Ứng dụng của vi khuẩn Lactic trong sản xuất sữa chua

Với tình trạng như thế việc sử dụng một nắp sữa chua điều độ sau bữa ăn sẽ làm cho ruột dễ tiêu hóa thức ăn hơn bên cạnh đó sữa chua còn có những tác dụng tốt đến không ngờ như: tạo cảm

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN VI SINH VẬT HỌC

Đề tài : ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG

SẢN XUẤT SỮA CHUA

Huế, tháng 05 năm 2017

MỤC LỤC

Phần I Mở đầu

1.1 Lí do chọn đề tài

1.2 Mục đích của đề tài

1.3 Nội dung của đề tài

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Phần II Nội dung nghiên cứu

2.1 Vài nét khái quát về sữa chua

2.1.1 Tác dụng của sữa

2.2 Ứng dụng các loại vi sinh vật trong sản xuất sữa chua 2.2.1 Vi khuẩn lactic trong lên men sữa chua

2.2.2 Cơ chế lên men lactic

2.3 Quy trình sản xuất sữa chua

Phần III Kết luận và đề nghị

Tài liệu tham khảo

Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay thực phẩm nhiễm bẩn đang là vấn đề nóng trong cuộc sống của con người, chính vì thế việc chọn thức ăn là rất quan trọng đối với chúng ta, thực phẩm bẩn có thể tích tụ lâu ngày gây nên nhiều bệnh tật đáng kể cho con người, làm khó tiêu, gây chướng bụng, Với tình trạng như thế việc sử dụng một nắp sữa chua điều độ sau bữa ăn sẽ làm cho ruột dễ tiêu hóa thức ăn hơn bên cạnh đó sữa chua còn có những tác dụng tốt đến không ngờ như: tạo cảm giác ngon

miệng, duy trì thể trạng lí tưởng, bình thường hóa các chức năng của ruột, và sữa chua được tạo nên do quá trình lên men Lactic chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí Sự lên men lactic này đã được biết đến và ứng dụng lâu đời trong dân gian như: lên men chua rau quả, làm sữa đông, làm sữa chua Để tìm hiểu rõ hơn về tác dụng của sữa chua cũng như các vi khuẩn Lactic lên men sữa chua và cơ chế hoạt động của các vi khuẩn lactic đó em

quyết định chọn đề tài: “ Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất sữa chua ” để

nghiên cứu

1.2 Mục đích của đề tài

- Biết được khái quát về các loại sữa chua và các tác dụng của nó đối với sức khỏe con người

- Ứng dụng được các vi sinh vật trong sản xuất sữa chua đặc biệt là vi khuẩn Lactic

- Biết được cơ chế lên men Lactic và ứng dụng chúng vào quy trình sản xuất sữa chua phục vụ cho đời sống con người

1.3 Nội dung của đề tài

- Vài nét khái quát về sữa chua

- Tác dụng của sữa

- Ứng dụng các loại vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

- Vi khuẩn lactic trong lên men sữa chua

- Cơ chế lên men lactic

- Quy trình sản xuất sữa chua

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết và thực tiễn bằng cách thu thập và xử lí số liệu, điều tra

quan sát, tham khảo các nguồn tài liệu về vi sinh vật sản xuất sữa chua

II NỘI DUNG

2.1 Vài nét khái quát v s a chua ề ữ

Sữa chua là sản phẩm của sự lên men sữa lỏng bằng sự để chua ngẫu nhiên dưới tác động của nhiều vi khuẩn sinh acid lactis khác nhau, và của một số lượng ít hơn nhiều các vi khuẩn gây thơm hoặc bằng việc cấy vào sữa đã đun nóng các giống vi khuẩn thuần thiết

Sảm phẩm sữa chua có thể được phân loại như sau:

- Sữa chua dạng ‘set type’ : Là sản phẩm có cấu trúc gel mịn, trong quá trình sản xuất sữa chua truyền thống sữa nguyên liệu sau khi được xử lí cấy giống rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao

bì làm xuất hiện khối đông và cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

