L ỜI MỞ ĐẦU
1.7.2.Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic
1. Giới thiệu chung về cây đậu nành
1.7.2.Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic
Về mặt hình thái vi khuẩn lactic có rất nhiều điểm khác nhau nhưng nhìn chung về mặt sinh lý chúng tương đối đồng nhất. Vi khuẩn gram dương bất động và không sinh bào tử. Khả năng tổng hợp nhiều chất của tế bào này rất yếu. Là loại lên men kị khí tùy ý, có khả năng lên men kị khí cũng như hiếu khí, có khả năng chịu đựng cao với môi trường acid.
Vi khuẩn lactic có thể sống từ kị khí tới vi hiếu khí. Vi khuẩn lactic có nhu
cầu về chất sinh trưởng rất phức tạp, không một đại diện nào của nhóm này phát triển được trên môi trường khoáng thuần khiết chứa glucose, đa số chúng cần hàng loạt vitamin
(lactoflavin, tiamin, acid pantotenic, acid nicotinic, acid folic, biotin) và các acid amin hoặc các hợp chất chứa N2 phức tạp hơn. Vì vậy môi trường nuôi cấy vi khuẩn
khá phức tạp chứa một lượng tương đối lớn cao nấm men, dịch cà chua hoặc thậm
chí cả máu. Chính các đặc điểm về dinh dưỡng về vitamin, về các các acid amin
cho nên những chủng vi khuẩn lactic được dùng trong phân tích hai dạng hợp chất
Vi khuẩn lactic lên men được mono và disaccarit. Các vi khuẩn lactic không lên men được tinh bột và polysaccarit (chỉ có loài L.delbrueckii là đồng hóa được
tinh bột). Một số khác sử dụng được pentose và xitric mà chủ yếu là vi khuẩn lactic
lên men dị hình.
Có đặc tính protease: thủy phân được protein của sữa thành các peptid và các acid amin, hoạt tính này ở các loài là khác nhau, thường trực khuẩn là cao nhất.
Vi khuẩn lactic chịu được trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và etylic, nhiều loại sống được trong môi trường 10 ÷ 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực
khuẩn bền với NaCl, có thể sống trong môi trường từ 7 ÷ 10% NaCl.
Vi khuẩn lactic ưa ẩm có nhiệt độ sinh trưởng tối thích trong khoảng 25 ÷
350C, nhóm ưa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 ÷ 450C, nhóm lạnh phát triển ở nhiệt độ tương đối thấp (<= 50C). Khi gia nhiệt tới 60 ÷ 800C thì chết bị chết trong 10 ÷ 30 phút.
Một số vi khuẩn có khả năng tạo màng nhầy, một số khác có thể kháng với thể
hoại sinh và vi sinh vật gây bệnh hoặc làm thối rữa thực phẩm. Như vậy ngoài khả năng tạo axit lactic của các loại này còn có khả năng sinh ra các hợp chất có hoạt
tính kháng sinh.
Trong tự nhiên vi khuẩn lactic trong không khí, đất, nước nhưng chủ yếu là trong thực vật và các sản phẩm thực phẩm như rau quả muối chua, sữa chua... Một
số thấy trong đường tiêu hóa của người và động vật. Hiện nay việc phân loại vi
khuẩn lactic được coi là chưa hoàn thiện, phần lớn các nhà phân loại chỉ theo hình thái tế bào, vi khuẩn lactic được chia làm 3 nhóm chính:
Cầu khuẩn (Coccus): xếp đôi, xếp bốn, xếp thành chùm hoặc xếp thành chuỗi ít khi đứng riêng rẽ.
Trực khuẩn (Lactobacillus): G+, không sinh bào tử, xếp thành chuỗi.
Leucoccus: tế bào hình trứng, ngoài sinh acid lactic còn sinh bao nhầy
Là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium. Đây là những
trực khuẩn và cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp kị khí
không bắt buộc. Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn, đường đôi nhưng không có khả năng lên men gluxit phức tạp và tinh bột. Sự phát triển của nó
cần có sự có mặt của peptone, acid amin hay muối amon. Chúng có yêu cầu đặc
biệt về chất dinh dưỡng giàu vitamin, acid amin và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường pH từ 5,5 ÷ 6 và bị ức chế ở khoảng pH gần 5 và ngừng hẳn ở pH < 4,5. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men nằm trong khoảng
15 ÷ 500C. Tuy nhiên mỗi loài có một khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu
nhiệt độ lớn hơn 800C thì vi khuẩn bị tiêu diệt hoàn toàn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.7.3.1. Lên men lactic đồng hình
Vi khuẩn lên men đồng hình là những vi khuẩn lactic mà trong quá trình lên men chỉ tạo ra sản phẩm chính là acid lactic. Trong trường hợp này acid pyruvic
được tạo ra theo con đường Emble – Mayerhorf - Parnas (EMP) sau đó acid pyruvic
sẽ tạo thành acid lactic dưới tác dụng của lactatdehydrogenase. Lượng acid lactic
tạo thành chiếm hơn 90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử carbon để tạo thành acid axetic, ethanol, CO2, axeton. Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự
có mặt của oxy.
