N ồng độ lactate canxium tạo thành.
2.5. Thành tựu công nghệ
Sản xuất acid lactic từ cám gạo
Sản xuất D-acid lactic từ cám gạo. Loài Lactobacillus delbrueckii IFO 3202 cùng với những vi khuẩn có sẵn trong cám gạo sản xuất được lượng 28 kg/m3 acid lactic từ 100 kg/m3 trong 36 giờở 37oC. Hiệu suất của quá trình là 78%. Độ tinh khiết của D-acid lactic sản suất được là 95%.
☺Phương pháp thực hiện :
• Nguyên liệu : Vi khuẩn L. delbrueckii IFO 3202 +Cám gạo đã tách dầu với thành phần là tinh bột và dextrin (46.7%), cellulose và hemicellulose (11.3%), protein (18.4%), lipid (1.4%), tro (10.4%) và các thành phần khác (11.8%)
• Quá trình đường hóa polysaccharides trong cám gạo bằng enzyme
-Sử dụng enzyme amylase thủy phân tinh bột với hoạt tính 20000AUN/g (Một đơn vị AUN tính cho amylase tương ứng với lượng enzyme thủy phân được 1 mg glucose từ 1% tinh bột ở pH=4.5 và 40oC, sau mỗi 10 phút), pH tối ưu và nhiệt độ tối ưu cho amylase là pH=4.5 ở 60-65oC. Sử dụng enzyme cellulase thủy phân cellulose với hoạt tính 30000U/g.
Công Nghệ Sản Xuất Acid Lactic http://www.ebook.edu.vn Trang 44
- Lượng cám gạo sử dụng là 100 kg/m3 trong dung dịch đệm McIlvaine . Hỗn hợp sẽ được đảo trộn với tốc độ 140 vòng/phút ở 37oC trong 48 giờở bình có cánh khuấy.
Quá trình lên men lactic:
Chủng vi khuẩn L. delbrueckii IFO 3202 được cấy vào môi trường chứa 10 kg pepton, 10 kg dịch chiết từ thịt, 5 kg dịch chiết nấm men, 2 kg K2HPO4, 2 kg diammonium hydrogencitrate , 0.2 kg MgSO4.7H2O, 0.05 kg MnSO4.4H2O và 1 kg Tween 80 ứng với mỗi m3. pH đầu được điều chỉnh tương ứng với dd NaOH 4N hay HCl 4 N trước khi hấp tiệt trùng ở 121oC trong 15 phút. Sau đó, bổ sung 100 kg/m3 cám gạo. Chủng vi khuẩn được cấy vào 10cm3 môi trường đã bổ sung glucose. Môi trường được giữ trong 12 giờ thì đạt đến pha sinh trưởng log. Nhiệt độ giữ ở 37oC và pH của môi trường được giữ ở giá trị xác định bằng cách bổ sung dung dịch NaOH 4N.Tiếp theo, dd chứa enzyme amylase và cellulase được thêm sau khi lọc bằng màng lọc membrane kích thước 0.2 μm
☺Kết quả :
-Thủy phân : Sau quá trình thủy phân tinh bột và cellulose trong cám gạo, ta thu được glucose và các disaccharides như maltose, cellobiose… Vi khuẩn lactic sẽ sử dụng những đường này để thực hiện quá trình lên men. Lượng enzyme dùng để thủy phân cám gạo thay đổi trong khoảng 10 g/m3 đến 100 g/m3. Khi dùng hỗn hợp enzyme thì kết quả cao hơn so với chỉ sử dụng riêng amylase hay cellulose, với hỗn hợp 6.7 g/m3 amylase và 3.3 g/m3 cellulase thì lượng đường khử thu được là 28.5 kg/m3.pH=5 là pH tối ưu cho quá trình đường hóa .
