CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.6 Tổng quan về vi khuẩn lactic
2.6.3 Các sản phẩm trao đổi chất của vi khuẩn lactic
Các sản phẩm của vi khuẩn lactic (sản phẩm chính, ngoài ra còn có các acid bay hơi, etanol, diaxetyl và axetoin cùng một số chất khác nữa (Lương Đức Phẩm, 2006).
Acid lactic: Vi khuẩn lactic có thể tạo ra 2 dạng đồng phân quang học D(-) và L(+) từ đường. Các dạng đồng phân này được tạo ra phụ vào chủng giống vi khuẩn dùng trong lên men. Ví dụ như Lactobacillus casei chỉ tạo thành L(+) acid lactic. Tất cả các cầu
C6H12O6 2C3H6O3 + Q (64,4 kJ) Đường glucose Acid lactic
2C6H12O6 (Glucose)
C3H6O3 + C4H6O4 + C2H4O2 + C2H5OH + CO2 + H2 + Q (A.Lactic) (A.Sucxinic) (A.Acetic) (Etanol)
Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD Trang 17
khuẩn lên men dị hình và một vài chủng cầu khuẩn dị hình lại tạo thành D(-) lactic.
Nhiều loài vi khuẩn lactic tạo thành hỗn hợp D(-) và L(+) acid lactic.
Các polyol (rượu bậc cao): Trong lên men glucose và pentose vi khuẩn lactic có thể tạo ra glycerin và 2,3-butadiol; fructose – mannitol. Thành phần và chất lượng của rượu đa nguyên tử này tạo ra trong lên men trước hết là phụ thuộc vào chủng giống dùng trong lên men.
Các acid bay hơi: Các chủng vi khuẩn lên men dị hình thường tạo thành các acid bay hơi trong lên men dịch đường fructose, arabinose, xylose mạnh hơn khi lên men từ acid citric (yếu hơn). Hầu như các chủng đồng hình không tạo thành acid bay hơi khi lên men từ fructose. Khi nuôi cấy với glycerin chỉ có chủng đồng hình mới tạo thành acid bay hơi. Trong lên men glucose và acid malic tất cả các loài vi khuẩn lactic đều tạo thành một lượng nhỏ acid bay hơi. Các acid bay hơi ở đây chủ yếu là acd acetic, ngoài ra có thể một lượng nhỏ acid propionic và các acid khác.
Diacetyl và axetoin: Trong sản xuất bia và rượu vang người ta rất quan tâm đến hai chất này. Chúng được tạo ra do chủng nấm men và các chủng vi khuẩn lactic. Nói chung, trong lên men nhờ nấm men người ta không muốn sự có mặt của vi khuẩn lactic trong quá trình lên men và tồn trữ sản phẩm. Trong lên men rượu vang lại xảy ra quá trình malo-lactic. Đây là trường hợp duy nhất có lợi trong sản xuất rượu vang nhờ vi khuẩn lactic. Trong rượu vang quá trình lên men malo-lactic thì tổng lượng acid sẽ giảm và hàm lượng diacetyl – axetoin sẽ cao tới 9mg/l (còn ở rượu vang không có lên men dạng này chỉ có 4,3mg/l).
2.6.4 Một số loại vi khuẩn lactic tiêu biểu
Giống Streptococcus là loại vi khuẩn không nha bào, có dạng hình tròn hoặc hình ovan, cú dạng liờn cầu khuẩn, đường kớnh tế bào từ 0,5 - 1àm. Cú khả năng lờn men nhiều loại đường như: glucose, lactose, mantose…, nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển cúa chúng là 300C. Sau khi phân chia theo một phương chúng thường xếp riêng biệt, cặp đôi hoặc chuỗi ngắn (Lê Mỹ Hồng, 2000).