Một số chủng lactic lên men đồng hình:
Streptococcus lactic: cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn, khi còn non thì kết song đôi hoặc chuỗi ngắn. Giống này ưa ẩm phát triển tốt nhất ở 30 ÷ 350C, làm
đông tụ sữa sau 10 ÷ 12 h, trong môi trường nó tích tụ được 0,8 ÷ 1% acid, nhiệt độ
tối thích cho sự phát triển là 100C, nhiệt độ tối đa là 40 ÷ 450C. Một số chủng tạo
thành bacteriocin ở dạng nisin.
Streptococcus lactic: liên cầu khuẩn được sử dụng rộng rãi trong chế biến các
Streptococcus cremoris: tế bào hình cầu, kết thành chuỗi dài, ưa ẩm và tạo thành acid trong môi trường, nhiệt độ tối thích là 250C, nhiệt độ tối thiểu là 100C, nhiệt độ tối đa là 36 ÷ 380C. Khi sử dụng được dùng kết hợp với Streptococcus lactic.
Streptococcus thermophilus: tế bào hình cầu kết thành chuỗi dài, phát triển tốt
nhất ở nhiệt độ 40 ÷ 450C, tích tụ khoảng 1% acid, dùng kết hợp với trực khuẩn lactic để sản xuất sữa chua nói chung và các loại đặc biệt như sữa chua nấu chín,
phomat.
Bungaricus: trực khuẩn tròn (đôi khi ở dạng hạt), thường kết thành chuỗi dài,
không lên men saccarit, đây là loại ưa nhiệt, nhiệt độ tối thích là 40 ÷ 450C, nhiệt độ
tối thiểu là 15 ÷ 200C, khả năng sinh acid mạnh, tích tụ 2,5% acid lactic trong sữa.
Lactobacillus casein: trực khuẩn nhỏ thường gặp ở dạng chuỗi dài hoặc ngắn,
tích tụ tới 1,5% acid, nhiệt độ tối thích khoảng 30 ÷ 350C, nhờ có hoạt tính protease nên thủy phân được casein trong sữa thành acid amin.
Lactobacillus acidophilus: trực khuẩn dài chịu nhiệt, nhiệt độ tối thích khoảng
30 ÷ 400C, nhiệt độ tối thiếu là 200C, trong sữa nó tích tụ tới 2,2% acid, trực
khuẩn này được phân lập từ ruột của trẻ em và em bé mới sinh ra được dùng để sản
xuất sữa aucidophilus, có khả năng sinh bacteriocin có hoạt tính ức chế vi sinh vật
gây bệnh đường ruột, một số chủng có khả năng sinh màng nhầy.
Lactobacillus dlbrueckii: trực khuẩn lactic chịu nhiệt, thấy nhiều ở các hạt ngũ
cốc và bột. Đây là giống vi khuẩn lactic duy nhất có thể đồng hóa được tinh bột, nhưng không lên men và đồng hóa được lactoza. Nhiệt độ tối thích khoảng 40 ÷
450C, nhiệt độ tối thiểu là 200C, tích tụ được 2,5% acid, được ứng dụng để sản xuất
acid lactic từ tinh bột và sản xuất bánh mì. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lactobacillus plantarum: trực khuẩn nhỏ thường kết đôi hoặc chuỗi nhiệt độ
tối thích là 300C, tích tụ được khoảng 1,3% acid giống này thấy chủ yếu trong muối chua rau, dưa và ủ xyclo thức ăn xanh dùng trong chăn nuôi.
Lactobacillus sprogen: là tế bào dài và mảnh khoảng 0,3 ÷ 0,9 µm, nhiệt độ
lần so với tế bào sinh dưỡng). Trực khuẩn này đầu tiên được phân lập vào năm 1993
bởi L.M.horowitz – Wlassowa, chúng không bắt buộc ưa khí, ưa ít oxy.
1.7.3.2. Lên men lactic dị hình
Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có enzyme cơ bản trong sơ đồ
Emblen – Mayerhorf – Parnas (aldolaza và triozophotphattizomeraza), vì vậy
xilulose 5-phosphate sẽ được tạo thành theo con đường pento – phosphate (pp).