- Sữa chua dạng khuấy ‘stirres type’: Khối đông xuất hiện trong sảm phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do khuấy trộn cơ học Trong quá trình sản xuất sữa chua dạng này, sữa nguyên liệu được xử lí vàcấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Sữa chua dạng này sẽ không có dạng gel mịn như dạng ‘set type’

- Sữa chua dạng lạnh đông ‘frozen type’ : Sản phẩm có dạng tương tự như kem Quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lên men sẽ được đem đi xử lí và lạnh đông để tăng độ cứng cho sản phẩm rồi đóng gói

- Sữa chua dạng cô đặc ‘concetrate yoghurt’ : Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm

- Sữa chua uống ‘drink yoghurt’ : Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm có dạng lòng , khi sử dụng người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người

ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá vỡ cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

2.1.1 Tác dụng của sữa chua

Sữa chua có tác dụng hữu hiệu đối với sức khỏe nhờ có chứa hai thành phần chính

là Lactobacillus Acidophilus và Bifido Bacterium Chúng giúp tạo sự cân bằng và bồi bổ cho những vi khuẩn tốt hiện hữu có sẵn trong ruột Sữa chua có chứa một lượng rất ít chất lactose Các thành phần có trong sữa chua giúp giảm thiểu những

vi khuẩn có hại cho đường ruột Ngoài ra, sữa chua còn tự sản sinh ra loại kháng sinh riêng làm chậm quá trình phát triển của các vi khuẩn có hại Chính vì thế nên

nó có các chức năng quan trong sau:

- Duy trì thể trọng lý tưởng: Do trong sữa chua có chứa nhiều canxi, đây là chất

xúc tác hiệu quả giúp cơ thể đốt cháy lượng mỡ thừa rất nhanh

- Tạo cảm giác ngon miệng: Tiêu thụ tối thiểu 250mg sữa chua/ngày sẽ giúp tăng

cường vitamin B, sinh tố giúp duy trì cảm giác ngon miệng Ở trẻ kén ăn, sữa chua

có thể kích thích trẻ ăn nhiều hơn, nhờ sữa chua có tác dụng tiêu hóa đường lactose giúp trẻ dung nạp thức ăn tốt hơn

- Tăng cường tuổi thọ: Những người tiêu thụ sữa chua 3 lần/tuần có thể tăng tuổi

thọ cao hơn so với những người chỉ ăn 1 lần/tuần Những vi khuẩn có trong sữa chua còn giúp ngừa viêm khớp

- Bình thường hóa những chức năng của ruột: Các vi khuẩn có lợi trong sữa chua

giúp bình thường hóa chức năng của ruột sau khi đã bị tổn thương vì thuốc trụ sinh Sữa chua chỉ chứa một lượng rất ít lactose, đây chính là điều kiện tốt cho những ai có vấn đề về tiêu hóa mỗi khi tiêu thụ các sản phẩm làm ra từ bơ, sữa

- Giảm nguy cơ mắc bệnh sâu răng ở trẻ em : Một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Nhật Bản cho biết, thường xuyên ăn sữa chua có thể giảm được nguy cơ mắc bệnh sâu răng ở trẻ em So với những đứa trẻ ăn các sản phẩm chế biến từ sữa ít nhất 1 lần trong 1 tuần, thì nguy cơ mắc bệnh sâu răng của những

đứa trẻ ăn các sản phẩm chế biến từ sữa ít nhất 4 lần trong 1 tuần giảm xuống 22% Những khám phá của nghiên cứu này được đăng trên Tạp chí “ Nha

khoa”

