đường của L casei đã được tìm thấy sẽ được kiểm soát bởi

các loại carbohydrates có sẵn, trong đó xác định số tiền của FDP và trung gianphosphate triose Kiểm soát các hoạt động của LDH và enzyme khác để sản xuấtcác chất chuyển hóa khác với acid lactic Ngoài ra FDP kiểm soát độc lập của

Lactate dehydrogenase đã được báo cáo trong L bulgaricus Khi sinh vật này

được trồng trong nền văn hóa liên tục, một sự thay đổi pH từ axit để kiềm khiến

nó catabolize đường trong một chế độ heterofermentation của đường phân chiaphosphoketolase Điều này hàm ý rằng trong lactate dehydrogenases vi khuẩn

lactic acid đã được dưới sự kiểm soát của không chỉ ảnh hưởng đến allosteric màcòn biểu hiện gen.

2.4.Biến đổi gen vi khuẩn acid lactic.[2]

Một vài nỗ lực đã được thực hiện để cải thiện L (+) lactic acid sản xuất bằng kỹthuật trao đổi chất trong lactobacilli sản xuất cả hai L (+) và D (-) axit lactic

Trong helveticus Lactobacillus bất hoạt của LDH D (D-lactate dehydrogenase gen)

đã dẫn tới một sự gia tăng gấp hai trong số tiền của L) lactic acid + (, qua đó phụchồi tổng số tiền của acid lactic đến mức trong chủng loại hoang dã Hai ổn

định LDH tiêu cực chủng D của helveticus Lactobacillusđược xây dựng theo

phương pháp thay thế gen là dòng được xây dựng bởi một xóa nội bộ của vùng

promoter do đó ngăn ngừa sự phiên mã của các LDH gen D Việc thứ hai xây dựng đã được chuẩn bị bằng cách thay thế LDH gen D với LDH L, do đó nhân đôi

liều lượng gen

Các lactate dehydrogenase-L là hoạt động tăng 53% và 93% tương ứng trong haichủng biến đổi hơn so với chủng loại hoang dã Hai D-lactate dehydrogenase âmgiống chỉ sản xuất L (+) lactate trong một số tiền bằng với tổng số lactate được sảnxuất bởi các chủng loại hoang dã ( Nikkila et al 2000 )

Các gen mã hóa L (+) lactate dehydrogenase được phân lập từ Lactobacillus plantarum và nhân bản vô tính thành Escherichia coli Điều này đã được lập trình

tự gen và được sử dụng để xây dựngLactobacillus plantarum chủng bằng cách qua thể hiện hoặc không thể hiện LDH L Một multicopy plasmid mang LDH gen L đã được giới thiệu vào Lactobacillus plantarum mà không sửa đổi các tín hiệu biểu

hiện của nó Điều này làm tăng lactate dehydrogenase-L 13-lần nhưng nó hầu nhưkhông có bất kỳ ảnh hưởng đến sản xuất của L (+) lactate hoặc D (-) lactate Một

ổn định nhiễm sắc thể xóa trong LDH L gen dẫn đến sự vắng mặt của lactate

dehydrogenase-L và trong sản xuất độc quyền của các đồng phân-D của lactate( Ferain et al 1994 )

Trong Lactococcus lactis, khi số lượng bản sao của lac operon trong đó LDH L

gen được tăng lên, nó dẫn đến một sự gia tăng nhỏ trong sản xuất axit lactic( Davidson et al 1995 )

Các lactate dehydrogenase gen-D ( LDH D) của johnsonii Lactobacillus được phân lập, và một trong ống nghiệm sao chép cắt ngắn của gen được sử dụng để vô

hiệu hóa các bản sao di truyền của chủng hoang dã Đối với một-bp xóa 8 được tạo

ra trong nhân bản vô tính LDH gen D để vô hiệu hóa chức năng của nó Các plasmid có chứa các thay đổi LDH D đã được chuyển giao cho johnsonii Lactobacillus qua comobilisation conjugative với Lactococcus lactis tích hợp Crossover của plasmid ở gen LDH trang web D đã được lựa chọn, và chiếm đoạt

giải của các cấu trúc dẫn đến đột biến hoàn toàn thiếu lactate dehydrogenase-D Sốcòn lại thấp hơn L-lactate dehydrogenase hoạt động định tuyến pyruvate để L-lactate với mức tăng biên vào cuối acetaldehyde sản phẩm phụ, acetoin và diacetyl( et al Lapierre năm 1999 )