Trong trường hợp này chỉ có 50% đường được chuyển hóa thành acid lactic, ngoài ra còn các sản phẩm phụ khác như: acid axetic, ethanol, CO2. Lượng sản
phẩm phụ hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường sinh dưỡng và
điều kiện ngoại cảnh, nói chung acid lactic thường chiếm 40% lượng đường đã
được phân hủy, acid sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, acid axettic 10% và các sản phẩm khí chiếm khoảng 20%.
Sự đa dạng các sản phẩm được hình thành khi lên men lactic dị hình chứng tỏ trong cơ thể vi khuẩn lactic thuộc nhóm này tồn tại nhiều hệ thống enzyme nên quá trình thủy phân và chuyển hóa glucose phức tạp hơn vi khuẩn lactic đồng hình.
Một số chủng vi khuẩn lactic lên men dị hình:
Lactobacillus brevis: tìm thấy chủ yếu trong muối chua bắp cải, rau cải, dưa
chuột vì vậy nó còn được gọi là trực khuẩn bắp cải. Trong quá trình lên men ngoài sinh ra acid nó còn tạo thành acid axetic, rượu etylic, CO2 tạo cho sản phẩm có mùi
hương dễ chịu.
Lactobacillus lycopesia: trực khuẩn sinh hơi đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi gây hư hỏng cà chua quả hay cà chua đóng hộp, nước cà chua chưa thanh
trùng triệt để. Ngày này giống này được xem như biến chủng của Lactobacillus brevis.
Các liên cầu khuẩn tạo hương: Lactobacillus diacetilacte, Streptococcus citovonus... ngoài acid, CO2, chúng còn tạo thành các chất thơm như este, diacetyl...
1.7.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic
Nguồn carbon: nguồn carbon tốt nhất là các loại đường nhưng ở một mức độ nhỏ, các đường chứa nhóm rượu, còn polysacarit thì thực chất không thể
lên men. Tốc độ lên men các loại monosaccarit, disaccarit và oligosaccarit của các loại khác nhau là khác nhau đến mức có thể dùng tiêu chuẩn này để
biệt giữa các loài. Nếu khi nhân giống người ta dùng một lượng đường thông thường hiếm khi được dùng làm nguồn carbon thì vi khuẩn có thể thích nghi được đối với loại đường đó và về sau chúng có thể phát triển có hiệu quả trên
môi trường chứa loại đường này, mà vẫn không làm ảnh hưởng tới khả năng
lên men của các loại đường thông thường. Khả năng sinh tổng hợp của vi
khuẩn lactic thuộc loại yếu do vậy hàm lượng vitamin của môi trường giữ
một vai trò quan trọng trong sự tổng hợp các acid amin. Chẳng hạn nhiều vi
khuẩn lactic cần bổ sung acid aspactic khi sinh trưởng trong một môi trường (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thiếu biotin. Song trong môi trường giàu biotin các vi khuẩn này không đòi hỏi acid aspactic nữa. Mỗi tương quan tương tự cũng gặp giữa acid folic và serin.
Vitamin B6 - Một vitamin quan trọng trong sự sinh tổng hợp các acid amin
của vi khuẩn lactic cũng có thể thay thế bởi một số acid amin. Tuy nhiên phụ
thuộc vào từng loại vi khuẩn lactic, nhiều acid amin vẫn được coi là acid amin không thể thay thế, tức là buộc phải có mặt trong môi trường. Các peptid và các amid cũng có thể được dùng làm nguồn N2 và trong nhiều trường hợp các hợp chất này vẫn mang đặc tính của những nhân tố sinh trưởng. Tốc độ sinh trưởng khi có mặt chúng có thể gấp nhiều lần so với khi
có mặt acid amin tự do. Sự phụ thuộc của tốc độ sinh trưởng vào nồng độ các
vitamin có thể được sử dụng cho phép định lượng các vitamin này nhờ vi
khuẩn, những phép thử này thường rất nhạy, chẳng hạn có thể phát hiện hàm
lượng B12 nhỏ tới picogam/ml.
Các acid béo: cũng ảnh hưởng lên sinh trưởng của các vi khuẩn lactic nhờ
muối amon không thể được dùng làm nguồn nitơ duy nhất. Song chúng gây
một số ảnh hưởng nhất định lên sự chuyển hóa một số acid amin. Sự có mặt
của một số muối khoáng có lẽ không phải là bắt buộc và hàm lượng có sẵn
của chúng trong các môi trường phù hợp đã đầy đủ.
Nhiệt độ: là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới sinh trưởng của vi khuẩn. Tùy thuộc vào nhiệt độ tối ưu cho lên men và cho sinh trưởng mà vi khuẩn được chia làm 2 nhóm là nhóm ưa nhiệt và nhóm trung sinh.
Như đã nói ở trên axit lactic mới tạo thành phải được trung hòa liên tục, để lên men nhanh và trọn vẹn, phạm vi pH tối ưu phải nằm giữa pH = 5,5 và 6,0. Lên men bị ức chế mạnh ở pH = 5 và sẽ dừng lại ở pH < 4,5.
