LACTIC
Chất lƣợng sữa chua phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng của chủng vi sinh vật. Đối với từng loại sữa chua, ngƣời ta dùng các chủng khác nhau, đảm bảo sao cho sữa chua có mùi vị đặc trƣng.
Một số chủng vi sinh vật thƣờng dùng: Streptococcus lactic, Streptococcus cremoric, Streptococcus diacetyl lactic, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus…
Trong quá trình lên men, các chủng vi sinh vật không chỉ sản sinh ra acid lactic mà còn sinh ra các acid bay hơi, khí CO2, este, diacetyl. Kết quả tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trƣng. Vi khuẩn cần thiết trong quá trình chế biến yaourt đáng chú ý nhất là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus.
Lactobacillus bulgaricus (LB) là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 ÷ 50oC trong môi trƣờng có độ acid cao và có thể tạo đến 2,7% acid lactic từ đƣờng lactose.
Streptococcus thermophilus (ST) là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 50oC và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37 ÷ 40oC nhƣng chỉ phát triển đƣợc trong môi trƣờng có độ acid thấp hơn. Đây cũng là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, có thể chịu đƣợc nhiệt độ đun nóng tới 60oC trong 30 phút. Hai loài trên thuộc vi khuẩn kị khí tùy nghi và chịu đƣợc môi trƣờng có acid thấp (pH = 4 – 4,5).
Trong chế biến yaourt, cấy hỗn hợp hai loại vi khuẩn này cho kết quả sinh acid lactic tốt hơn là chỉ sử dụng riêng từng loài (Chandan et al., 2006). LB làm dễ dàng cho sự phát triển của ST. LB có chứa enzyme phân giải protein nên có khả năng
kích thích hoạt động cho loài S. thermophilus. Trong số acid amin tách ra thì acid amin Valin đóng vai trò quan trọng nhất.
Trong chế biến yaourt bằng nuôi cấy hai loài trên cho thấy: ở giai đoạn đầu của quá trình pH của sữa thích hợp cho loài Streptococcus hoạt động chiếm ƣu thế và đảm bảo cho quá trình lên men lactic đƣợc bắt đầu. Hoạt độ của các enzyme phân hủy casein của Lactobacillus kích thích sự phát triển của Streptococcus và đôi khi cũng làm tăng độ acid lên. Yếu tố pH của sữa thay đổi làm cho Streptococcus khó phát triển, Lactobacillus thay thế chỗ (Chandan et al.,2006).
Sự hình thành chất thơm trong yaourt trƣớc đây cho rằng chỉ có vai trò của
Streptococcus nhƣng mới đây cũng nhấn mạnh vai trò của Lactobacillus trong việc tạo hƣơng thơm của sản phẩm, trong đó thành phần acetaldehyde đƣợc coi là thành phần quan trọng góp phần tạo hƣơng thơm đặc trƣng của yaourt (Lê Thị Liên Thanh – Lê Văn Hoàng, 2002).
Giai đoạn đầu của quá trình lên men lactic là sự thủy phân đƣờng lactose dƣới tác dụng của men latasase, sản phẩm tạo thành là đƣờng glucose và galactose. Các đƣờng này sẽ đƣợc chuyển hóa thành acid pyruvic và sau đó chuyển hóa tiếp qua nhiều phản ứng trung gian phức tạp cho ra sản phẩm là acid lactic (Lê Xuân Phƣơng, 2001).
Hình 2.8 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và vi khuẩn Streptococcusthermophilus
(Nguồn:http://bacterianamehere.pbworks.com/w/page/8382810/Classification và http://home.snafu.de/helmert/Milch/Materialien.htm)
Bảng 2.6 Đặc điểm của hai giống vi khuẩn sử dụng
(Nguồn: Dương Thị Phượng Liên, 2000)
Acid lactic làm giảm giá trị pH của sữa đến điểm đẳng điện của protein sữa gây nên hiện tƣợng đông tụ. Casein và whey protein tƣơng tác tạo đông ở điểm đẳng điện tƣơng ứng pH 4,6, tạo thành một cấu trúc gel (Chandan et al., 2006).
