lên men lactic và ứng dụng trong sản xuất sữa chua

BÀI TIỂU LUẬN: CHỦ ĐỀ: LÊN MEN LACTIC VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA I Mở Đầu Lên men ứng dụng rộng rãi chế biến thực phẩm, sản phẩm lên men góp phần làm gia tăng giá trị dinh dưỡng, chất lượng an toàn cho sản phẩm Đặc biệt lên men lactic loại lên men ứng dụng rộng rãi tạo nhiều sản phẩm có giá trị Có nhiều loại thức uống truyền thống lên men lactic từ ngũ cốc như: “Boza” Thổ Nhĩ Kỳ, Rumani,… “Kunun zaki” Nigieria… đồ uống khơng chứa cồn, có vị giàu lượng Ngày xưa người biết sử dụng lên men lactic để tạo loại thức uống bổ dưỡng Sau người nghiên cứu việc bổ sung hệ vi sinh vật trình lên men nhằm cải tiến làm gia tăng trình lên men, làm cho sản phẩm lên men ngày hoàn thiện hơn, gần người bổ sung thêm chế phẩm có lợi như: Probiotic, Prebiotic, Bactoriocin vào thức uống làm tăng giá trị dinh dưỡng sản phẩm tốt cho hệ tiêu hóa tăng cường sức đề kháng cho thể Điều mở bước ngoặt quan trọng vai trò tạo đồ uống nhờ lên men lactic Ở Việt Nam, hệ vi khuẩn lactic xuất chủ yếu sản phẩm lên men truyền thống dưa cải muối chua, sữa chua, cơm mẻ, nem chua số sản phẩm men tiêu hố đơng khơ Và tiểu luận trình bày ứng dụng lên men lactic sản xuất sữa chua II Acid lactic: Giới thiệu chung acid lactic: Acid lactic (acid 2- hydroxypropionic) có CTTQ: C 3H6O3 , CTCT: CH3 – CH – COOH OH Hiện sản xuất thơng qua tổng hợp hóa học theo phương pháp lên men Trong dạng đồng phân đối ảnh acid L(+) D-(-) – lactic, thể người hấp thụ dạng L(+) Ngoài dạng D-(-) có độc tính định, dạng L-(+) thường lựa chọn thực phẩm Tuy vậy, sản phẩm thương mại chủ đạo sản phẩm hỗn hợp DL tổng hợp đường hóa học Acid lactic sử dụng để tạo vị chua làm chất bảo quản số sản phẩm mát, thịt, jele bia Lactate amoni dùng nguồn nito phi protein thức ăn gia súc Các muối natri, canxi stearoyl lactylat sử dụng làm chất tạo nhũ chất ổn định bột bánh Gần người ta quan tâm đến acid lactic nhiều ứng dụng sản xuất loại nhựa bao bì tự phân chống nhiễm mơi trường Tính chất: DL acid lactic dịch lỏng dạng tinh thể, tan H 2O, cồn, không tan CH3Cl, nhiệt độ nóng chảy 16,80C, nhiệt độ sơi 1220C Acid lactic có khối lượng phân tử 98,08, chất hữu không màu, mùi nhẹ Acid lactic chất có độ hút ẩm cao chất lỏng sánh đặc có sẵn thị trường dạng khác chất lượng; phụ thuộc vào độ tinh sạch, có nhiều tiêu chuẩn khác nhau: acid lactic kỹ thuật, thực phẩm, dược phẩm acid lactic plastic Chú ý dạng đồng phần D-acid lactic L-acid lactic có nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi 28 103 (0C) Một tiêu chuẩn chất lượng quan trọng acid lactic tinh cao bền nhiệt, ví dụ: khơng màu tạo thành làm nóng dung dịch 80% acid lactic đến 1800C Lịch sử phát triển trình lên men: - Năm 1780 nhà bác học Thuỵ Điển Shale lần tách acid lactic từ sữa bò lên men chua - Năm 1857 Pasteur chứng minh lên men sữa nhóm vi khuẩn lactic -Năm 1878 Joseph Lister(1827 – 1912) phân lập thành công vi khuẩn lactic đặt tên Bacterium lactic gọi Streptococcus lactic II Quá trình lên men lactic Lên men lactic trình chuyển hóa đường glucoza thành axit lactic nhờ vi sinh vật, điển hình vi khuẩn lactic Lên men lactic loại hình lên men phát triển thiên nhiên, có kiểu lên men lactic lên men đồng hình lên men dị hình Lên men lactic đồng hình(điển hình) Ở lên men lactic đồng hình glucoza bị phân giải theo đường Embden – Mayerhof –Parnas(EMP) tạo thành acid pyruvic acid pyruvic bị khử thành acid lactic tác dụng enzyme lactatdehydrogenase Lượng axit lactic tạo thành chiếm 90% tổng sản phẩm lên men lượng nhỏ axit acetic, aceton, di-acety… Phương trình chung biểu diễn trình lên men: C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + 21,8.104J Vì vi khuẩn lên men lactic đồng hình khơng có enzyme cacboxylase axit pyruvic không phân hủy mà tiếp tục khử thành axit lactic theo sơ đồ chuyển hóa đây: 2CH3COCOOH Acid pyruvic NAD.H NAD+ C6H12O6 (glucoza) 2CH3CHOHCOOH(acid lactic) Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào có mặt oxy Và tùy theo tinhs đặc hiệu quang học enzyme lactatedehydrogenase có mặt cảu lactataxemase mà loại axit lactic dạng tạo ra: D(-), L(+) DL Quá trình lên men lactic đồng hình thực nhóm vi khuẩn lactobacterium streptococcus Lên men lactic dị hình(khơng điển hình) Xảy trường hợp vi khuẩn lactic khơng có enzyme sơ đồ Embden-Mayerhorf-Parnas(aldolase triozophotphatizomerase), xilulose 5-photphat tạo thành theo đường pento-photphat(PP) Trong trường hợp có 50% lượng đường tạo thành axit lactic, ngồi có sản phẩm phụ khác như: axit axetic, etanol, CO2 Các sản phẩm phụ tương tác với tạo thành ester có mùi thơm Phương trình tổng qt: C6H12O6 -> CH3CHOHCOOH + CH3COOH + CH3CH2OH + CH2OHCHOHCH2OH + CO2 +Q Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường dinh dưỡng điêu fkieenj ngoại cảnh, nói chung axit lactic thường chiếm 40% lượng đường phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, axit axetic 10% loại khí gần 20% a) Vi khuẩn lên men lactic Đặc điểm Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium Đây trực khuẩn, cầu khuẩn không tạo bào tử hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện(giải thích) Chúng có khả lên men nhiều loại đường đơn đường đơi khơng có khả lên men loại glucid phức tạp tinh bột phát triển cần có mặt peptone, axit amin hay muối amon Chúng có yêu cầu đặc biệt chất dinh dưỡng giàu vitamin, axit amin khống chất Q trình lên men xảy tốt môi trường axit pH từ 5,5 – 6, pH nhỏ 5,5 trình lên men bị dừng lại nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men từ 15-50 oC Tuy nhiên, lồi có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nhiệt độ lớn 80oC vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn tồn b) Phân loại Người ta dựa vào q trình lên men, chia vi khuẩn thành loại: vi khuẩn lactic lên men đồng hình dị hình Lên men đồng hình:  Lactobacterium casei: trực khuẩn ngắn gây chua sữa tự nhiên Yếm khí tùy tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo môi trường có từ 0,8-1% axit lactic điều kiện bình thường gây chua sữa vòng 10-12 Nguồn nito cho vi khuẩn pepton, nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển 10oC, tối ưu 35oC tối đa 45oC, chúng thủy phân casein gelatin yếu     Streptococcus cremoris: thường tạo thành chuỗi dài, thường phát triển nhiệt độ thấp Lactobacterium casei, tối ưu từ 25-30oC, leen men glucose, galactose Lactobacterium bulgaricus: trực khuẩn dài, nhiệt độ phát triển tối ưu 20oC, có khả len men glucose, lactose Chúng có khả tạo độ axit cao(3,7% axit lactic) Lactobacterium delbruckii: thường gặp hạt đại mạch, trực khuẩn lớn Trong trình phát triển chúng có khả tạo thành sợi Nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển 45-50oC, khác với lồi khác chúng khơng