1.7.5. Tổng quan về bacteriocin của vi khuẩn lactic [14]
Bacteriocin bản chất là một peptid kháng khuẩn sinh ra bởi vi khuẩn để kháng
lại các vi khuẩn khác. Như vậy loại vi khuẩn có khả năng sinh ra bateriocin nào thì có khả năng kháng lại bacteriocin đó. Ngoài ra không gây ra các phản ứng dị ứng trong con người và các vấn đề về sức khỏe, bị thủy phân nhanh bởi proteasevà lipase.
Bacteriocin do vi khuẩn lactic sinh ra là các phân tử protein mang điện tích dương, kích thước nhỏ gồm 30 ÷ 60 acid amin, có điểm đẳng điện cao, có khả năng ức chế các vi khuẩn có quan hệ chủng loại gần với vi khuẩn sinh ra bacteriocin đó.
Bacteriocin có mặt trong tất cả các nhóm của vi khuẩn lactic như:
Lactobacillus, Lactococcus, Enterococus, Sterptococcus, Leuconostoc và
Pediococcus. Trong đó 2 nhóm chính là Lactobacillus, Lactococcus đóng vai trò quan trọng.
Kiểu hoạt động của bacteriocin từ vi khuẩn lactic: bacteriocin của vi khuẩn
lactic có thể phân loại dựa trên cấu trúc cơ bản nhưng nó còn dựa trên kiểu hoạt động của chúng. Một vài bacteriocin như nisin, nó có 2 kiểu hoạt động, chúng có
đến thành tế bào. Vì thế ngăn cản sự tổng hợp thành tế bào, dẫn đến tế bào chết.
Ngoài ra chúng có thể sử dụng lipid II để bắt đầu quá trình gắn vào màng và hình thành kênh dẫn đến tế bào chết nhanh chóng.
Một số bacteriocin có duy nhất một hoạt động là gắn lipid II nhưng không
hình thành kênh.
Một số bacteriocin khác có thể tác động trực tiếp vào thành tế bào của vi
khuẩn gram dương dẫn đến làm tan tế bào gốc, tế bào chết. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nisin có thể ức chế một vài loại vi khuẩn như: Clostridium botulinum, Bacillus cereus, Bacillus alcalophilus và Listeria monocytogenes.
1.7.6. Ứng dụng của bacteriocin
Bacteriocin được ứng dụng trong thực phẩm lên men từ vi khuẩn từ những thế
kỷ qua để giữ gìn giá trị dinh dưỡng của thức ăn và thức uống trong một thời gian
bảo quản lâu (Deegan v.v..., 2006). Mặc dù có một vài phương pháp bảo quản khác
bacteriocins, nó có thời gian bảo quản lâu hơn và khả năng diệt khuẩn cao hơn, nhưng ngày nay con người ý thức nhiều về sức khoẻ nên họ tránh dùng những thức ăn bảo quản bằng hoá chất.
Bacteriocin của vi khuẩn không gây ảnh hưởng đến hiệu suất lên men và những vi khuẩn sinh ra nó và cả đến cả người sử dụng thực phẩm, bên cạnh đó nó
có ý nghĩa rất lớn về kinh tế.
Những ứng dụng phổ biến của bacteriocin:
Ứng dụng của bacteriocin trong bảo quản những sản phẩm từ sữa;
Bảo quản sinh học của sản phẩm thịt;
Bảo quản sinh học của sản phẩm cá;
Quá trình lên men rau quả;
Thức uống chứa alcohol;
Phương pháp cảm quan là phương pháp dựa trên việc sử dụng các thông tin
thu được nhờ phân tích các cảm giác của các cơ quan giác quan: thị giác, xúc giác,
thính giác, khứu giác, vị giác.
Các cơ quan thụ cảm đóng vai trò thu nhận cảm giác về thực phẩm
Thị giác thu nhận cảm giác về màu sắc và hình dạng của thực phẩm
Khứu giác thu nhận cảm giác về vị của thực phẩm
Thính giác thu nhận cảm giác về âm thanh của thực phẩm.
Xúc giác thu nhận cảm giác về trạng thái của thực phẩm.
Sau đó bằng kinh nghiệm các kiểm nghiệm viên sẽ phân tích các cảm giác đó để đưa ra các kết luận về chất lượng của thực phẩm.
Đối với đậu phụ để đánh giá chất lượng cảm quan trong quá trình bảo quản ta
tiến hành đánh giá thông qua 4 chỉ tiêu sau: màu sắc, mùi, vị, trạng thái.
Đánh giá chất lượng cảm quan thường có 2 phương pháp chính. Phương pháp