Lên men lactic là một trong những quá trình công nghệ phát triển từ lâu đời và được con người ứng dụng sớm nhất trong bảo quản và chế biến thực phẩm (sữa lên men, thịt lên men, rau lên men, các sản phẩm đồ uống) cũng như trong nhiều lĩnh vực khác như y dược, hoá chất và chăn nuôi.
Quá trình tạo ra các acid, chủ yếu là acid lactic là tác nhân chủ yếu trong việc sử dụng lên men lactic. Các chủng lactic có mặt trong sản phẩm sẽ làm thay đổi các tính chất cảm quan và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Các sản phẩm sinh ra trong quá trình lên men sẽ ức chế sự hoạt động của đa số các vi sinh vật gây thối khác, do đó làm tăng tính an toàn và kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm. Các loài vi khuẩn lactic bao gồm: Lactococcus, Leuconostoc,
Bifidobacterium, Carnobacterium, Enterococcus, Sporolactobacillus [22].
Lên men lactic được thực hiện trong điều kiện có mặt của hệ vi khuẩn lactic và nguồn cơ chất là cacbonhydrate như: Saccharose, glucose, fructose, tinh bột ngô, tinh bột sắn…kết quả là trong điều kiện thích hợp cho sự hoạt động của
vi khuẩn lactic sẽ tạo ra acid lactic và một số loại protease (Rao và cộng sự, 2000). Acid lactic sẽ làm hạ pH và ức chế sự hoạt động của các vi sinh vật gây thối rữa. Thành phần canxicacbonat trong vỏ tôm sẽ tác dụng với acid lactic để tạo ra lactatcanxi ở dạng không hoà tan. P hản ứng này gần tương tự như quá trình khử khoáng bởi HCl trong phương pháp hoá học. Sơ đồ của phản ứng như sau:
CaCO3 + 2CH3CHOHCOOH (CH3CHOHCOO)2Ca + H2O + CO2 Đồng thời trong quá trình này protein cũng bị hoá lỏng do hệ enzyme có sẵn trong nguyên liệu và do vi khuẩn lactic sinh ra [34], [22].
Trong quá trình lên men lactic ở giai đoạn đầu vi khuẩn lactic và vi khuẩn khác đều hoạt động, số lượng vi khuẩn lactic chiếm đa số, đồng thời với số lượng vượt trội vi khuẩn lactic sẽ hấp thu cơ chất để hạ pH của môi trường. Vì vậy, trong giai đoạn này cần tạo điều kiện tốt cho vi khuẩn lactic phát triển. Vi khuẩn lactic hô hấp yếm khí tuyệt đối, vì vậy cần tạo ra môi trường không có oxy [18]. Trong công nghệ lên men lactic người ta thường nghiền nguyên liệu nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc, hạn chế oxy.
Bảng 1.4. Một số loài vi khuẩn lactic được tìm thấy trong thành phần ủ [36]
Giống Lên men Glucose Hình thái học Loài
Lactobacillus Đồng hình Que L. acidophilus
L. casei L. coryniformis L. curvatus L. plantarum L. salivarius Dị hình Que L. brevis L. buchneri L. fermentum L. viridescens
Pediococcus Đồng hình Cầu khuẩn P. acidilacti
H2N – CH – CO – NH – CH – R1 R2 enzym e H2O Polypeptide H2N – CH – R1 +H2N – CH – CO – NH – CH R2 R3
P. damnosus (cerevisiae) P. pentosaceus
E. faecalis
Enterococcus Đồng hình Cầu khuẩn E. faecium E. faecium
Lactococcus Đồng hình Cầu khuẩn E. faecium
Streptococcus Đồng hình Cầu khuẩn S. bovis
Leuconostoc Dị hình Cầu khuẩn L. mesenteroides
Theo Tomas James Rees (1997) trong thành phần ủ chua của đầu tôm vi khuẩn lactic chủ yếu gồm 6 giống là Lactobacillus, Pediococcus, Enterococcus, Lactococcus, Streptococcus và Leuconostoc. Trong số 6 giống này chỉ có giống
Leuconostoc và loài L. brevis lên men glucose dị hình, còn lại đều là lên men đồng hình. Do có rất nhiều loài vi khuẩn lactic tham gia trong quá trình lên men lactic. Vì vậy sản phẩm tạo thành cũng rất đa dạng, các sản phẩm bao gồm acid lactic, acid butyric, acid acetic, CO2, các chất kháng sinh.
Vi khuẩn lactic bị dừng hoạt động ở pH môi trường <3,0, khi đó hệ thống đã xảy ra hiện tượng nuôi ngược âm. Điều này có nghĩa là chất được sinh ra (acid lactic) lại ức chế hoạt động của quá trình lên men. Trong thực tế, người ta có thể khắc phục hiện tượng này bằng cách tăng pH môi trường để tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic tiếp tục hoạt động sinh tổng hợp enzyme và các chất kháng sinh.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic có thể kể đến là: Nguồn dinh dưỡng cacbon, nitơ, vitamin, các hợp chất vô cơ, oxy, nhiệt độ, pH môi trường.