Nguyên lý của quá trình lên men lactic

Nguyên lý của quá trình lên men lactic, Nguyên lý của quá trình lên men lactic, Nguyên lý của quá trình lên men lacti, Nguyên lý của quá trình lên men lactic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI BÁO CÁO MÔN: VI SINH THỰC PHẨM Đề tài: LÊN MEN LACTIC Họ tên sinh viên: MSSV: 06125129 Lớp: DH06BQ Tháng 12/2008 Mục lục I Quá trình lên men lactic .3 II Đặc điểm vi sinh vật lên men lactic Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc III Các sản phẩm từ lên men lactic Lên men sữa .9 Sản phẩm thịt lên men chua 15 Lên men rau 16 Tài liệu tham khảo .20 I Quá trình lên men lactic: Trong trình này, acid pyruvic bị khử trực tiếp (nhận H 2) thành acid lactic Người ta tìm thấy vi khuẩn (vi khuẩn lactic, Bacillus), tảo (Chlorella), vài loại nấm mốc thủy sinh, protozoa, bắp động vật, có khả lên men lactic Lên men lactic q trình sinh hố phổ biến thiên nhiên, q trình chuyển hố chất gluxít thành acid lactic nhờ hoạt động sống trực tiếp hệ vi sinh vật lactic Trong thiên nhiên, vi khuẩn lactic tồn hai dạng:  Nhóm vi khuẩn lactic đồng hình: có khả phân huỷ đường đơn giản tạo nên acid lactic, trình lên men lactic đồng hình Sản phẩm sinh acid lactic chiếm tỉ lệ 90%, ngịai cịn có số sản phẩm phụ khác với tỉ lệ không đáng kể: acid acetic, ethanol, glycerin, CO Glucose phân giải theo đường EMB Do hệ enzim vi sinh vật khác thường khác nên chế hoá học trình lên men lactic giống vi sinh vật thường khơng giống Ở vi khuẩn lactic đồng hình chuyển hoá đường thành acid lactic theo đường lên men rượu đến giai đoạn tạo acid pyruvic, acid khử hai nguyên tử hidro nhờ hoạt động enzim lactatdehydrogenase để trở thành acid lactic C6H12O6 CH3-CO-COOH + 2H 2CH3-CO-COOH Lactatdehydrogenase CH3-CHOH-COOH  Nhóm vi khuẩn lactic dị hình: tạo trình lên men phức tạp hơn, gọi lên men lactic dị hình Chúng tạo nên mơi trường ngồi acid lactic cịn có nhiều sản phẩm phụ: acid succinic, ethanol, acid acetic, CO2, H2, số chất thơm diacetyl ester Các vi khuẩn lên men lactic thiếu enzyme chủ yếu đường EMB Chúng phân giả kị khí đường glucose chủ yếu theo đường pentosophosphat (PP) C6H12O6 CH3-CHOH-COOH + COOH-CH2-CH2-COOH + CH3-COOH + CH3-CH2-OH + CO2 + H2 Cơ chế: Glucose Ribulose-5Phosphat Xylulose-5Phosphat Phosphoglyceraldehid Acid lactic Acetylphosphat Acid succinic Ethanol Acid acetic Số lượng sản phẩm phụ hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, mơi trường dinh dưỡng điều kiện ngoại cảnh Nói chung acid lactic thường chiếm 40% lượng đường phân huỷ, acid succinic gần 20%, acid acetic khoảng 10% khí vào khoảng 20% Đơi lượng khí thay vào lượng acid formic Lên men lactic cần có lên men đồng thời vi khuẩn lactic đồng hình dị hình Vì q trình lên men dị hình ngồi việc tạo thành acid lactic tạo sản phẩm phụ acid rượu sinh ester có mùi thơm làm cho sản phẩm có hương vị đặc trưng II Đặc điểm vi sinh vật lên men lactic: Vi khuẩn: Vi khuẩn lactic Pasteur tìm từ sữa chua, có dạng hình cầu, hình que ngắn Ít thấy có diện vi khuẩn nước, đất mà có nhiều chất dinh dưỡng phát triển nên thường gặp sữa, sản phẩm sữa, thực vật xác thực vật bị phân giải, ruột vài lớp màng nhày người động vật Có thể dễ gặp vi khuẩn lactic môi trường tự nhiên dưa chua, sữa chua, thức ăn ủ cho gia súc Nhóm vi khuẩn lên men đồng hình:  Lactobacillus spp: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus delbrueckii Giống Lactococcus gồm vi