Mặc dù kefir là một sản phẩm sữa lên men mang lại hệ vi sinh vật có hoạt tính probiotic cao, có giá trị dinh dưỡng và nhiều lợi ích cho sức khỏe, nhưng vấn đề đặt ra trên quy mô công nghiệp sử dụng giống vi sinh vật bằng hạt gặp khó khăn về những yếu tố sau:
Không chủ động được nguồn giống: nguồn giống trong sản xuất công nghiệp rất
quan trọng và đòi hỏi số lượng lớn. Khi ta thực hiện tăng sinh một số lượng lớn hạt để sản xuất ở quy mô lớn đòi hỏi cần phải nhân giống theo cấp và thời gian nhân giống lâu dài. Nếu quá trình nhân giống bị ảnh hưởng thì cả quy trình sản xuất sẽ ảnh hưởng theo.
Vấn đề tạp nhiễm dễ xảy ra với hạt và rất khó để kiểm soát.
Dưới điều kiện khuấy đảo, hệ vi sinh vật trong hạt có khả năng bị thoái hóa.
Điều kiện lên men thể tích lớn và có khuấy đảo sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật trong hạt, dẫn đến sản phẩm có thể không ổn định trong quá trình sản xuất.
Ngoài ra, việc nhân giống bằng hạt sẽ ảnh hưởng đến tính kinh tế về mặt sản xuất.
Chính vì vậy, người ta đã nghiên cứu đưa sản xuất kefir lên quy mô công nghiệp bằng cách sử dụng các chế phẩm giống.
Hiện nay, nhiều phương pháp để sản xuất men khô thay thế cho sử dụng men ướt gặp
nhiều khó khăn đã được khảo sát như đông khô (freeze-drying), sấy phun (spray-drying),
và sấy tầng sôi. Trên thế giới hiện nay người ta rất quan tâm đến giống đông khô và sấy phun vì giống sẽ cho hiệu quả cao và thời gian bảo quản lâu dài. Tuy nhiên, việc sử dụng các chất sinh hàn trong trường hợp đông khô, điều đó làm giảm khả năng sống của tế bào. Việc tránh chất sinh hàn sẽ làm giảm đáng kể chi phí trong sản xuất công nghiệp, và quan trọng hơn là hoàn toàn tránh được mối nguy từ chất sinh hàn thừa còn sót lại có thể làm
làm giảm chất lượng sản phẩm. Sử dụng phương pháp sấy phun có thể cho kết quả ổn
định đối với một số loài vi sinh vật. Tuy nhiên, việc sử dụng nhiệt độ cao trong suốt quá trình đòi hỏi tính chịu nhiệt tự nhiên của vi sinh vật.
157
Bên cạnh đó, kỹ thuật cố định tế bào cho kết quả làm tăng khả năng sống sót và hoạt
tính xúc tác sinh học trong suốt thời gian đông khô, chế biến và lưu trữ. Thêm vào đó, việc cố định tế bào làm tăng khả năng sống sót của vi khuẩn probiotic trong hệ thống dạ dày và đường ruột.
Do vậy, gần đây, sản xuất các chế phẩm cố định được làm khô bằng nhiệt thường được sử dụng rất có hiệu quả, các chế phẩm cố định này cho hiệu quả tỉ lệ sống sót cao trong suốt quá trình bảo quản, trong khi công nghệ mới đạt được chi phí thấp và không đòi hỏi sử dụng các chất phụ gia, đặc biệt là chất sinh hàn.
Trong những nghiên cứu hiện nay, việc sản xuất chế phẩm kefir cố định khô, có thể
được sử dụng bởi các ngành công nghiệp, thu hút được nhiều quan tâm. Do đó, việc cố định kefir trên casein và làm khô chế phẩm cố định đã được nghiên cứu. Dữ liệu cho thấy khả năng sống sót của tế bào và hiệu quả lên men của chế phẩm kefir cố định trên casein sau quá trình làm khô và bảo quản.
