Vi khuẩn Nấm men Nhóm Leuconostoc L. dextranicum L. mesenteroides L. kefir Nhóm Lactococcus
L. lactissubsp. Lactis biovar diacetylactis L. lactissubspcremoris L. filant Nhóm Lactobacillus L. caucasicus L. brevis L. kefir L. casei L. plantarum L. aciddophilus L. kefiranofaciens L. helveticussubsp. Jugurti L. lactissubsp. Lactis L. rhamnosus L. fermentum L. paracasei L. parakeffir L. viridescens
L. delbrueckii subsp. Bulgaricus
Nhóm Streptococcus S. thermophilus S. lactis S. filant S.cremoris Nhóm Acetobacter A.casein A.rasens Nhóm Kluyverromyces K. lactis
K. marxianus var. marxianus K. fragilis Nhóm Candida C. kefir C. holmii C. friedrichii C. valida C. pseudotropicalis Nhóm Saccharomyces S. cerevisiae S. exiguous S. globus S. dairensis S. unispores S. florentinus Nhóm Torulaspora T. delbrueckii
Kefir hay còn được gọi là nấm sữa là hỗn hợp cộng sinh giữa các chủng vi khuẩn lactic và nấm men. Các hạt kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng khơng ổn định và thường kết thành chùm với nhau với đường kính trung bình 0,3 -
2 cm. Hạt kefir là phức hệ vi sinh vật gắn với nhau bởi các polysaccharide. Thành phần hợp thành hạt kefir là phức protein polysachharide béo, protein và carbohydrate.
Phần ngoài của hạt kefir tập trung các tế bào vi khuẩn lactic, cịn phía trong trung tâm thì nấm men là chủ yếu. Ở vùng đệm, tỷ lệ vi khuẩn và nấm men thay đổi phụ thuộc vào khoảng cách tới bề mặt hạt kefir.
Nhóm vi khuẩn lactic Lactobacillus chiếm khoảng 65 - 80% tổng số vi sinh vật trong hạt kefir. Chúng gồm các lồi ưa ấm và ưa nhiệt, có thể thực hiện q trình lên men lactic theo cơ chế đồng hình và dị hình.
Kefir là kết quả của q trình cộng sinh giữa các vi sinh vật có lợi là vi khuẩn lactic và nấm men. Nó giống như probiotic, giúp cân bằng hệ vi sinh vật trong đường tiêu hóa, giúp việc tiêu hóa trở lên dễ dàng.
Xuất phát từ sản phẩm sữa kefir lên men bởi vi khuẩn lactic và nấm men, các nhà nghiên cứu đã phân lập được các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp exopolysaccharide, có kích thước phân tử tới hơn một triệu đơn vị đường glucose và galactose, từ nguồn ngũ cốc. Exopolysaccharide, có nhiều ứng dụng tốt, được sử dụng như dạng dược phẩm hoặc thực phẩm chức năng.
1.3.2. Vai trò của khuẩn lactic trong hạt nấm kefir
Sữa được lên men chủ yếu là khu hệ vi khuẩn lactic và men sữa (Kefir). Dưới tác động của nhóm vi sinh vật này, đường lactose của sữa sẽ được chuyển hóa thành axit lactic và một lượng nhỏ rượu ethanol (nếu sử dụng men sữa). Cịn protein trong sữa thì bị pepton hóa, sau đó chuyển thành các amino axit – những sản phẩm dễ tiêu hóa [23].
Thành phần mơi trường có ảnh hưởng đến hình dạng tế bào (thường ở dạng hình cầu, hình que). Trong mơi trường có hàm lượng rượu cao làm tế bào dài ra. Rượu etylic cịn có tác dụng kìm hãm sự phân chia tế bào mạnh hơn so với sự sinh trưởng của vi khuẩn. Vi khuẩn lactic là thể kị khí, nhưng ở điều kiện hiếu khí chúng
vẫn sống và hoạt động kém [31][32]. Một số vi khuẩn lactic điển hình ảnh hưởng đến quá trình lên men ở sữa:
Giống Streptocucus lactis có tế bào hình trịn hoặc hình ovan đường kính
khoảng 0.5- 1 µm, sắp xếp riêng biệt, cặp đơi hoặc thành chuỗi dài. Vi khuẩn này phát triển tốt trong môi trường sữa và một số môi trường pha chế từ sữa, trong khi lại phát triển kém trong môi trường nước thịt pepone. Đây là loại vi khuẩn hiếu khí tùy tiện nên có thể phát triển sâu trong thạch và cho khuẩn lạc hình cây có nhánh. Đặc điểm sinh hóa quan trọng là lên men glucose, lactose, maltose, galactose, dextrin, không lên men saccharose. Vì vậy, Streptococus lactis đóng vai trị quan trọng trong công việc chế biến sữa chua. Phát triển tốt ở nhiệt độ 30°C - 35°C, ở nhiệt độ này vi khuẩn gây đông tụ sữa chua 10- 12 giờ, độ axit giới hạn do
Streptococus lactis tạo nên thường dao động trong khoảng 110 - 120°T, mặc dù có
những chủng yếu chỉ tạo khoảng 90- 100°T. Sữa được lên men chua bởi
Streptococus lactis ln có hương vị đặc trưng của sản phẩm sữa chua.