khuẩn lactic hình gậy có phản ứng catalase âm tính, gram dương, lên men đường sinh acid lactic.Vi khuẩn lactic phân bố rộng rãi sản phẩm sữa, phân Khả lên men đường sản sinh nhiều acid lactic làm cho chúng dùng để sản xuất sản phẩm sữa, acid lactic công nghiệp Chúng khả tổng hợp phần lớn loại vitamin chúng cần, chúng khơng thể phát triển tốt thực phẩm nghèo vitamin Sự đề kháng vói nhiệt số lớn trực khuẩn sữa chịu làm cho chúng tồn sữa Pastuer hóa hấp phương pháp khác Ngồi có số loại tìm thấy thực phẩm ướp lạnh L.viridescens, L.salimandus L plantarum L Acidophilus L delbrueckii L bulgaricus  Streptococcus: Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus Cầu khuẩn gống có đặc điểm xếp thành đơi, thành chuỗi ngắn hay chuỗi dài tùy heo loài điều kiện sinh trưởng Nhóm lactic gồm vi khuẩn sữa quan trọng, mọc 10oC, khơng mọc 45oC Những vi khuẩn chịu đựng khôg 2-4% muối Đại diện đồng hình chúng Streptococcus lactic, có khả lên men nhiều loại đường như: glucose, lactose, maltose hình thành khoảng 5% acid lactic, nhiệt độ thích hợp cho việc phát triển 30oC Streptococcus lactis  Bacterium: Streptococcus thermophilus Bacterium cucumeris fermentati, Bacterium brassiceae fermentati  Pediococcus spp Nhóm vi khuẩn lên men dị hình: Lactobacillus: L.pentoacetum, L.brevis (pentoaceticus),  L.plantarum, L.bifrementans, L.casei L.brevis L.plantarum L.casei Leuconostoc: Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc  casei, Leuconostoc cremoris Một số đặc trưng giúp có vị trí quan trọng thực phẩm: Sản sinh diaxetyl, chịu đựng nồng độ muối cao làm cho Leuconostoc mesenteroides đem dùng giai đoạn đầu lên men lactic, chịu đựng nồng độ đường cao đến 55-60% (đối với Leuconostoc mesenteroides làm cho vi khuẩn phát triển xi rô, bánh lỏng kem đá, Sản sinh nhiều thán khí từ đường làm hư hỏng số phomat, xi rô Leuconostoc mesenteroides Leuconostoc cremoris Bacterium: Bacterium – coli aerogenes, Bacterium  pentoaceticum Bacterium – coli arrogenes: giống đại diện chủ yếu lên men lactic dị hình Có dạng hình que, khơng hình thành bào tử, nhiệt độ thích hợp phát triển 35 – 38oC Sản phẩm lên men vi khuẩn acid lactic, rượu etylic, acid acetic, CO2, H2 indol Bacterium – coli aerogenes  Betabacterium breve Nấm men: Có cấu tạo đơn bào thường sinh sản cách nảy chồi Nấm men phân bố rộng rãi khắp tự nhiên Giống thường gặp Saccharomyces, có tế bào hình cầu, elip, hình ống Giống sử dụng rộng rãi Saccharomyces cerevisiae có ý nghĩa quan trọng lên men bánh mì, sản xuất bia, rượu vang, chế cồn Glyxerol men invertaza S.cerevisiae chủng ellipsoideus dùng công nghiệp rượu cồn, rượu vang rượu mùi S.carlsbergensis loại men bia S.fragilis khả lên men lactoza, đóng vai trị quan trọng việc sản xuất sữa sản phẩm sữa Saccharomyces cerevisiae Nấm mốc: Phân bố rộng rãi tự nhiên Có cấu trúc hình sợi phân nhánh, phát triển nhanh, tạo thành màng sợi chằng chịt gọi hệ sợi nấm Nấm mốc nhóm tạo khuẩn ty dạng bột màu xanh, vàng, trắng, đen Là loại vi sinh vật hiếu khí Nhiều loại nấm mốc có lợi sử dụng cơng nghệ sản xuất chế phẩm enzim tổng hợp acid hữu cơ…Nhưng bên cạnh số loại gây tác hại làm mốc sản phẩm, thực phẩm gây bệnh cho người Trong sau trình lên men lactic thường gặp loại mốc: Aspergillus, Penicillium Aspergillus spp Penicillium spp III Các sản phẩm từ lên men lactic: Lên men sữa: o Sữa chua: Sữa lên men kết trình hoạt động vi sinh vật làm thay đổi thành phần có sữa mà đặc