E coli là một yếm khí tùy ý, có thể mang theo lên men trộn trong hoạt động củaglucose, cũng không thể phát triển trên đường Tuy nhiên, một dehydrogenaserượu ( ADH),phosphotransacetylase (PTA) tăng gấp đôi đột biến đã có thể pháttriển anaerobically trên đường bằng cách lên men lactate sản xuất D-lactate và mộtlượng nhỏ của succinat Một đột biến bổ sung trong cacboxylaza gen pyruvatephosphoenol thực hiện các đột biến sản xuất D-lactate như một homofermentativetrong đó các sản phẩm chủ yếu được format, acetate, d-lactate, succinat và ethanol.Một PTA - đột biến, đó là không thể tổng hợp phosphotransacetylase chịu tráchnhiệm về sự hình thành acetate, đãkhông thể phát triển trên

đường An ADH - không có đột biến rượu ở vi khuẩn axit lactic ( Narayanan và

dehydrogenase D thiếu gen đột biến, điều này dẫn đến sản xuất-lactatedehydrogenase L là sản phẩm lên men chính ( Chang et al 1999 )

Rhizopus oryzae đã lên men enzyme ethanol cho phép các loại nấm phát triển

trong thời gian ngắn khi không có oxy Một đột biến đã được phân lập đó thể hiệnchỉ có 5% của hoạt động dehydrogenase loại rượu tự nhiên dưới O 2 điều kiện hạnchế Vì vậy, pyruvate được con thoi để hình thành axit lactic ( Skory và cộng sựnăm 1998

CHƯƠNG III ỨNG DỤNG QUY TRÌNH MUỐI CHUA TRONG SẢN XUẤT THỰC

PHẨM.

3.1 DƯA BẮP CẢI.[3]

Sự tiến hoá của sản phẩm bắp cải muối chua được biết đến ngày nay là donghiên cứu của Pederson (1960) và Pederson & Albury (1969) Bắp cải (Brassicaoleracea) được biết và sử dụng thường ít nhất 4000 năm Dưa bắp cải là kết quảcủa sản phẩm từ quá trình lên men lactic tự nhiên của muối, bắp cải đã được tháisợi Theo người Đức nghĩa của từ acid (làm chua / Sauer) bắp cải (Braut) Đầutiên dưa bắp cải được làm từ những lá bắp cải với nguồn giấm chua hoặc giấmcông nghiệp (Vaughn, 1985) Sau đó, bắp cải được cắt thành nhiều miếng nhỏ, chovào thùng và rót dung dịch có tính acid “Nước quả chua” từ còn xanh (chưa chín)nho hoặc nguồn trái cây khác Thời gian chuyển đổi từ dung dịch có tính acidthành nước dưa muối thì không cố định

3.1.1.Nguyên liệu

Loại bắp cải (cây trồng) để sản xuất dưa bắp cải thương mại được pháttriển một cách đặc biệt Yêu cầu là bắp cải có màu trắng, hương vị dịu, ngọt, vì nólàm cho sản phẩm tốt hơn Điểm cần quan tâm là độ rộng lớn và dày đặc ở phầnđầu (3.5- 5.5Kg) với số lượng tối thiểu lá xanh ở phía ngoài Nồng độ đường cóthể lên men được khoảng 5%, với nồng độ fructose và glucose xấp xỉ ngang bằngnhau (mỗi loại 2.5%) và lượng đường sucrose thấp (Bảng 2.3)