- Sự chuyển đồng phân acid lactic bởi vi sinh vật nhiễm vào cám gạo:
Vi sinh vật có sẵn trong cám gạo cũng sinh tổng hợp được acid lactic với tỉ lệ gần bằng so với chủng vi khuẩn L. delbrueckii IFO 3202. Ở pH 4.5-5.0 những chủng này sinh tổng hợp acid nhiều hơn chủng L. delbrueckii IFO 3202, nhưng ở pH=5.5 thì ngược lại. Do đó ,cấy chủng vi khuẩn L. delbrueckii IFO 3202 cùng với những loài vi khuẩn có sẳn trong cám gạo đã tách dầu ở pH=5 và kèm theo hỗn hợp enzyme amylase và cellulase. Acid lactic bắt đầu thu được sau 4 giờ và sau 12 giờ hàm lượng là 26 kg/m3. Sau 36 giờ thì thu được 28 kg/m3 acid lactic với độ tinh khiết là 95%. Hiệu suất của quá trình là 78%, hiệu suất này dựa trên hàm lượng đường hòa tan sau 36 giờ thủy phân cám gạo bằng enzyme amylase và cellulase.
Công Nghệ Sản Xuất Acid Lactic http://www.ebook.edu.vn Trang 45
Tác động của mối quan hệ cộng sinh giữa Lactobacillus bulgaricus 77 và Streptococcus thermophilus 95/2 đến enzyme beta-galactosidase và quá trình sản xuất acid lactic.
S.thermophilus và Lactobacillus bulgaricus đang là những vi sinh vật đầy triển vọng cho quá trình sản xuất enzyme beta-galactosidase và acid lactic .Đây là những chất đóng vai trò thương mại quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Enzyme beta- galactosidase có khả năng được sử dụng để giải quyết những vấn đề liên quan đến việc loại bỏ dịch whey, kết tinh đường lactose và đặc biệt trong trường hợp những người không có khả năng tiếp nhận đường lactose. Với viễn cảnh đó, các mẫu yoghurt truyền thống được thu thập từ vùng núi Toros ở Thổ Nhĩ Kỳđã được sử dụng để phân lập 2 giống S.thermophilus và Lactobacillus
bulgaricus. Trong tiến trình nghiên cứu này, mục đích là phát hiện ra mối quan hệ cộng sinh giữa S.thermophilus 95/2 (St 95/2) và Lactobacillus bulgaricus 77 (Lb77) trong acid lactic, sinh khối và quá trình sản xuất beta-galactosidase bằng hệ phương pháp bề mặt phản ứng. Do đó ảnh hưởng của tỉ số (Lb77 : St95) của 2 loài trên và công thức của môi trường đã được nghiên cứu tỉ mỉ. Kết quả là tỉ số (Lb77 : St95) của 2 loài trên và công thức môi trường có ảnh hưởng rất quan trọng trong đến tất cả các phản ứng (p < 0.01). Hoạt độ enzyme dựđoán được (2.1348 U/mL), lượng acid lactic (22.47 g/L) và sinh khối (52.15 g/L) ởđiều kiện tối ưu nhất rất gần với giá trị thực có được trong thí nghiệm (lần lượt là 2.1265 U/mL, 22.18 g/L và 49.15 g/L) .Điều kiện tối ưu được xác định là kết hợp 2 môi trường này với nhau với tỉ lệ là 3 : 2.6 (Lb77 : St95/2) trong môi trường chứa dịch whey (5%), nước ngâm ngũ cốc (4%), photphat kali (2%) và peptone (2%) ở 43°C trong 8h. Mối quan hệ cộng sinh giữa 2 môi trường này sẽ cung cấp thêm 60% hoạt tính enzyme beta-galactosidase và thêm 72% acid lactic so với kết quảđạt được khi chỉ sử dụng Lb77. Cũng tương tự như vậy, mối quan hệ cộng sinh này đã cung cấp thêm 10% hoạt độ của enzyme beta-galactosidase và 74% acid lactic khi chỉ sử dụng St95/2. Kết quả là nghiên cứu này đã đem lại một triển vọng mới trong việc sản xuất ra các sản phẩm từ 2 giống này nhờ vào mối quan hệ cộng sinh thay vì chỉ sử dụng một giống vi sinh vật đơn thuần theo cách làm truyền thống.
Một số qui trình sản xuất thực phẩm ứng dụng lên men lactic
¾ Sản xuất sữa chua.