trưng trình lên men tạo thành acid lactic từ đường lactose Trong số sản phẩm đặc biệt cịn có tạo thành ethanol Vi sinh vật sử dụng sản xuất sữa chua vi khuẩn lactic với hai loài đặc trưng: + Lactobacillus bulgaricus (L bulgaricus): trực khuẩn trịn, đơi dạng hạt, thường kết thành chuỗi dài, không lên men sacaroza Là vi khuẩn lên men điển hình, thuộc giống ưa nhiệt phát triển tốt nhiệt độ 45-50 0C mơi trường có độ acid cao Lồi tạo khối sữa đến 2,7% acid lactic từ đường lactose + Streptococcus thermophilus (S thermophilus): hình cầu, kết thành chuỗi dài, phát triển tốt nhiệt độ 50 0C sinh sản tốt nhiệt độ 37-40 0C Đây vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, chịu nhiệt độ đun nóng đến 650C 30 phút phát triển môi trường acid thấp L.bulgaricus Hai loài vi khuẩn nêu thuộc loại vi khuẩn hiếu khí chịu mơi trường có độ acid thấp (pH = 4-4,5) Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hỗn hợp hai loài vi khuẩn cho kết sinh acid lactic tốt sử dụng riêng lồi L bulgaricus có khả thuỷ phân casein thành số acid amin tạo điều kiện cho S thermophilus phát triển Trong sản xuất sữa chua ni cấy hỗn hợp hai lồi cho thấy: giai đoạn đầu trình sản xuất, pH sữa thích hợp cho lồi Streptococcus hoạt động chiếm ưu đảm bảo cho trình lên men lactic bắt đầu Hoạt độ enzyme phân huỷ casein Lactobacillus kích thích phát triển Streptococcus, độ acid tăng lên pH sữa thay đổi làm cho Streptococcus khó phát triển Lúc Lactobacillus thay chỗ vón cục sữa bắt đầu Sữa chua sản xuất từ sữa tươi tự nhiên sữa bột hoà tan với sữa tươi Sau trùng nhiệt độ 95 0C, sữa làm lạnh đến nhiệt độ 42-46 0C cấy hai loại vi khuẩn để thực trình lên men nhiệt độ 40-50 0C thời gian 2-3h Để sản phẩm có độ chua nhẹ thơm, người ta sử dụng tế bào vi khuẩn Streptococcus giai đoạn trẻ mơi trường lên men có độ acid thấp Ngược lại, muốn sữa chua có độ acid cao cần sử dụng tế bào Streptococcus già sử dụng Lactobacillus 10 11 Sơ đồ công nghệ sản xuất sữa chua 12 o Phomat: Phomat sản phẩm lên men hay không đựơc lên men (tức loại sản phẩm chịu tác động q trình lên men lactic) chủ yếu từ thành phần casein sữa tạo thành dạng gel nước Phomat giữ lại hoàn toàn lượng chất béo ban đầu Ngoài sản phẩm cịn chứa lactose dạng acid lactic tỷ lệ khác chất khoáng Sản xuất phomat gồm ba giai đoạn sau:  Tạo gel casein hay cịn gọi q trình đơng tụ sữa: Q trình xảy tác dụng đồng thời men dịch vị dày bê acid lactic sinh từ trình lên men lactose vi khuẩn Đôi hai dạng đơng tụ chiếm ưu  Q trình tách nước phần gel thực theo nhiều phương pháp khác tuỳ thuộc vào chất q trình đơng tụ  Q trình làm chín phomat nhờ hệ enzyme vi sinh vật Trong thực tế vi khuẩn lactic nấm mốc sử dụng công nghiệp sản xuất phomat nhiều Các loại vi khuẩn lactic thường sử dụng sản xuất phomat như: Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus Lactobacillus helveticus Các chế phẩm nấm mốc thưòng sử dụng sản xuất phomat là: Penicillium candidum Penicillium glaucum + Streptococcus lactics-cầu khuẩn trực khuẩn ngắn non, kết song đôi thành chuỗi ngắn Giống ưa ấm, phát triển 30-35 0C, làm đông tụ sữa điều kiện sau 10-12 Trong môi trường tích tụ 0.8-10% acid Nhiệt độ tối thiểu cho phát triển 10 0C, tối đa 40-450C Khi đơng tụ sữa, cục vón chặt nhẵn tạo thành + Streptococus thermophilus –hình cầu, kết thành chuỗi dài, phát triển tốt nhiệt độ 40-450C, tích tụ khoảng 1% acid 13 Roquefortii Camembert Dinh dưỡng từ phomat 14 Sữa tươi