158
KẾT LUẬN
Kefir là một sản phẩm thức uống lên men phổ biến trên thế giới. Kefir khác với các sản phẩm sữa lên men khác ở chỗ nó được lên men bởi một hệ vi sinh vật cộng sinh trong một phức hệ polysaccharide và protein. Hệ vi sinh vật cộng sinh này bao gồm vi khuẩn lactic,
nấm men và đôi khi có cả vi khuẩn acetobacter. Hệ vi sinh vật trong hạt kefir đã được rất
nhiều các nhà nghiên cứu quan tâm bởi vì hoạt tính probiotic cao của chúng. Ngày nay, với các phương pháp định danh hiện đại như PCR-DGGE, việc xác định hệ vi sinh vật của hạt kefir trở nên chính xác và nhanh chóng hơn các phương pháp truyền thống. Trong giới hạn của đồ án đã khảo sát các nghiên cứu sử dụng phương pháp PCR-DGGE nhằm xác định hệ vi khuẩn va nấm men trong hạt kefir.
Với việc xác định hệ vi khuẩn và nấm men trong hạt kefir và mật độ của chúng trong
hạt, đồ án cũng đã đề cập đến nghiên cứu cố định hệ vi khuẩn và hệ nấm men trong gel
alginate với mục đích bước đầu tái tạo hạt kefir. Chế phẩm cố định tuy vẫn chưa giữ toàn
vẹn được mối quan hệ cộng sinh giữa hệ vi khuẩn và hệ nấm men nhưng cũng đã đạt
được những phẩm chất đáng kể so với các nghiên cứu cố định từng loài vi sinh vật riêng biệt. Đặc biệt, chế phẩm cố định cho thấy tính ổn định của hệ vi sinh vật trong hạt gel qua nhiều chu kỳ lên men liên tiếp nhau. Từ đó cho thấy có khả năng đưa chế phẩm cố định
thay thế các chế phẩm vi sinh vật tự do trong quá trình lên men kefir ở quy mô công
nghiệp hiện nay. Tuy vậy, vấn đề được đặt ra là phải tiến hành cố định cả hệ vi sinh vật
trong hạt kefir trên cùng một chất mang để có thể đảm bảo toàn vẹn mối quan hệ cộng
sinh giữa chúng. Từ đó ta mới có thể nâng cao hơn nữa phẩm chất của sản phẩm kefir
công nghiệp. Đồng thời đồ án cũng đã quan tâm đến hướng nghiên cứu cố định hệ vi sinh vật trong hạt kefir trên chất mang cellulose khử lignin để lên men dịch whey.
Hệ nấm men trong hạt kefir ít được quan tâm so với hệ vi khuẩn lactic. Tuy vậy, từ các
kết quả định danh cho thấy trong hạt kefir có chứa cả nấm men có khả năng lên men
lactose. Từ đó, người ta chú ý đến việc sử dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir ứng dụng
vào quá trình xử lý dịch whey, vốn là chất thải của ngành công nghiệp phô mai và casein. Dịch whey qua quá trình lên men bởi hệ vi sinh vật trong hạt kefir có thể tạo ra các sản phẩm như cồn nhiên liệu, thức uống lên men, cồn thực phẩm… Trong phạm vi giới hạn, đồ án chỉ quan tâm chủ yếu đến vấn đề nghiên cứu thức uống lên men từ whey ở các mảng như: khảo sát phương pháp lên men whey phù hợp nhất là sử dụng sinh khối kefir
159
dạng viên, khảo sát ảnh hưởng hoạt hóa của dịch chiết nho đen lên tốc độ phản ứng lên
men whey, khảo sát khả năng nâng cao nồng độ cồn thu được bằng cách bổ sung mật rỉ đường vào dịch whey cũng như khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH, tính ổn định của quá trình lên men qua nhiều chu kỳ. Đặc biệt, đồ án cũng đề cập tói nghiên cứu tối ưu
thành công quá trình lên men ở quy mô công nghiệp. Tuy vậy, sản phẩm thức uống lên
men vẫn còn nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu như vấn để cảm quan của sản phẩm không được đánh giá cao, bổ sung các polysaccharide và hệ whey-sữa lên men nhằm nâng cao giá trị cảm quan đồng thời ổn định cấu trúc của sản phẩm.