có khả lên men đường lactose, chúng khơng dùng chế biến sữa Lactobacterium cueumeris fermenti: thường tìm thấy chúng sữa ủ chua Là trực khuẩn không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn có tạo thành chuỗi Thường chúng tạo thành chuỗi trình lên men Khả tạo axit tối đa mơi trường từ 0,9 ÷ 1,2% Lên men dị hình:  Streptobacterium hassice fermentatae: thường thấy chúng dịch lên men chua rau cải.Chúng tồn tế bào riêng biệt ghép thành đôi, chuỗi ngắn có ghép thành chuỗi dài hình sợi Khi lên men rau cải chua tạo thành axit lactic, axit axetic, rượu etylic CO2 Lên men đường saccarose tốt lên men đường lactose  Lactobacterium lycopersici: trực khuẩn gram dương, sinh hơi, tế bào tạo thành chuỗi hay đơn, có ghép thành đơi Khi lên men chúng tạo thành axit lactic, rượu êtylic, axit axetic CO2 Chúng có khả tạo bào tử, tế bào sinh dưỡng thường chết nhiệt độ 80oC Sự lên men Lactic trình lên men yếm khí, sản phẩm tạo thành acid lactic tác dụng vi khuẩn lactic C6H12O6 → CH3CHOHCOOH Khi nồng độ acid lactic đạt 2-3% ức chế hoạt động vi sinh khác, kể E.Coli Chính người ta ứng dụng trình lên men lactic để sản xuất nhiều sản phẩm thực phẩm khác sữa chua, bơ, phomai, dưa chua rau ngồi ra, lên men lactic ứng dụng như: sản xuất axit lactic, công nghiệp nhẹ(sản xuất sơn, vecni, nhuộm thuốc da), công nghiệp rượu(rượu vang…), ủ chua thức ăn cho gia súc… IV Ứng dụng lên men lactic sản xuất sữa chua a - Khái niệm Sữa chua đặc yaourt sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khử chất béo trùng vi khuẩn gây bệnh phương pháp Pasteur nhiệt độ 80 - 90oC Phân loại Sữa chua truyền thống: Sản phẩm có cấu trúc gel - b - c - - d - - - Quá trình lên men diễn bao bì làm xuất khối đơng tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm Sữa chua dạng khuấy: sữa nguyên liệu xử lý, cấy giống lên men thiết bị chuyên dùng, trình làm lạnh rót sản phẩm vào bao bì Sữa chua uống: khối đông xuất sản phẩm sau q trình lên men bị phá hủy hồn tồn sử dụng phương pháp khuấy trộn phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel khối đơng giảm độ nhớt cho sản phẩm Sữa chua cô đặc: huyết sữa tách khỏi sản phẩm Các nguyên liệu sản xuất sữa chua Chất tạo ngọt: đường kính, glucose Sữa: ngun tắc sử dụng loại sữa động vật để làm sữa hua loại sử dụng nhiều sữa bò, dùng sữa nguyên kem, sữa tách béo phần sữa gầy Chất ổn định: gelatin, cacboxymethyl, cellulose… Hương liệu: cam, dâu, đào, táo… Dịch que cô đặc: dùng thêm màu mùi tự nhiên hay nhân tạo để tăng cường Vi sinh vật: streptococcus salivarius subsp.thermophilus(ST), Lactobacillus delbrueckii subsp.dulgaricus(LB) Các điều kiện nguyên liệu sản xuất sữa chua - Lượng vi sinh vật thấp tốt: nhỏ 100cfu/100ml mức tốt theo đề nghị Codex Không chứa dư lượng thuốc kháng sinh, hóa chất vệ sinh, sữa Không chứa thể sống ăn vi khuẩn thường virus Khơng chứa enzym Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa chua - - - Quy trình sản xuất sữa chua tùy thuộc vào loại sữa khác quy mô sản xuất Đây bước để sản xuất sữa chua công nghiệp: Nguyên liệu → chuẩn hóa→ hiệu chỉnh SNF → khí → đồng hóa → Thanh trùng → cấy giống→ lên men → phối trộn → đồng hóa→ tiệt trùng UHT→rót sản phẩm → Đóng gói, dán nhãn bảo quản nhiệt độ phòng Sơ đồ:   Nguyên liệu: Nếu ngun liệu sữa bột khơng đường thêm đường để đạt nồng độ - 10 % Sữa tươi sử dụng sản xuất sữ chua phải có chất