Chuẩn hóa Thanh trùng Vi khuẩn Lactic Cấy giống lên men Đông tụ Reni n Xử lý nhiệt Tách whey Ướp muối Hình: Ủ chín phoma t Quy trình sản xuất phomat 15 Sản phẩm thịt lên men chua: Nem chua Quá trình lên men lactic sản xuất nem chua xảy đồng thời hai q trình sinh hóa q trình lên men lactic trình thủy phân protein Trong trình lên men lactic, vi khuẩn lactic chuyển hóa lượng đường có nem thành axit lactic sản phẩm phụ tạo cho nem có vị chua mùi vị khác đặc trưng Trong trình lên men lactic, vi khuẩn lactic tạo lượng nhỏ protease góp phần vào q trình thủy phân protein Song song với trình lên men lactic trình thủy phân protein thực enzyme protease có sẵn nguyên liệu vi sinh vật tạo q trình trao đổi chất nó, tạo thành polypeptid, peptid, axit amin làm tăng chất lượng sản phẩm Hai trình xảy đồng thời q trình lên men lactic tiến hành điều kiện yếm khí với tham gia vi khuẩn thuộc họ Streptococcus lactis,… Mặt khác, axit lactic tạo thành từ trình lên men làm giảm pH thịt xuống thấp (khoảng 4,5) làm protein thịt bị đơng tụ, bên cạnh mơi trường axit cịn giúp ức chế hoạt động vi khuẩn gây thối rữa, giúp miếng nem không bị hư hỏng trình bảo quản Tuy nhiên, pH không ức chế nấm mốc phát triển, nên cần có biện pháp phịng chống nấm mốc để bảo quản nem chua lâu Lên men lactic q trình chuyển hóa kị khí đường với tích lũy axit lactic mơi trường Q trình xảy theo nhiều giai đoạn tạo nhiều sản phẩm trung gian Giai đoạn đầu trình đường phân tạo axit pyruvic, sau q trình biến đổi từ axit pyruvic thành axit lactic vi khuẩn lactic Ngồi cịn có phần nhỏ pyruvate bị khử cacboxy để tạo axit acetic, rượu, CO thực nấm men nấm mốc bị nhiễm trình lên men Tác nhân gây lên men hay tác nhân cung cấp hệ enzyme vi khuẩn họ Lactobacteriaceae 16 Da heo % Thịt heo tươi 95% Rửa Làm sạch, luộc chín Làm nhuyễn Đường, bột ngọt, muối, tỏi Tách mỡ Ướp gia vị Xắt sợi nhỏ Làm nhuyễn cho Phơi khô Trộn Tạo hình Thêm tỏi, ớt, tiêu Bao gói Lên men 2-3 ngày Thành phẩm Quy trình sản xuất nem chua Lên men rau quả: Thông thường, nhân dân ta hay dùng phương pháp ướp muối tạo lên men lactic, loại dưa cải, dưa chua, dưa rau muống… Các sản phẩm loại tốn dễ thực bữa ăn hàng ngày Tuy nhiên, kết hợp hiểu biết sinh hóa kinh nghiệm chế biến, ta thúc đẩy phản ứng có lợi xảy ức chế tồn chiều hướng gây tác hại cho thực phẩm thối rữa, biến đổi hương vị màu sắc vi khuẩn hay loại nấm, mốc khác Sự lên men lactic cải chua tạo thành qua thời kỳ:  Thời kỳ đầu : Vi sinh vật gây thối vi khuẩn lactic hoạt động 17  Thời kỳ thứ : Vi khuẩn lactic hoạt động mạnh, vi sinh vật gây thối bị tiêu diệt dần  Thời kỳ thứ : Vi khuẩn lactic hoạt động mạnh tạo nhiều acid lactic, đồng thời vi khuẩn lactic bị ức chế dưa bảo quản chua Khi dưa chua phải bảo quản tốt, không cho vi khuẩn khác xâm nhập Nếu có váng trắng nồng độ acid lỗng, vi sinh vật gây thối phát triển làm hỏng dưa chua Nếu ăn váng ăn số vi khuẩn có hại, dễ sinh đau bụng.Sở dĩ có tượng đóng váng trắng hàm lượng acid lactic tạo trình lên men tăng, vi khuẩn lactic bị ức chế bị tiêu diệt dần, vi khuẩn khác bắt đầu hoạt động Men màng váng trắng mặt dưa phân hủy acid lactic thành CO2 + H2O làm cho độ pH giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lên men thối nấm mốc phát triển mạnh làm biến đổi màu sắc, mùi vị dưa cải chua Trong trường hợp muốn lên men chua nhanh phải cấy thêm vi khuẩn vào (tức cho thêm nước chua vào).Tùy theo loại vi khuẩn mà tạo môi