Ngoài ra, đồ án cũng đã tìm hiểu một số hướng ứng dụng khác của hạt kefir như: nghiên cứu dòng sản phẩm kefir bổ sung trái cây, sử dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir để lên men các nguồn nguyên liệu khác, sản xuất protein đơn bào (SCP), phân lập chủng vi sinh vật trong hạt kefir có hoạt tính bacteriocin và lên men thu nhận bacST8KF, ứng dụng hệ vi sinh vật trong hạt kefir trong sản xuất bánh mì và phô mai, và nghiên cứu sản xuất ra các chế phẩm giống.
Như vậy, với nhiều nỗ lực nghiên cứu đã và đang được thực hiện, các nhà khoa học trong và ngoài nước mong muốn khai thác hơn nữa hệ vi sinh vật đa dạng trong hạt kefir nhằm ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
160
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TRONG NƯỚC
[1]. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty, 2002. Vi sinh vật học. Nhà
xuất bản Giáo Dục.
[2]. Nguyễn Thị Lâm Đoàn, Trần Thị Bích Phượng, 2008. Tìm hiểu ảnh hưởng của một
số điều kiện sản xuất kefir có bổ sung dâu tây. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 4:353- 358.
[3]. Nguyễn Đức Lượng, 2006. Công nghệ vi sinh – Tập 2: Vi sinh vật học công nghiệp.
Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh.
[4]. Nguyễn Đức Lượng, Phạm Thị Huyền, Lê Thị Thủy Tiên, Huỳnh Ngọc Oanh, Cao Cường, 2007. Công nghệ gen. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp HCM.
[5]. Lê Văn Việt Mẫn, 2004. Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa - tập 1. Nhà xuất
bản Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh.
[6]. Lâm Xuân Thanh 2006. Giáo trình công nghệ các sản phẩm sữa. Nhà xuất bản Khoa
học và Kĩ Thuật.
[7]. Quyền Đình Thi, Nông Văn Hải. Công nghệ sinh học – Tập II: Những kỹ thuật PCR
và ứng dụng trong phân tích DNA.
[8]. Quách Đức Tính, 2010. Tìm hiểu hệ vi sinh vật trong hạt kefir, ứng dụng và đa dạng hóa sản phẩm. LVTN, Đại học Bách Khoa TP.HCM.
TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI
[9]. Adams, M.R., Moss, M.O., 2000. Food Microbiology – Second Edition. Royal Society of Chemistry.
[10]. Adnan, T., 2006. Fermented milk. Blackwell Publishing.
[11]. Athanasios, A.K., Ilias, A., Argyro, B., Costas, P., Maria, K., Nikolaos, A., Georgios, B., 2007. Kefir-yeast technology: Industrial scale-up of alcoholic fermentation
161 of whey, promoted by raisin extracts, using kefir-yeast granular biomass. Enzyme and Microbial Technology, 41:576-582.
[12]. Athasasiadis, I., Boskou, D., Kanellaki, M., Koutinas, A.A., Effect of carbohydrate subtracte on fermentation by kefir yeast supported on delignified cellulosic materials. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49:658-663.
[13]. Athasasiadis, I., Boskou, D., Kiosseoglou, V., Koutinas, A.A., 2002. Whey liquid waste of the dairy industry as raw material for potable alcohol production by kefir granules. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50:7231-7234.
[14]. Athasasiadis, I., Paraskevopoulou, A., Blekas, G., Kiosseoglou, V., 2004. Development of a novel whey beverage by fermentation with kefir granules. Effect of various treatments. Biotechnology Prog., 20:1091-1095.
[15]. Cais-Sokolinska, D., Dankow, R., Pikul, J., 2008. Physicochemical and sensory characteristics of sheep kefir during storage. Acta Sci. Pol., Techol. Aliment, 7:63-73.
[16]. Chen, H.C., Wang, S.Y., Chen, M.J., 2008. Microbiology study of lactic acid bacteria in kefir grains by culture-dependent and culture-independent methods, Food Microbiology, 25:492-501.