Thành phần của một vài loại bắp cải có chất diệt khuẩn và nó phụ thuộcvào loại vi khuẩn lactic chiếm ưu thế trong quá trình lên men (Kyung & Fleming,1994a) Hầu hết những thành phần kìm hãm quan trọng là sản phẩm thủy phânđường glucose tạo thành iso thiocyanates, nitriles và thicyanates.Gần đây, hợpchất kìm hãm methyl methanethiosulphinates được xem như hợp chất diệt khuẩnchủ yếu trong bắp cải (Kyung & Fleming, 1994b)

Bảng 2.3 Hàm lượng đường khử và không khử trong nguyên liệu bắp cải,

2.0- 2.1 1.0- 1.2 1.0- 1.4 2.2- 2.6 1.1- 1.7 1.0- 1.3

tấn, những tấm thuỷ tinh được sử dụng để ngăn cách mỗi ngăn khoảng 20 tấn; tuynhiên, nhiều thùng lên men nhỏ được sử dụng trong sản xuất dưa bắp cải có tínhđặc biệt.

Mỗi thùng chứa được đổ đầy đến mức độ thích hợp, phủ một tấm plasticlớn đủ che trên đỉnh thùng chứa Trong giai đoạn đầu, muối làm cho dịch bàotrong rau tiết ra Trọng lượng dung dịch nước và nước muối ở phía trên nén épmiếng bắp cải nhỏ đi xuống đến khi những miếng bắp cải được ngập hết trongnước muối Trong thời gian ngắn, điều kiện trong thùng chứa trở nên yếm khí bởioxy giảm và CO2 sinh ra do sự phát triển của vi khuẩn lactic

Nhiệt độ và nồng độ muối NaCl lý tưởng cho quá trình lên men dưa bắpcải khoảng 180C và 1.8- 2.25% NaCl Điều này được Parmele cùng cộng sự (1927)ghi nhận đầu tiên và Marten et al (1929), và được trình bày chi tiết trong nghiêncứu của Pederson & Albury (1969) Khi gần nhiệt độ và nồng độ muối này thì vikhuẩn lactic bắt đầu hoạt động (Hình 2.2) Thực tế sản xuất thương mại ở Bắc Mĩkhông điều khiển nhiệt độ, quá trình lên men xảy ra ở nhiệt độ môi trường xungquanh Nhiệt độ của quá trình lên men trong lúc đầu liên quan đến nhiệt độ bắp cảinhập vào, có thể thay đổi (từ thấp hơn 100C đến xấp xỉ 300C), phụ thuộc vào thờigian và thời tiết trong năm Phương pháp ướp muối khô làm cho nồng độ muốikhông đồng đều trong thùng chứa.(Pederson & Albury, 1969) Quá trình lên menđược tiến hành ngắn là khoảng một vài tuần, dài khoảng một năm trước khi baogói Ở Bắc Mĩ, dưa bắp cải được dự trữ trong thùng lên men và đóng hộp khi đủđơn đặt hàng của khách hàng Đây là đường lối kinh tế để tồn trữ dưa bắp cảinhưng kết quả là làm thay đổi sản phẩm cuối Nồng độ acid lactic cao trong sảnphẩm dưa bắp cải trong quá trình bảo quản có thể làm cho nồng độ muối thay đổihoặc loãng, làm giảm mùi vị và gây ra sự hư hỏng Ở Châu Âu, bao bì và thanhtrùng sản phẩm cơ bản dựa trên pH, tính acid, hoặc đánh giá cảm quan, để taọ sảnphẩm đồng nhất hơn, hương vị hài hoà hơn

Cắt miếng nhỏ

Rút nước ngâm(Tuỳ theo yêu cầu)

Bắp cải tươi

Cắt phần lõi

Ứơp muối

Lên men

Hình 2.1 Sơ đồ diễn tả tiến trình chế biến dưa bắp cải.

