2. LÊN MEN:
2.2.1. Lên men tĩnh:
Tất cả cơ chất và giống ựược trộn chung trong thiết bị lên men. Thiết bị lên men có ựiều chỉnh nhiệt ựộ và pH ựể tạo nên ựiều kiện tối ưu cho quá trình lên men. Khi ựã ựạt ựược nồng ựộ probiotic cần thiết, quá trình sản xuất dừng lại ựể thu nhận tế bào rồi lại tiếp tục quá trình lên men. Tùy thuộc vào số lượng tế bào cần thiết, thùng lên men có thể lớn khoảng 10000 lắt.
Trong lên men tĩnh, quá trình ựiều khiển pH rất quan trọng vì pH sẽ liên tục thay ựổi do lượng acid của Lactobacilli sản sinh ra. pH thấp là một trong những nguyên nhân chắnh ức chế sự phát triển của Lactobacilli. Do ựó, bằng cách ựiều chỉnh pH, lượng sinh khối thu ựược sẽ cao hơn. Khi vi khuẩn ựược nuôi cấy trong ựiều kiện có ựiều chỉnh pH, tốc ựộ acid hóa thấp hơn trong ựiều kiện không ựiều chỉnh pH. điều này làm giảm lượng giống cấy cũng như thời gian lên men (Savoie và cộng sự, 2007). Trong quá trình lên men tĩnh, người ta có thể kiểm soát pH bằng cách sử dụng base (ammonium hay sodium hydroxide) hay sử dụng một hệ ựệm thắch hợp (N- Tris(hydroxymethyl)methyl-3-aminopropanesulfonic acid (TAPS) hay ựệm phosphate) (tài liệu: prebiotics and probiotic Technology). Mục tiêu của việc ựiều khiển pH là giữ cho pH của môi trường nuôi cấy luôn trên 5. Có 2 cách tiếp cận trong việc ựiều chỉnh pH: ựiều chỉnh pH ngoài và ựiều chỉnh pH trong.
điều chỉnh pH ngoài:
điều chỉnh pH ngoài là việc bổ sung thêm các chất trung hòa vào môi trường nuôi cấy bằng thủ công hay cơ giới hóa. Có thể bổ sung chất trung hòa acid một hay nhiều lần.
− Trường hợp chỉ bổ sung một lần: pH của môi trường ựược phép giảm xuống tới xấp xỉ 5, sau ựó, NaOH hoặc KOH ựược thêm vào ựể ựạt pH từ 6.5 Ờ 7 (Limsowtin và cộng sự, 1980). Canh trường ựược ủ thêm 2 tiếng nữa trươc khi làm nguội.
− Trường hợp bổ sung nhiều lần: sử dụng hệ thống cơ học bao gồm ựiện cực pH ựược lắp vào ựáy của tank lên men, một bơm ựể thêm ammonia vào tank, và một bộ ựiều khiển. Khi pH môi trường hạ xuống dưới 5.8 Ờ 6.2, bộ ựiều khiển sẽ kắch hoạt bơm bơm ammonia vào tank cho ựến khi ựạt pH thắch hợp, thường là 6 Ờ 6.2. Khi sự tạo thành acid bị dừng lại vì hết cơ chất lactose, canh trường sẽ ựược làm nguội (Thunell, 1988).
điều chỉnh pH ngoài có sự tiện lợi hơn ựó là nồng ựộ phosphate cho vào không ựòi hỏi quá cao ựể ức chế ựược thể thực khuẩn vì Ca ắt hòa tan ở pH cao hơn. Một nhược ựiểm ựó là pH cao hơn cho phép sự sinh trưởng của các vi khuẩn ựường ruột khác giống cần nuôi cấy sinh trưởng thậm chắ nếu lactose ựã ựược tháo ra hết (Thunell, 1988). Vì thế một một thống vệ sinh ở mức ựộ cao ựược ựòi hỏi ựể bổ sung thêm vào
66
hệ thống này. Hệ thống ựiều chỉnh pH ngoài có thể sản xuất giống gấp 10 lần nồng ựộ tế bào so với môi trường sử dụng phosphate làm chất ựệm (Thunell, 1988). Và những tế bào này cũng khỏe mạnh hơn, tức là chúng không bị tổn thương acid. Kết quả là sẽ tiết kiệm ựược lượng giống cấy và thời gian Ộlàm chắnỢ (ripening time) sữa sẽ giảm xuống. Thêm vào ựó, canh trường giúp sản xuất acid nhanh hơn sau khi cho muối vào (ựối với sản xuất bơ).
điều chỉnh pH trong:
điều chỉnh pH trong mô tả một hệ thống sản xuất canh trường mà trong ựó, một tác nhân trung hòa không hòa tan ựược thêm vào canh trường nuôi cấy. Chất trung hòa này sẽ ựược giải phóng ựáp ứng theo lượng acid tạo thành trong môi trường. Một phương tiện giúp ựiều chỉnh pH trong ựó là sử dụng natri carbonate ựược bao gói trong magie stearate (Whitehead và cộng sự, 1993). Magie stearate sẽ hòa tan tại pH 5.2 Ờ 5.3 và giải phóng ra natri carbonate. Một sự tác ựộng tương tự cũng có ựược khi sử dụng muối ựệm không hòa tan ở pH trên 5.2 (Mermelstein, 1982). Sadine (1996) ựã xem trimagie phosphate là một tác nhân hiệu quả nhất cho mục ựắch này. Người ta cũng sử dụng dung dịch bão hòa muối như CaCO3, chúng sẽ dần dần phân hủy và trung hòa pH.
Môi trường ựiều khiển pH trong có những thuận lợi tương tự như hệ thống ựiều khiển pH ngoài. Thêm vào ựó, cơ chế thêm vào các hợp chất trung hòa cũng không cần phải ựược thiết lập. Tuy nhiên, tank lên men cần phải ựược khuấy ựảo ựể cho các tác nhân trung hòa không hòa tan này có thể lơ lửng ựược trong suốt quá trình lên men. Sự khuấy trộn có thể dẫn ựến sự kết hợp chặt chẽ của oxy một cách hiệu quả vào trong môi trường , kắch thắch sự sản sinh H2O2, ựây là một nhân tố tự ức chế môi trường nuôi cấy (Mayra-Makinen và Bigret, 1993) (tài liệu: Applied Dairy Microbiology, second edition, Revised and Expanded, edited by Elmer H. Marth, James L. Steele)
Một giải pháp khác là sử dụng ựồng thời một vi khuẩn khác ựể làm trung hòa sản phẩm acid tạo thành bởi LAB. McCoy (1992) mô tả một phương pháp là sử dụng vi khuẩn tạo urease nuôi cùng với LAB trong môi trường có bổ sung urea. Khi cả 2 vi khuẩn cùng phát triển, urease thủy phân urea thành ammonia ựể trung hòa acid.