lượng tốt Chuẩn hóa: mục đích điều chỉnh hàm lượng chất béo.Do nhu cầu khách hàng ngày nâng cao, họ đòi hỏi an tồn dùng sản phẩm, hàm lượng béo điều mà họ quan tâm hàng đầu làm thay đổi dáng người mảnh mai người gái gây bệnh béo phì trẻ em Hàm lượng chất béo cao dễ gây tượng tách pha sản phẩm sữa chua Nguyên tắc thực hiện:   Nếu hàm lượng chất béo thấp ta tiến hành tính tốn bổ sung thêm cream Nếu hàm lượng chất béo cao ta tiến hành tính toán tách bớt cream  Hiệu chỉnh SNF Mục đích :xác định hàm lượng chất khơ có sữa yếu tố quan trọng định đến độ cứng sản phẩm sữa chua tạo thành Nếu hàm lượng chất khơ q thấp khả đông tụ sản phẩm sữa chua thấp hàm lượng chất khơ q cao sản phẩm sữa chua tạo thành có độ cứng cao Giải pháp kỹ thuật:cô đặc chân không, bổ sung bột sữa gầy, bổ sung sữa đặc, siêu lọc  Bài khí: Mục đích: sữa có nhiếu khí lạ cần loại trừ không phá vỡ mùi hương đặc trưng sữa chua Khi sữa có nhiều khí làm giảm khả truyền nhiệt, nghĩa làm tăng chi phí cho q trình sản xuất bước trùng, đồng hóa…trong trường hợp trùng sau đóng hộp, nhiệt độ trùng thể tích khí tăng lên làm vỡ hộp Nguyên tắc thực hiện: ổn định hệ nhũ tương, hạn chế tượng tách pha Thông số kỹ thuật: T=55-70oC, P=100-250bar Phương pháp thực hiện: Đồng hóa tồn phần:1 cấp cấp Đồng hóa phần: dòng cream(10%max), dòng sữa gầy Thiết bị: đơn giản cần có thay đổi tiết diện đột ngột tạo nên va đập, tượng chảy rối, tượng xâm thực  Thanh trùng: Mục tiêu: tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh ức chế hoạt động vi sinh vật khác Phương pháp thực hiện: HTST(High Temperater Short Time): 72-75oC vòng 15-20s Thiết bị trùng: ống lồng ống, mỏng   Cấy giống: giống sau phân lập từ nhiều nguồn khác nhau, lựa chọn loại có khả cao đồng thời tìm mơi trường thích hợp để tiến hành nhân giống đến lượng cần thiết dung dịch sữa sau trùng cần làm nguội xuống đến khoảng 42oC(nhiệt độ không làm ảnh hưởng đến chất lượng giống) tiến hành cấy giống vào với tỷ lệ 0,5-7% Lên men: trình lên men thực bioreactor có phận điều khiển : nhiệt độ tự động, pH mơi trường tự động q trình lên men thực nhiệt độ T=42oC, thời gian lên men t=5-6h, pH=4,5-4,6  Rót sản phẩm: Bao bì sử dụng: nhựa (sữa chua đặc), giấy(sữa chua uống) u cầu bao bì:kín, phải vơ trùng, thiết bị rót phải vơ trùng Các loại sữa chua thị trường Hiện loại sữa chua ưa chuộng sản xuất với thiết bị đại VINAMILK Được sản xuất dây chuyền kỹ thuật đại châu Âu cho đời sản phẩm dinh dưỡng chất lượng tốt sữa chua VINAMILK từ men vi sinh vật sống, gây dựng men có lợi cho đường ruột hỗ trợ tiêu hóa Sử dụng sữa chua mối ngày giúp cho bạn có da mịn màng, tươi tắn đồng thời chữa chứng hôi miệng Các loại thị trường như:  Sữa chua đặc : với mặt hàng: + Sữa chua trắng(2500đ) + Sữa chua có bổ sung mứt dâu(3000đ) + Sữa chua có bổ sung hương trái cây(3000đ) Sữa chua PLUS sản phẩm sữa chua có bổ sung canxi, chất xơ béo.KEFIR loại men vi sinh có lợi cho thể  Sữa chua uống: sữa chua Yao, sữa chua uống tiệt trùng Yomilk… Lợi ích mà sữa chua mang lại Sữa chua có tác dụng hữu hiệu sức khỏe nhờ có thành phần Lactobacillus Acidophilus Bifido Bacterium Chúng giúp tạo cân bồi bổ cho vi khuẩn tốt hữu có sẳn ruột sữa chua có chứa lượng chất lactose Đây chình điều kiện tốt cho có vấn đề tiêu hóa ăn sản phẩm chế biến từ bơ, sữa Các thành phần có sữa chua giúp giảm thiểu vi khuẩn có hại cho đường ruột Ngồi ra, sữa