3.1.3 Vi sinh vật trong quá trình lên men.

3.1.3.1 Quá trình lên men tự nhiên.

Khi bắp cải đã ngấm vào dung dịch nước muối thì những đặc tínhcủa vi khuẩn lên men bắt đầu liên tiếp xảy ra, đầu tiên là nhóm vi khuẩn lên men

dị thể hoặc vi khuẩn đồng lên men đồng thể có sinh khí hoặc không sinh khí

(Fleming cùng cộng sự, 1988b) Leuconostoc mensenteroides là vi khuẩn lên men lactic dị thể lên men đầu tiên L mensenteroides vượt trội trước tiên bởi vì nó hiện

diện ở số lượng cao (Mundt cùng cộng sự, 1967; Mundt & Hammer, 1968;Schneider, 1988), phát triển sớm ở giai đoạn đầu, và có thời gian sinh sôi nảy nởngắn hơn vi khuẩn lactic khác trong nước ép bắp cải (Stamer cùng cộng sự, 1971)

Mặc dù vượt trội nhanh, L mensenteroides chết nhanh trong tiến trình lên men

(Hình 2.2), bởi nó nhạy cảm với môi trường acid (McDonald cùng cộng sự, 1990)

L mensenteroides được đi kèm với Lactobacillus brevis và Lactobacillus plantarum (Pederson & Albury, 1969) Lactobacillus cuvatus,

Ngâm dưa (Tuỳ theo yêu cầu)

Vô bao bì

Lactobacillus confusus, Lactobacillus sake, Enterococcus faecalis (trước đây là Streptococcus faecalis, Lactobacillus lactis subsp lactis (trước đây là Streptococcus lactis), và Pediococcus pentosaceus (trước đây là cerivisiae) đã

được phân lập từ lên men dưa bắp cải hoặc những sản phẩm có liên quan(Pederson & Albury, 1969; Puspito & Fleet, 1985; Yago cùng cộng sự, 1985;Buchenhuskes cùng cộng sự, 1986; Kandler & Weiss, 1986; Harris cùng cộng sự,1992a), nhưng vai trò của các loại vi khuẩn này trong sự lên men những lần sauchưa rõ

Trong suốt giai đoạn sinh khí, vi khuẩn lên men lactic dị thể sửdụng đường của bắp cải (đường glucose, fructose và sucrose) tạo thành hỗn hợpacid lactic, acid acetic, ethanol và CO2 (Fleming cùng cộng sự, 1988b) Fructoseđược chuyển đổi tạo thành mannitol, ứng dụng dạng này như chất nhận điện tử.(Kandler, 1983) pH giảm nhanh và kết hợp thêm muối NaCl, thì vi sinh vật gram

âm bị ức chế CO2 thay thế không khí và tạo môi trường yếm khí, ngăn ngừa oxyhoá acid ascorbic và sự sậm màu tự nhiên của dưa bắp cải CO2 cũng kích thích sựphát triển của các vi khuẩn lactic khác Ở giai đoạn cuối của quá trình lên men, vi

khuẩn lên men lactic đồng thể Lb Plantarum tạo thành số lượng lớn acid lactic từ

hợp chất hydro carbon còn sót lại, pH giảm mạnh Các tiến trình xảy ra theohướng đúng thì sẽ đạt được một sản phẩm dưa bắp cải ổn định với mùi vị vàhương thơm đặc trưng

Cả hai tốc độ lên men và tốc độ vượt trội của mỗi giống loài bị

ảnh hưởng bởi nồng độ muối NaCl và nhiệt độ lên men Nồng độ muối tăng thì L mensenteroides bị kìm hãm nhiều hơn là Lactobacilli hoặc pediococci (Pederson

& Albury, 1969; Stamer cùng cộng sự, 1971; Yildiz & Westhoff, 1981) Nếu nồng

độ muối hoặc nhiệt độ quá cao, thì vi khuẩn lên men lactic đồng thể phát triểnnhanh, kết quả là quá trình lên men lactic dị thể bị rút ngắn, tỉ lệ acid lactic tăng,

và màu, mùi vị, cấu trúc kém hơn (Pederson & Albury, 1953; Gangopadhyay &

Mukherjee, 1971) P pentosaceous và E faecalis thì có thể phát triển khi nồng độ

muối NaCl hoặc nhiệt độ trên mức bình thường (Pederson & Albury, 1969)

Pederson & Albury (1969) nhận định rằng dưa bắp cải có thể lênmen tốt ở nhiệt độ thấp (7.50C) L mensenteroides phát triển tốt ở nhiệt độ thấp