trường yếm khí hay hiếu khí cho chúng phát triển mạnh, đồng thời tạo mơi trường có đầy đủ dưỡng chất, nhiệt độ, ẩm độ độ pH thích hợp cho loại men Đối với loại lên men yếm khí, ta phải nén chặt để vi khuẩn hoạt động mạnh Đối với vi khuẩn hiếu khí phải tạo mơi trường thống vơ trùng Ngun tắc phương pháp muối chua sử dụng vi khuẩn lactic tiêu diệt vi sinh vật gây thối tạo thành acid lactic bảo vệ thức ăn Trong giai đoạn vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides phát triển mạnh Loài vi khuẩn sinh acid lactic sinh khí 18 Leuconostoc mesenteroides Một số cơng nghệ muối chua thường gặp: muối chua bắp cải, cài bẹ , cà, cà chua, dưa leo o Muối chua bắp cải: Bắp cải loại rau ngày trồng nhiều sử dụng nhiều Việt Nam Trong bắp cải có 1.1-2.3% protein, 2.6-5.3% đường, 0.6-1.1% xenluloza, 0.6-0.7% tro, 15-17mg % vitamin C Không phải tất bắp cải làm nguyên liệu tốt cho việc muối chua Để muối chua ta nên chọn bắp cải có hàm lượng đường cao (4-5% đường tốt nhất), mơ khơng q giịn Khơng nên dùng q giòn non bị sâu bệnh Mộ số điểm cần lưu ý: - Dung dịch muối phải ngập khối rau - Thời gian lên men 10 ngày 200C Nếu nhiệt độ lên men cao thời gian lên men ngắn lại, cịn nhỏ thời gian kéo dài - Quá trình lên men lactic ngừng lại lượng acid lactic đạt 1.5-2.4% sản phẩm có hương vị tốt lượng 19 acd lactic tao thành sản phẩm cách điều chỉnh nhiệt độ lên men - Sản phẩm thu nhận đem tiêu thụ bảo quản lạnh dùng dần o Muối chua cải bẹ: Cải bẹ loại rau trồng nhiều miền Bắc Việt Nam Cũng cải bẹ xem nguyên liệu để lên men Cải bẹ dùng làm nguyên liệu để lên men loại rau có hàm lượng đường trung bình 33.5% Cơng nghệ lên men khơng khác nhiều so với lên men bắp cải Một số điểm lưu ý lên men cải bẹ sau: - Hàm lượng muối 6-9% so với khối lượng rau - Nhiệt độ thích hợp cho q trìng lên men 20-25 0C Nếu lên men nhiệt độ cao sản phẩm có mùi la có mùi xỉn - Thời gian kết thúc lên men 15-16 ngày - Để tăng hương vị sản phẩm cho hành tươi 4-5%, trộn với cải bẹ trước lên men - Sau kết thúc giai đoạn sản phẩm nên bảo quản điều kiện lạnh o Muối cà chua: Cà chua loại sử dụng tất độ chín khác để muối chua Nhưng phải muối chua riêng độ chín.Ta dùng cá gia vị khác để tăng giá trị cảm quan sản phẩm Sau làm sach cà, cà đưa vào thiết bị lên men rót nước muối vào cho cà ngập nước lượng muối sử dụng 6-9% Thời gian lên men 25-50 ngày tùy theo độ chín cà lượn muối sử dụng lượng acid lactic sau lên men đạt 0.7-2.0% Sản phẩm bảo quản lạnh để dùng dần 20 Tài liệu tham khảo • Vương Thị Việt Hoa,2008 Vi sinh thực Phẩm • Nguyễn Đức Lượng,2006.Thực phẩm lên men truyền thống.NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh • Nguyễn Đức Lượng,2000.Cơ sở vi sinh vật cơng nghiệp.NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh • www.eu-pharmagate.com • www.dharmasite.net • www.dncustoms.gov.vn • http://Vietbao.vn 21 ... Quá trình lên men lactic .3 II Đặc điểm vi sinh vật lên men lactic Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc III Các sản phẩm từ lên men lactic Lên men sữa... Trong sau trình lên men lactic thường gặp loại mốc: Aspergillus, Penicillium Aspergillus spp Penicillium spp III Các sản phẩm từ lên men lactic: Lên men sữa: o Sữa chua: Sữa lên men kết trình hoạt... khối rau - Thời gian lên men 10 ngày 200C Nếu nhiệt độ lên men cao thời gian lên men ngắn lại, cịn nhỏ thời gian kéo dài - Quá trình lên men lactic ngừng lại lượng acid lactic đạt 1.5-2.4% sản