Trong kết quả phân tích về các sản phẩm chế biến từ sữa có thể phòng bệnh sâu răng ở trẻ em, các nhà khoa học phát hiện, bơ, pho mát và sữa không thể hiện hiệu quả rõ rệt, nhưng ăn nhiều sữa chua lại có tác dụng bảo vệ răng cho trẻ nhỏ Nguyên nhân vì sao sữa chua lại có tác dụng giảm được nguy cơ sâu răng đến nay vẫn chưa rõ ràng, nhưng một nghiên cứu cho rằng, vì trong sữa chua có chứa protein, protein này sẽ gắn kết trên bề mặt răng để ngăn chặn sự tấn công có hại của axit, nó còn khiến canxi và phosphate trong men răng không thể phân hủy Các nhà khoa học đã lấy một chiếc răng và cho vào trong sữa chua, kết quả nhận thấy, sữa chua có khả năng ngăn ngừa hiện tượng sâu răng

Trong một nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học Nhật Bản đã tiến hành điều tra đối với 2000 trẻ em có độ tuổi là 3 tuổi, và tiến hành điều tra về thói quen dùng thực phẩm Các nhà khoa học đã tiến hành kiểm tra và đánh giá tình trạng răng của những đứa trẻ này Kết quả phát hiện, sữa chua và sự ngăn ngừa bệnh sâu răng tồn tại một mối quan hệ rõ rệt, các sản phẩm được chế biến từ sữa khác không có được kết quả như vậy Các nhà khoa học nói: “ăn nhiều sữa chua có thể giảm bớt được những lỗ sâu răng ở trẻ em”

2.2 Ứng dụng các vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

2.2.1 Vi khuẩn lactic trong lên men sữa chua

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae Acid lactic được phát hiện vào năm

1780 nhờ nhà hó học Sheele người Thụy Điển Ở sữa chua, acid lactic được thừa nhận là các sản phẩm của quá trình lên men vào năm 1847

Các chủng vi khuẩn thuộc nhóm này có đặc điểm sinh thái khác nhau nhưng đặc tính sinh lí tương đối giống nhau

Nhóm vi khuẩn lactic bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus, Pediococcus,

Lactobacillus, Leuconostoc Ngày nay người ta bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic

những chủng vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium.

Đặc điểm phân loại vi khuẩn Lactic

 Đặc điểm chung: Vi khuẩn Lactic là vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử,

không di dộng, hô hấp tùy tiện ( kị khí và hiếu khí ) và không chứa các men hô hấp như xitoccrom va catalaza Chúng thun nhận năng lượng nhờ quá trình phân giải Hydrate cacbon và sinh ra axit lactic, sinh sản bằng hình thức phân đôi tế bào

 Phân loại vi khuẩn Lactic: Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi

khuẩn Lactic thành hình cầu và hình que Kích thước của chúng thay đổi tùy từng loài

Các chủng lên men đồng hình:

- Streptocoscus lactis - hình cầu, kết đôi hoặc chuỗi ngắn, ưa ấm, nhiệt độ thích

hợp cho sinh trưởng là 30-350C, các điều kiện này làm cho sữa đông tụ sau 10-12 giờ Trong môi trường tích tụ được 1% axit lactic Nhiệt độ tối thiểu là 100C, tối đa 40-450C Một vài chủng sinh tổng hợp nizin Str lactic được sử dụng rộng rãi trong

chế biến các sản phẩm sữa chua, bơ chua, phomat Chúng làm đông tụ sữa thành các hạt đặc nhẵn

Hình 1 Vi khuẩn Streptocoscus

- Str cremosis - Hình cầu, kết thành chuỗi dài, ưa ấm, tạo thành ít axit Khoảng

nhiệt độ sinh trưởng là 100C tới 36-380C, thích hợp là 250C Dùng trong giống khởi

động với các Streptocoscus khác Một số chủng sinh bacterioxin: diplocoxin.