Giống Betabacteriu phát triển trên môi trường thạch tạo những khuẩn lạc giống như khuẩn lạc trực khuẩn lactic ưa nhiệt. Khi phát triển trong sữa, vi khuẩn này cho ít axit, nếu cho dịch tự phân nấm men vào môi trường, vi khuẩn này phát triển hẳn lên, đường sữa bị lên men vởi vi khuẩn này khơng chỉ tạo thành axit lactic mà cịn tạo nhiều axit dễ bay hơi. Trong sữa thường có hai loại chính là Betabacterium causasium và Betabacterium breve.
Giống Leuconostoc là nhóm gồm những vi khuẩn lên men lactic điển hình.
Chúng có dạng hình cầu đường kính từ 0.5- 0.8 µm và chiều dài khoảng 1.6 µm, nhưng trong mơi trường axit chúng chọn ở hai đầu và dài ra sinh ra lượng axit có hạn vì thế khơng làm đơng tụ sữa. Trái lại, chúng hình thành từ các đường, acetyl metyl cacbonyl hoặc acetoin làm cho bơ thơm. Loại vi khuẩn điển hình này là
Leuconostoc citrovosium được ứng dụng trong sản xuất bơ.
Giống Lactobacillus có dạng hình que. Đây là loại vi khuẩn lactic phổ biến
Chẳng hạn Lactobacillus plantarum có hình dạnh que kích thước từ 0.7- 1.1 µm đến 3- 8 µm, sắp xếp thành chuỗi hoặc đứng riêng lẻ (Pederson, 1936), trong khi
Lactobacillus casei có dạng hình que ngắn hoặc hình que dài, tế bào hình que mảnh,
đơi khi hơi cong, sắp xếp thành cặp hay chuỗi.
Tất cả sự khác nhau về hình thái tế bào này phụ thuộc vào môi trường nuôi cấy. Chiều dài tế bào thay đổi phụ thuộc rất lớn vào thành phần môi trường nuôi cấy, sự có mặt của oxy cũng như điều kiện nuôi cấy.
1.4. Exoplolysaccharide và những hiểu biết chung về Kefiran 1.4.1. Exopolysaccharide 1.4.1. Exopolysaccharide
Exopolysaccharide là một polymer có phân tử lượng lớn bao gồm các gốc đường, được tiết ra môi trường xung quanh trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Chúng tổng hợp một phổ rộng các polysaccharite đa chức năng bao gồm các polysaccharite nội bào, polysaccharide cấu trúc và polysaccharide ngoại bào hoặc exopolysaccharide (EPS) [28], [32].
Exopolysaccharide nói chung bao gồm các monosaccharide và một số nhóm các carbonhydrate (như acetate, pyruvate, succunate và phosphate) [27]. Với những đặc tính đa dạng bởi sự kết hợp khác nhau giữa các gốc đường, exopolysaccharite đã được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác. Các sản phẩm EPS do vi khuẩn tổng hợp qua quá trình đồng hóa có trạng thái dạng gôm keo hiện nay đang được đưa vào sử dụng trong kỹ thuật làm biofilm. Việc tìm ra ngày càng nhiều hơn, phát triển mạnh hơn các sản phẩm có nguồn gốc từ EPS vi khuẩn đang trở thành cấp thiết đối với nhiều ngành công nghiệp mới.
1.4.2. Chức năng và các dạng đặc trưng của EPS
Những lợi ích mà EPS do vi khuẩn lactic dản sinh ra đã được thừa nhận và chứng minh là tốt cho sức khỏe đối tượng sử dụng. Tác dụng rõ rệt của EPS thể
hiện qua việc tạo thành một lớp vỏ bao bọc bên ngoài chống lại khả năng xâm nhiễm và sinh bệnh của vi khuẩn.