[17]. Chen, H.C., Wang, S.Y., Chen, M.J., Liu, J.R., Lin, Y.C., 2008. Identification of yeasts and evaluation of their distribution in Taiwaness kefir and Viili Starters. Journal Dairy Science, 91:3798-3805.
[18]. Chen, T.H., Wang, S.Y., Chen, K.N., Liu, J.R., Chen, M.J., 2009. Microbiology and chemical properties of kefir manufactured by entrapped microorganisms isolated from kefir grains, American Dairy Science Association, 92:3002-3013.
[19]. Dimitrellou, D., Tsaousi, K., 2008. Fermentation efficiency of thermally dried immobilized kefir on casein as starter culture, Process Biochemistry, 43:1323–1329.
[20]. Dogan, M., 2010. Rheological behaviour and physicochemical properties of kefir with honey. Journal of Consumer Protection and Food Safety.
162 [22]. Ercolini, D., 2004. PCR-DGGE fingerprinting: novel stratergies for detection of microbes in food, Journal of Microbiological Methods, 56:297-314.
[23]. Farnworth, E.R., 2005. Kefir – a complex probiotic, Food Science and Technology Bulletin: Funtional Foods, 2:1-17.
[24]. Farnworth, E.R., 2008. Handbook of fermented functional food. CRC Press – Taylor and Francis Group.
[25]. Frengova, G.I., 2002. Exopolysaccharide produced by lactic acid bacteria of kefir grains, Z.Naturforsch, 57:805-810.
[26]. Gobbetti, M., Rossi, J., 1994. Batchwise Fermentation with Ca-alginate Immobilized Multistater Cell for Kefir Production. Dairy Journal, 4:237-249.
[27]. Gösta, B., 1995. Dairy Processing Handbook. Tetra Pak Processing Systems AB.
[28]. Isabelle, M., Normand, R., Byong, L., Farnworth, E.R., 2006. Polyphasic characterization of the lactic acid bacteria in kefir, Systematic and Applied Microbiology, 29:59-68.
[29]. Katechaki, E., Panas, P., 2009. Thermally-dried free and immobilized kefir cells as starter culture in hard-type cheese production. Bioresource Technology, 100:3618–3624.
[30]. Katechaki, E., Panas, P., Papti, K., Kandilogiannakis, L., Koutinas, A.A., 2008.Production of Hard-Type Cheese Using Free or Immobilized Freeze-Dried Kefir Cells as a Starter Culture. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56:5316-5323.
[31]. Kooiman, P., 1967. The chemical structure of kefirian, the water-soluble polysaccharide of the kefir grains. Carbohyd. Res., 7:200-211.
[32]. Kourkoutas, Y., Psarianos, C., Koutinas, A.A., Kanellaki, M., Banat, I.M., Marchant, R., 2002. Continuous whey fermentation using kefir yeast Immobilized on deligntied cellulosic material. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50:2543-2547.
[33]. Koutinas, A.A., Athanasiadis, I.A., Bekatorou, A., Iconomopoulou, M., Blekas, G., 2004. Kefir yeast technology: Scale-up in SCP production using milk whey. Biotechnology and Bioengineering, 89:788-796.
163 [34]. Liu, J.R., Lin, C.W., 2000. Production of kefir from soymilk with or without added glucose, lactose or sucrose. Food Microbiology and Safety, 65:716-719.
[35]. Lütfiye, Y., Tülay, O.Y., Arzu, A.B., 2006. The sensory characteristics of Berry- flavoured kefir, Czech Journal Food Science, 24:26-32.
[36]. Marina, A.G., 2008. Characterization of homofermentative lactobacilli isolated from kefir grains: potential use as probiotic, Journal of Dairy Research, 75:211-217.
[37]. Mee, Y.L., 2007. Anti-inflammatory and anti-allergic effects of kefir in a mouse asthma model, Immunobiology, 212:647–654.
[38]. Meriem, B., Consolate, N., Bo, J., (2010), Effects of fermentation conditions and homogenization pressure on the rheological properties of Kefir, Food Science and Technology, 43, 1180-1184.
[39]. Narvhus, J. A.., Tendekayi, H.G., 2003. The role of interaction between yeasts and lactic acid bacteria on african fermented milks, International Journal of Food Microbiology, 86:51-60.