Ngoài ra, casein hiện diện trong sữa dƣới dạng caseinate, dƣới tác dụng của acid lactic tạo thành acid caseinic và lactate calcium. Acid caseinic tự do không hòa tan do đó tạo thành khối đông (Lê Xuân Phƣơng, 2001). Sơ đồ tóm tắt quá trình lên men lactic đƣợc thể hiện ở hình 2.9.
Đặc điểm Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus
Hình dạng Que (d = 0,8-1µm, l = 4-6
µm)
Cầu (d = 0,7-0,9 µm)
Khả năng chịu acid Tốt Kém
Nhiệt độ tối ƣu 40 – 45oC 37 – 40oC
Lên men Dị thể Đồng thể
Chuyển hóa cơ chất Glucose, lactose Glucose, lactose,
Lên men lactic điển hình Lên men lactic không điển hình
Hình 2.9 Sơ đồ tóm tắt quá trình lên men lactic
(Nguồn: Dương Thị Phượng Liên, 2000)
Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình), quá trình lên men còn tạo ra nhiều sản
phẩm phụ khác nhƣ acid bay hơi, ester thơm, vitamin B1, vitamin C,… khiến sản
phẩm có mùi đặc trƣng. Các chất này đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi, vị đặc trƣng cho những sản phẩm lên men lactic. Đáng chú ý là diacetyl và acetaldehyde. Các biến đổi sinh hoá chủ yếu trong quá trình lên men yaourt đƣợc tóm tắt trong bảng 2.7.
Lactose
Glucose Galactose
Sản phẩm trung gian Acetaldehyde C
2H5OH CH3CHOHCHO Acid pyruvic + O2, CH3CHO + ½ O2 Acetoin CH3COCHOHCH3 -2H CH3COCOCH3 CH3COOH CO2 + CH3COOH Acid lactic Acid lactic + H2O + H2
Bảng 2.7 Các biến đổi sinh hóa chủ yếu trong quá trình lên men yaourt
Chất tham gia Các biến đổi
1. Trao đổi chất Cacbohydrat
Lactose bị thuỷ phân bên trong tế bào vi khuẩn bằng enzim β- D Galactosidase tạo thành glucose và galactose. Glucose đƣợc sử dụng chủ yếu chuyển hoá thành acid lactic.
Phức hệ calcium- caseinate- phosphate bị mất ổn định do sự hình thành acid lactic dẫn đến sự tạo thành khối đông yaourt. Sự tạo thành những thành phần mùi trong yaourt do bởi quá trình lên men của đƣờng sữa nhƣ: acetaldehyde (2,4 ÷ 4,1 ppm), aceton (1 ÷ 4 ppm), acetoin (2,5 ÷ 4 ppm), diacetyl (0,4 ÷ 13 ppm).
2. Thuỷ phân protein
Giống vi khuẩn trong sản xuất yaourt có khả năng thuỷ phân protein ở mức độ thấp tạo thành các peptid và acid amin, các chất này tham gia vào các phản ứng hóa học và phản ứng enzyme tạo thành những hợp chất mùi.
Cả Streptococcus thermophillus và Lactobacillus bulgaricus
đều tạo đƣợc enzyme peptidase phân giải protein tạo thành các peptid gây đắng. Kết quả của quá trình thuỷ phân protein là tạo thành nhiều acid amin tự do
3. Thuỷ phân chất béo
Giống vi khuẩn lên men yaourt cũng có thể phân giải lipid ở mức độ nào đó (đặc biệt đối với các triglyceride mạch ngắn) và sản phẩm phân giải này góp phần có ý nghĩa vào mùi sản phẩm cuối cùng.
4. Các chất khác Thành phần niacin, acid folic gia tăng nhƣng các vitamin khác
nhƣ vitamin B1, B12
, B6, B5bị phân hủy tƣơng đối nhiều.