Công Nghệ Sản Xuất Acid Lactic http://www.ebook.edu.vn Trang 46
Phối trộn:Trước tiên cho nước ở nhiệt độ 40 ÷ 45oC vào các nồi nấu, sau đó cho bột sữa gầy, chất ổn định vào khuấy đều cho tan, tạo dung dịch đồng nhất, bột không bị vón cục.
Gia nhiệt:Nâng nhiệt độ dịch sữa ở các nồi nấu lên 550C và giữ nhiệt trong 60 phút tạo điều kiện thuận lợi để casein bột sữa thủy phân, tăng khả năng giữ nước tốt, hạn chế sự tách nước, quện sữa mịn, chắc. Sau đó tiếp tục nâng nhiệt lên 600C rồi cho bơ, đường vào. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 90oC trong 5 phút để thanh trùng dịch sữa nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây hại có trong sữa. Ngoài ra, thanh trùng còn có ý nghĩa làm tăng khả năng hydrat hóa của các casein tạo cho sản phẩm có độ quện tốt, bền và không bị tách nước. Đồng hóa:Sau khi thanh trùng sữa sẽ được làm nguội đến nhiệt độ thích hợp cho đồng hóa và được bơm qua máy đồng hóa. Tại đây với áp suất đồng hóa 200 bar sẽ giảm kích thước các cầu mỡ, phân bố chúng đồng đều trong dịch sữa, tránh hiện tượng nổi lên của các cầu mỡ. đồng thời tăng độ nhớt, tăng chất lượng sữa và các sản phẩm sữa. Tăng độ quánh, sữa mịn và đồng nhất hơn.
Làm nguội: Dịch sữa sau khi đồng hóa sẽ được làm nguội đến nhiệt độ cấy men là (44 ÷ 46)oC, tạo điều kiện nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn lên men lactic hoạt động. Cấy men: Men chứa vi khuẩn lactic được cấy vào bồn ủ với tỷ lệ 3 ÷ 5% và khuấy trong 10 phút. Sau đó để yên tạo điều kiện cho quá trình lên men lactic. Quá trình ủ men kết thúc khi PH của dịch sữa đạt 4,65 ÷ 4,75. kết hợp với khuấy nhẹ để phá vỡ thểđông tụ của sữa. Sau đó giảm nhiệt độ của dịch sữa xuống 250C rồi chuyển đến bồn rót. Từ nhiệt độ lên men 42 ÷ 460C giảm đột ngột xuống 250C sẽ kìm hãm quá trình lên men tiếp tục của vi sinh vật.
¾ Sữa chua Kefir:
Là sản phẩm sữa lên men có lâu đời nhất, phổ biến ở châu Âu. Nguyên liệu dùng để làm sữa chua Kefir là sữa dê, sữa cừu hoặc sữa bò.
Quy trình sản xuất của sữa chua Kefir đơn giản, trước tiên sữa được đồng hóa ở áp suất 175_ 200 bar, rồi được thanh trùng ở 90- 950C trong 5 phút, sau đó được làm nguội đến 260C rồi cho hạt Kefir vào. Hạt có chứa sẵn một số loại vi khuẩn lactic như:
·Streptococcus lactic.
.Lactobacillus caucasicus.
Công Nghệ Sản Xuất Acid Lactic http://www.ebook.edu.vn Trang 47
·Nấm men.
· Vi khuẩn khác như Aerobacter, klebsiella…
Sau khi cho hạt Kefir vào, giữở nhiệt độ 260C và cho lên men từ 12 - 14 giờ, khi pH đạt 4.5 - 4.6 thì làm lạnh nhanh xuống 14 - 160C, giữ một thời gian ở nhiệt độ thấp gọi là thời gian ủ chín. Trong giai đoạn này vi khuẩn lactic không hoạt động nhưng nấm men Kefir lại hoạt động mạnh tạo thành sản phẩm độc đáo có chứa 0.6 - 0.8% rượu, 0.6 - 0.9% acid lactic, và 50% khí CO2
Sản phẩm sữa chua Kefir có trạng thái đồng nhất, độđặc vừa phải, có vị chua và có mùi thơm tự nhiên của men Kefir. Ngoài ra, sản phẩm còn có tính chất bổ dưỡng và chữa bệnh, là loại sản phẩm tiêu biểu cho dạng lên men hỗn hợp.
