Tác nhân lên men lactic là vi khuẩn thuộc họ Lactobacteriaceae, tùy thuộc vào loại vi khuẩn mà trong sản phẩm có acid lactic và các sản phẩm phụ khác.
a. Đặc điểm:
Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium. Đây là những trực khuẩn, cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tuỳ tiện. Chúng có khả năng lên men nhiều loại đƣờng đơn và đƣờng đôi nhƣng không có khả năng lên men các loại glucid phức tạp và tinh bột. Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của peptone, acid amin hay muối amôni. Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dƣỡng là giàu vitamin, acid amin và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trƣờng acid pH từ 5.5 ÷ 6, khi pH nhỏ hơn 5.5 quá trình lên men bị chậm lại. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷ 500C.[14]. Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 800C vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn.
b. Vai trò:
Một trong những chức năng quan trọng của vi khuẩn là sinh khối và sản sinh sản phẩm lên men nhờ quá trình trao đổi chất – vi khuẩn hấp thu các chất dinh dƣỡng có phân tử lƣợng nhỏ nhƣ acid amin, peptit ngắn, acid béo, khoáng, vitamin… và các đƣờng lên men. Trong tế bào của vi khuẩn quá trình trao đổi chất (Metabolism) diễn ra tạo thành sản phẩm lên men và thải vào môi trƣờng. Tùy thuộc vào sản phẩm nào chiếm ƣu thế, ta có quá trình lên men sản phẩm đó.
Trong quá trình lên men lactic nƣớc trái cây, vi khuẩn lactic hoạt động trực tiếp trong môi trƣờng có đƣờng lên men và các chất dinh dƣỡng khác. Đƣờng và các chất dinh dƣỡng đƣợc hấp thụ qua màng tế bào của vi khuẩn lactic. Trong tế bào của vi khuẩn lactic diễn ra quá trình trao đổi chất, chuyển biến đƣờng thành acid lactic. Acid lactic tích tụ ngày càng nhiều và đƣợc khuyếch tán ra môi trƣờng. Các quá trình lên men trao đổi chất cũng tham gia tạo mùi, vị đặc trƣng cho sản phẩm.
Ngƣời ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai loại là vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình.
* Nhóm vi khuẩn lên men đồng hình:
Chúng lên men đƣờng cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (khoảng 90 - 98%). Bao gồm một số giống: Streptococcus lactic Streptococcus thermophilus Lactobacillus plantarum Lactobacillus acidophilus Lactobacillus bulgaricus
Bacterium cucumeris fermentatic Bacterium brassiceae fermentatic
- Giống Streptococcus: là loại giống không nha bào dạng liên cầu khuẩn. Đại diện đồng hình của chúng là Streptococcus lactic, có khả năng lên men nhiều loại đƣờng nhƣ: glucose, lactose, maltose và tạo thành đƣợc khoảng 5% acid lactic, nhiệt độ thích hợp cho việc phát triển của nó là 300
C.
- Giống Lactobacillus: là giống đƣợc sử dụng rộng rãi. Chúng có dạng hình que thẳng hay hơi cong.
Nhiệt độ phát triển thích hợp:
+ Loại ƣa nóng: 40 - 500C nhƣ Lactobacillus bulgaricus.
+ Loại ƣa ấm: 28 - 350C nhƣ Lactobacillus plantarum.
* Nhóm vi khuẩn lên men dị hình:
Lên men phức tạp hơn. Chúng tạo nên trong môi trƣờng ngoài acid lactic còn nhiều sản phẩm phụ khác nhƣ acid acetic, rƣợu etylic, CO2, H2, một số chất thơm nhƣ diacetyl ester… Nhóm vi khuẩn này bao gồm:
Leuconostoc mesenteroides Lactobacillus pentoacetum
Lactobacillus brevis
Bacterium – coli arrogenes Betabacterium breve
- Giống Leuconostoc: có dạng hình cầu, nhƣng trong môi trƣờng acid tế bào dài ra và nhọn hai đầu. Trong đó loài Leuconostoc mesenteroides cùng một số vi khuẩn đồng hình khác nhƣ Lactobacillus plantarum tham gia vào việc chế biến rau muối chua. - Lactobacillus pentoacetum: là loài trực khuẩn không sinh bào tử. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển là 30 - 350
C.
- Bacterium – coli arrogenes: là giống đại diện chủ yếu của lên men lactic dị hình. Có dạng hình que, không hình thành bào tử, nhiệt độ thích hợp phát triển là 35 - 380C. Sản phẩm của sự lên men của vi khuẩn này là acid lactic, rƣợu etylic, acid acetic, CO2, H2 và indol.