chua tự sản sinh loại kháng sinh riêng làm chậm trình phát triển loại vi khuẩn có hại Sữa chua thực phẩm hỗ trợ có nhiều chất bổ dưỡng hấp thụ vào máu Nó lại dễ tiêu kích thích tiêu hóa Cơ chế hấp thu sữa chua nhiều gấp lần sữa tươi, nên dùng cho người bệnh vừa khỏi, suy nhược, biếng ăn Tốt với trẻ suy dinh dưỡng người lớn tuổi ăn sữa chua thường xuyên giúp tăng hệ miễn dịch Ngoài ra, sữa chua chứa nhiều canxi, protein, riboflavin, photpho, vitamin B12 nên giúp kéo dài tuổi thọ Riêng thành phần canxi, magie kali sữa chua có tác dụng chống chứng tăng huyết áp Ngày nay, sữa chua không dùng làm tráng miệng , hay nấu với thịt rau quả… ngồi chức bổ dưỡng, phòng ngừa trị bệnh đường ruột, sữa chua nhiều người áp dụng vào việc làm đẹp cho thể, da Giá trị sữa chua cho sức khỏe: - Duy trì thể trọng lý tưởng - Tạo cảm giác ngon miệng - Tăng cường tuổi thọ - Bình thường hóa chức ruột - Sữa chua có tác dụng ngăn ngừa bệnh viêm mũi dị ứng đường hô hấp virus gây nên cảm lạnh cúm Sữa chua yaourt thật không chứa probiotics (vi khuẩn) mà nhờ có phát triển vi khuẩn tạo thành phần cho sữa chua yaourt Dưới lợi ích mà sữa chua yaourt mang lại cho sức khỏe người: • • • Phòng chống bệnh nhiễm trùng đường ruột Vi khuẩn Probiotics loại mầm bệnh Staphylococcus, Salmonella Clostridia khỏi đường ruột Phòng chống ung thư Các nghiên cứu động vật cho thấy vi khuẩn probiotics ngăn chặn khối u Cải thiện tiêu hóa lactose (đường chứa sữa động vật) Sữa chua yaourt thật chứa lượng lactose thấp Vi khuẩn probiotics có chứa chất phân hủy lactose sữa chua yaourt • • • • • Giảm tác dụng phụ kháng sinh Một vấn đề uống kháng sinh thuốc tiêu diệt vi sinh đường ruột khỏe mạnh Thông qua sữa chua yaourt, vi khuẩn probiotics giúp cân lại lượng vi khuẩn đường ruột sau điều trị kháng sinh điều trị đau dày Phòng chống tiêu chảy ngăn chặn vi rút roto gây tiêu chảy Vi khuẩn Probiotics (đặc biệt Bd.bifidum S.thermophilus) phương thuốc tuyệt vời ngăn chặn tiêu chảy trẻ sơ sinh Điều trị eczema dị ứng Probiotics góp phần cải thiện tình trạng dị ứng trẻ, đặc biệt người mắc bệnh eczema Sữa chua yaourt thức ăn công thức thức ăn cho trẻ sơ sinh, giúp làm mềm phân trẻ Cải thiện hệ miễn dịch Probiotics giúp tăng lượng tế bào để giết tế bào có hại thể người V Kết luận Sữa chua thức ăn bổ dưỡng, dùng thức uống giải khát Lợi ích sữa chua mang lại lớn, vừa cung cấp lượng, vitamin, khoáng chất cần thiết vừa tăng sức đề kháng cho thể Hiện ngày nhiều người thích ăn sữa chua ăn khơng thể thiếu sau bữa ăn nhà VI Tài liệu tham khảo Trang web Luanvan.net.com Trần Cẩm Vân Giáo trình vi sinh vật học môi trường NXB Đại học quốc gia Hà Nội Gs Ts Phạm Vân Ty, Ts Vũ Nguyên Thành Công nghệ sinh học tập 5(công nghệ vi sinh môi trường) Trang web Hoahocngaynay.com ... lactic xuất chủ yếu sản phẩm lên men truyền thống dưa cải muối chua, sữa chua, cơm mẻ, nem chua số sản phẩm men tiêu hoá đơng khơ Và tiểu luận trình bày ứng dụng lên men lactic sản xuất sữa chua. .. rượu(rượu vang…), ủ chua thức ăn cho gia súc… IV Ứng dụng lên men lactic sản xuất sữa chua a - Khái niệm Sữa chua đặc yaourt sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói... Không chứa enzym Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa chua - - - Quy trình sản xuất sữa chua tùy thuộc vào loại sữa khác quy mô sản xuất Đây bước để sản xuất sữa chua cơng nghiệp: Ngun liệu → chuẩn