¾ Sản xuất Bơ:
Là sản phẩm chế biến từ chất béo sữa và có sử dụng lên men lactic. Chất béo được tách khỏi sữa trên cơ sở khác nhau về tỷ trọng giữa sữa và chất béo bằng phương pháp ly tâm. dchất béo = 0, 93 , dsữa = 1, 036.
Chất béo sau khi tách acid và khử trùng Pasteur, để nguội và cấy vi khuẩn lactic thuần khiết để lên men lactic. Sau khi lên men ta thu được bơ chín có vị hơi chua, mùi thơm dễ chịu.
Bơ chín được đánh nhuyễn, nhào cho đồng nhất, tách nước ra khỏi bơ thành phẩm. Tùy theo khẩu vị của từng nước có thể thêm muối ăn vào bơ với tỷ lệ khác nhau tối đa 10%. Sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ lạnh.
¾ Sản xuất Phomai:
Phomai là sản phẩm chế biến từ sữa có sử dụng quá trình lên men lactic. Đây là môt thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu, rất phổ biến và thích hợp khẩu vị người châu Âu, châu Mỹ. Quá trình chế biến phomai gồm những giai đoạn sau:
Giai đoạn lên men sữa, kết tủa casein: Sữa sau khi đã thanh trùng Pasteur ở 85 - 950C từ 15 - 20 phút, dùng chế phẩm men Renin và vi khuẩn lactic để kết tủa sữa. Vi khuẩn lactic lên men sinh ra acid lactic, làm giảm pH môi trường tạo điều kiện thuận lợi để casein kết tủa và emzym Renin giúp cho giúp cho sự kết tủa cazein tốt hơn, cazein lắng xuống và thu được Phomai. Ngoài tác dụng kết tủa, Renin còn thủy phân một phần cazein thành pepton, acid amin…
Công Nghệ Sản Xuất Acid Lactic http://www.ebook.edu.vn Trang 48
Giai đoạn ép nén tách huyết thanh: Phần casein kết tủa được ép từ 20 ÷ 24 giờ, ở nhiệt độ 35 ÷ 500C và tiếp tục lên men. Sau khi ép huyết thanh ra khỏi cục sữa kết tủa, số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong 1g Phomai tăng lên. Phomai lúc này có thành phần chủ yếu là casein và lipid. Huyết thanh sữa bị loại ra chứa lactoza, lactalbumin, lactoglobulin…
Giai đoạn muối Phomai: Khối Phomai sau khi tách huyết thanh sẽ cho vào bể nước muối nồng độ 24% ngâm trong vài ngày để tăng vị mặn, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phomai và kìm hãm vi sinh vật có hại phát triển chủ yếu là trực khuẩn đường ruột. Giai đoạn ủ chín: Sau khi muối xong, khối Phomai được chuyển vào hầm lên men ở nhiệt độ 50 ÷ 570C, độ ẩm 80 ÷ 90%. Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza đã bị tách hầu hết trong giai đoạn ép nén. Trong khối phomai, vi khuẩn Propionic hoạt động mạnh, lên men lactic thành acid propionic, acid axetic và CO2. Cả hai acid này làm cho Phomai có vị chua, hăng đặc biệt. Sự lên men propionic sẽ kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng. Giai đoạn này gọi là quá trình ủ chín.Tuy vậy, quá trình ủ chín Phomai vẫn được tiếp tục một thời gian nữa cho Phomai hoàn toàn chín. Trong thời gian này cazein tiếp tục được phân giải thành đạm dưới tác dụng của enzym Renin và vi khuẩn lactic. Khi Phomai chín thì 2/3 cazein được phân giải thành pepton, acid amin và một ít NH3.
Phomai được bảo quản lạnh, bao gói bằng một số vật liệu thích hợp, cách ẩm và chống oxy hóa tốt để sử dụng lâu dài và cận chuyển đi xa.