Streptococcus lactis - là cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn khi còn non, kết song đôi hoặc thành chuỗi ngắn. Gây lên men sữa chua tự nhiên, yếm khí tùy tiện. Lên men tốt glucose, mantose, lactose tạo nên môi trường 0,8 ÷ 1% acid lactic. Ở điều kiện bình thường, gây chua sữa trong 10 ÷ 12 giờ. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là 10 - 120C, tối ưu là 30 - 350C và cao nhất là 40 - 450C. Nguồn nitơ cho vi khuẩn này cần vi khuẩn là pepton. Chúng thủy phân casein và gelatin rất yếu. Một số chủng tạo thành bacteriocin ở dạng nisin (Nguyễn Đức Lượng et al., 2003).
Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD Trang 18
Streptococcus cremoris – tế bào hình cầu, thường tạo thành một chuỗi dài, ưa ấm và tạo ớt acid cho mụi trường. Tế bào cú kớch thước 0,6 ữ 0,7àm. Lờn men glucose và galactose. Phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Streptococcus lactic tối ưu là 25 ÷ 300C, tối đa 35÷380C. Khi sử dụng được phối hợp với Streptococcus lactic. Một số chủng thuộc giống Diplococus sinh bacteriocin ở dạng diplocoxin (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Streptococcus thermophilus – hình cầu, kết thành chuỗi dài, phát triển tốt ở nhiệt độ 40 – 450C, tích tụ khoảng 1% acid. Dùng phối hợp với trực khuẩn lactic để chế biến sữa chua nói chung và các loại đặc biệt, sữa chua nấu chín và phomát.
Giống Lactobacillus là giống được sử dụng rộng rãi là loài có khả năng chịu đựng acid nhiều nhất. Chúng có dạng hình que (hoặc que ngắn gần như hình cầu), kích thước khác nhau, gram dương, không tạo thành catalase. Chúng sống kỵ khí, không tạo thành bào tử. Dạng chuỗi thường gặp là do 2 ÷ 3 tế bào nối tiếp với nhau. Chúng có nhu cầu dinh dưỡng là hỗn hợp các chất phân hủy từ protein, đường, các nhân tố sinh trưởng và muối khoáng. Chúng thường có mặt trong không khí, trong ống dẫn dịch đường, trong các thùng chứa đựng. Chúng có thể nhiễm vào men giống khi nhân giống ở phòng thí nghiệm. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển: loài ưa ấm 28 – 350C, loài ưa nóng 40 – 600C (Lê Mỹ Hồng, 2000).
Lactobacillus bulgaricus – trực khuẩn tròn (đôi khi ở dạng hạt), thường kết thành chuỗi dài, không lên men được saccharose. Đây là một giống ưa nhiệt, nhiệt độ tối thích cho phát triển là 40 – 450C, tối thiểu là 15 – 200C. Nó tạo thành acid mạnh, tích tụ ở trong sữa tới 2,5 – 3,5% acid lactic.
Lactobacillus casei – trực khuẩn nhỏ, thường gặp ở dạng chuỗi dài hoặc ngắn, tích tụ tới 1,5% acid. Nhiệt độ tối thích cho phát triển là 30 – 350C. Trực khuẩn này được dùng trong chế biến phomát, nhờ có hoạt tính protease nên có thể phân hủy casein của sữa đến acid amin (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Lactobacillus acidophilus – trực khuẩn dài chịu nhiệt, nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 37 – 400C, tối thiểu 200C. Trong sữa nó tích tụ tới 2,2% acid. Trực khuẩn này được phân lập từ ruột trẻ em và bê mới đẻ, dùng trong sản xuất sữa acidophin có khả năng sinh bacteriocin có hoạt tính ức chế các vi khuẩn gây bệnh đường ruột. Một chủng có khả năng tạo thành màng nhầy.