Hình 2 Vi khuẩn Str cremosis

- Str termophilus - Chuỗi hình cầu dài, phát triển mạnh ở 40-450C Tích tụ trong

môi trường khoảng 1% axit, được sử dụng cùng với Lactobacillus trong chế biến

sữa chua và phomat

- Lactobacillus blugaricus - hình que lớn ( đôi khi là dạng hạt ), thường kết chuỗi dài Không lên men Saccarozơ Vi khuẩn ưa nhiệt, nhiệt độ thích hợp cho phát

triển là 40-450C, tối thích 15-200C Tạo nhiều axit, tích tụ trong sữa tới 2,5-3,5% axit lactic, được dùng trong sản xuất sữa chua Địa Trung Hải, Cumic

- L casei hay gặp ở dạng chuỗi dài ngắn khác nhau, tích tụ được 1,5% axit trong

môi trường Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 30-350C Trực khuẩn này được dùng trong việc làm phomat

Hình 3 Vi khuẩn L casei

- L acidophilus - Vi khuẩn ưa nhiệt, nhiệt độ tối thiểu 200C, nhiệt độ thích hợp

30-400C Trong sữa, trực khuẩn này tích tụ tới 2,2% axit Sinh bacterioxin, ức chế vi

khuẩn gây bệnh dường ruột Một số chủng sinh màng nhày, L acidophilus được

dùng sản xuất các sản phẩm sữa acidophin

- L delbrueckii - Trực khuẩn ưa nhiệt, đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi dài,

ngắn Không lên men lactozơ, vì vậy nó không thấy có mặt trong sữa Nhiệt độ cho phát triển: tối thiểu 20oC, thích hợp 45-500C Trong cơ chất, nó tạo được 2,5% axit, được sử dụng trong sản xuất bánh mỳ và sản xuất axit lactic

Hình 4 Vi khuẩn L delbrueckii

- L Plantarium - Trực khuẩn không lớn, kết đôi hoặc thành chuỗi Nhiệt độ tối

thích là 300C, tích tụ được 1,3% axit Dùng cho muối chua rau quả và thức ăn ủ xanh cho gia súc

Các chủng lên men dị hình:

- Lactobacillus brevis : Thấy có mặt chủ yếu trong dưa chua bắp cải và dưa chuột

Lên men được Saccarozơ và tích tụ được 1,2% axit lactic Ngoài ra còn thấy axit axetic, rượu etylic, CO2 Trực khuẩn này làm rau quả muối chua có mùi vị dễ chịu

Hình 5 Vi khuẩn Lactobacillus brevis

- Streptococus diacetilactis, Str citrovorus, sản phẩm tạo ra của các loài này

ngoài axit lactic và CO2 còn có các chất tạo mùi ( este, diaxetyl, ) Nhiệt độ thích hợp cho phát triển của các vi khuẩn này là 25-300C Chúng có khả năng lên men được muối của axit xitric

2.2.2 Cơ chế lên men lactic

Lên men lactic là sự chuyển hóa kị khí đường thành axit lactic nhờ nhóm vi khuẩn được gọi là vi khuẩn lactic

Có hai dạng len men lactic đó là lên men đồng hình và lên men dị hình

- Lên men đồng hình (còn được gọi là lên men điển hình) cho sản phẩm chủ yếu

là axit lactic (80-90%) và rất nhỏ các sản phẩm phụ khác

C 6 H 12 O 6 = 2CH 3 CHOHCOOH

( Glucozơ) ( Axit lactic )

- Lên men dị hình ( còn được gọi là lên men không điển hình ) cho sản phẩm chính

là axit lactic cùng số lượng khá lớn các sản phẩm phụ khác (trước hết là axit lactic, sau đó là rượu etylic, CO2 và có thể là axetoin (CH3CHOHCOCH3), diaxetyl

(CH3COCOCH3) Diaxetyl có mùi dễ chịu, vì vậy, với những liều lượng được tạo thành thích hợp sẽ làm cho sản phẩm có những mùi thơm đặc trưng

- Tương ứng với hai dạng lên men ta có hai nhóm vi khuẩn lactic: Nhóm vi khuẩn lên men đồng hình và nhóm vi khuẩn lên men dị hình Phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy( Nhiệt độ, PH, độ thông khí, ) đặc tính sinh ra sản phẩm của nhóm này

có thể chuyển sang nhóm kia Vì vậy không nên phân định ranh giới chặt chẽ giữa hai nhóm vi khuẩn Lactic