[40]. Ok, K.K., 2008. Inhibitory Effect of Kefiran on Ovalbumin-induced Lung Inflammation in a Murine Model of Asthma, Arch Pharm Res, 31:1590-1596.
[41]. Pablo, A., 2007. Interaction between dairy yeasts and lactic acid bacteria strains during milk fermentation, Food Control, 19:62-70.
[42]. Paraskevopoulou, A., Athanasiadis, I., Blekas, G., Koutinas, A.A., Kanellaki, M., Kiosseoglou., 2003. Influence of polysaccharide addition on stability of cheese whey kefir-milk mixture. Food Hydrocolloids, 17:615-620.
[43]. Paraskevopoulou, A., Athanasiadis, I., Kanellaki, M., Bekatorou, A., Blekas, G., Kiosseoglou, V., 2003. Functional properties os single cell protein produced by kefir microflora. Food Reasearch International, 36:431-438.
[44]. Powell, J.E., Witthuhn, R.C., Todorov, S.D., Dicks, L.M.T., 2007. Characterization of bacteriocin ST8KF produced by a kefir isolate Lactobacillus plantarum ST8KF. International Dairy Journal, 17:190-198.
164 [45]. Prakitchaiwattana, C.J., Fleet, G.H., Heard, G.M., 2004. Application and evaluation of denaturing gradient gel electrophoresis to analyse the yeast ecology of wine grapes. FEMS Yeast Res, 4:865–877.
[46]. Rea, M.C; Lennartsson, T; Pdillon; Drian, F.D, (1996), Irish kefir-like grain: their structure, Microbial composition and fermentation kinetics, Journal of Applied Bacteriology, 81, 83-94.
[47]. Robert, W.H., 2006. Microbiology and Technology of Fermented Foods. Blackwell Publishing.
[48]. Rodrigues, K.L., Carvalho, J.C.T., Schneedorf, J.M., 2005. Anti-inflammatory properties of kefir and its polysaccharide extract. Inflammopharmacology, 13:485–492.
[49]. Ronald, M.A., 2010. Handbook of microbiological media – Fourth Edition. CRC Press Publishing.
[50]. Salminen, S., Bouley, C., Ruault, M.C.B., 1998. Functional food science and gastrointestinal physiology and function. Brazil Journal of Nutrition, 80:147-171.
[51]. Semih, O., Oz-em, C., 2003. Kefir: a probiotic dairy-composition, nutritional and therapeutic aspects; Pakistan Journal of Nutrition, 2:54-59.
[52]. Smithers, G.W., 2008. Whey and whey protein – from ‘gutter to gold’. International Dairy Journal, 18:695-704.
[53]. Stepaniak, L., Fetlinski, A., 2004. Fermented milks kefir. Encyclopedia of Dairy Sciences, 2:1049-1054.
[54]. Toba, T., Arihara, K., Adachi, S., 1989. Distribution of microoganism with particular reference to encapsulated bacteria in kefir grains. International Journal of Food Microbiology, 10:219 -224.
[55]. Witthuhn, R.C., Cilliers, A., Britz, T.J., 2005. Evaluation of different preservation techniques on the storage potential of Kefir grains. Journal of Dairy Research, 72:125- 128.
165 [56]. Zhou, J., Liu, X., Jiang, H., Dong, M., 2009. Analysis of the microflora in Tibetan kefir grains using denaturing gradient gel electrophoresis. Food Microbiology 26:770- 775.
TÀI LIỆU INTERNET
[57]. http://en.wikipedia.org/wiki/Kefir [58]. http://www.kefir.net/ [59]. http://www.raw-milk-facts.com/images/KefirPic.jpg [60].http://vietsciences.free.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/kythuatbaoquanvisinhvat.htm [61]. http://www.vinamilk.com.vn/home.asp?vinamilk=vn [62].http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/Protein_LALBA_PDB _1a4v.png/800px-Protein_LALBA_PDB_1a4v.png [63]. http://www.pnas.org/content/105/17/6296/F1.large.jpg [64].http://en.wikipedia.org/wiki/Soy_milk