+ Quá trinh chuyển hóa Glucozơ đến axit pyruvic ( CH3COCOOH) ở vi khuẩn lactic đồng hình xảy ra như ở các vi khuẩn kị khí khác, cung như ở nấm men rượu đều theo con đường ( glycoziz) Tiếp theo, ở những vi khuẩn này không có enzyme pyruvatdecacboxylaza, aixit pyruvic không bị phân giải mà là chất cuối cùng nhận điện tử ( H+) Axit pyruvic tác dụng tương tác với NADH2 thành chất nhận điện tử tạm thời được tách ra trong oxy hóa phophogyxerinaldehyt thành axit

phophoglyxerinic

Như vậy, axit pyruvic được khử thành axit lactic, NADH2 bị oxy hóa về NAD Phản ứng oxy hóa-khử nyaf được xúc tác bởi enzyme lacticodehydrogenaza và có thể biểu thị ở phương trình:

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

+ Sự biến đổi glucozơ ở vi khuẩn lên men dì hình xảy ra khác với ở vi khuẩn lên men đồng hình Ở vi khuẩn dị hình không có enzyme aldolaza làm thay đổi con đường chuyển hóa đầu tiên của Glucozơ Sau khi photphoryl, đường bị oxyl hóa (lấy mất điện tử H+ ) và bị khử CO2 (decacboxyl) rồi đi vào con đường

pentozophotphat Cuối cùng, enzyme phophoxetalaza tham gia vào biến đổi thành aldehytphotphoglyxerin Chất này cũng giống như ở vi khuẩn lên men đồng hình được chuyển hóa thành axit pyruvic Sau đó lại được khử tiếp thành axit lactic Axetylphotphat bị khử photphoryl (dephotphoryl) thành axit axetic hoặc khử

thành rượu etylic (qua andehyt axetic) Chất nhận điện tử cuối cùng theo con đường này là axit pyruvic và aldehyt axit

- Sơ đồ lên men Lactic đồng hình:

2.3 Quy trình sản xuất sữa chua

- Quy trình sản xút sữa chua trong công nghiệp:

- Quy trình sản xuất sữa chua tại nhà:

Sữa đặc có đường

1 lon nước sôi + 1,5 lon nước nguội

1 hủ cái

T= 60-70 0 C

Chiếc hủ

Ủ t= 3h

Bảo quản lạnh

Sữa chua

- Nguyên liệu và chuẩn bị dịch sữa đưa vào lên men:

+ Để sản xuất ra sữa chua người ta cần chọn loại sữa có chất lượng cao, có thể làm sữa tươi, sữa đã tách béo, sữa bột ( cần phải hoàn nguyên ) Sữa cần tiêu chuẩn hóa ở 40 0C, ly tâm: Độ chua không quá 200T, chất béo khoảng 0,5-3%, hàm lượng chất khô không besolowsn hơn 8,2% Đối với sữa Yaourt đặc không cần thêm chất

ổn định Sữa chua hoa quả có thể thêm chất ổn định, còn sữa chua lỏng để uống nhất thiết phải có liều lượng 0,1-0,5% Chất ổn định thường là gelatin, pectic, thạch các chất ổn định có tác dụng ngăn chặn quá trình tách nước ở sữa chua thành phẩm, tăng độ nhớt

+ Khả năng đông tụ của sữa giảm khi lượng ion điện tích dương thiếu ( chủ yếu la

Ca2+), vì vậy có thể thêm CaCl2 với liều lượng 0,002-0,04% trong một số thời điểm trong năm Với sữa chua hoa quả cần thêm đường Saccarozơ hoặc Glucozơ,

thường dùng là mứt hoa quả có 50% Saccarozơ

Khuấy đều

Khuấy đều