Lactobacillus delbriueckii – trực khuẩn lactic chịu nhiệt, dài từ 2,8 đến 7,0 àm, thấy nhiều ở các loại hạt ngũ cốc và bột. Các tế bào đứng riêng rẽ hoặc kết đôi (thường kết đôi) theo một góc hoặc thẳng, đôi khi kết thành chuỗi. Chúng không chuyển động, không tạo thành bào tử, rất yêu cầu về dinh dưỡng. Chúng có hoạt tính amylase, nên là
Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD Trang 19
một giống vi khuẩn lactic duy nhất có thể đồng hoá được tinh bột. Nhưng không lên men và đồng hóa được lactose, vì vậy không dùng trong công nghiệp sữa. Nhiệt độ tối ưu 45 -500C, tối thiểu 200C, tích tụ được 2,5% acid. Chịu nhiệt: các tế bào của loài này có thể sinh trưởng ở dịch đường 50 ÷ 540C, gây ra mùi chua thiu. Chúng nhạy cảm với hoa hublon. Trong dịch đường malt-hublon hoặc bia chúng không phát triển.
Tuy nhiên, được dùng trong sản xuất acid lactic từ tinh bột và sản xuất bánh mì (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Lactobacillus plantarum – trực khuẩn nhỏ thường kết đôi hoặc chuỗi. Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 300C, tích tụ tới 1,3%. Giống này thấy chủ yếu trong rau muối chua và ủ xylo thức ăn xanh dùng trong chăn nuôi.
Lactobacillus brevis (tên cũ Lactobacillus brassica fermentati) – 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 lên men, ngoài acid lactic, (tới 1,2%) nó còn tạo thành acid acetic, rượu ethylic (tới 2,4%) và CO2, nó còn tạo hương làm cho sản phẩm có hương vị dễ chịu.
Lactobacillus lycopersici – trực khuẩn sinh hơi, đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi, gây hư hỏng cà chua quả (thối nhũn cuống), cũng như cà chua đóng hộp, nước cà chua thanh trùng chưa triệt để. Ngày nay, giống này được coi như là biến chủng của Lactobacillus brevis.
Lactobacillus pasteurianus – tế bào hình que trong dịch đường và sản phẩm chúng có chiều dài khác nhau, làm đục nhẹ. Vi khuẩn này lên men lactic đồng hình, pH thích hợp là 4,0 – 5,0 và hoạt động bình thường ở khoảng nhiệt độ 11 ÷ 370C, ở nhiệt độ thấp hơn bị ức chế nhẹ. Loài này có hoạt tính protease và sẽ tăng lên khi trong môi trường thiếu nitơ tiêu hóa và tăng nồng độ các chất N hòa tan trong dịch. Như vậy làm tăng điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn này phát triển. Chúng khá bền trong môi trường acid. Khi nhiễm vào men giống sẽ phát triển và tích tụ cùng men giống và có thể làm chết một phần men giống (Lương Đức Phẩm, 2006).
Giống Leuconostoc cú hỡnh dạng hơi dài hoặc hỡnh ovan, đường kớnh từ 0,5 – 0,8àm và chiều dài khoảng 1,6àm, lờn men dị hỡnh. Trong một số điều kiện chỳng cũng cú dạng hơi trũn, chiều dài khoảng 1 - 3àm. Sau khi phõn chia chỳng thường sắp xếp thành chuỗi, không tạo thành đám tập. Có khả năng tạo NH3 từ asparagin và không có catalase. Sản phẩm lên men của các chủng này đều sinh acid lactic cùng với CO3, etanol, các acid hữu cơ bay hơi. Một số chủng còn tạo thành mannit từ fructose.
Chúng có thể phát triển được ở 100C, nhưng ở trên 450C bị ức chế (Lương Đức Phẩm, 2006).
Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD Trang 20
Giống Pediococcus thuộc giống này là những vi khuẩn hình cầu, gram dương, không sinh bào tử, không chuyển động, đứng riêng rẽ hay kết đôi, kết ba, kết bốn hoặc kết thành chùm, đôi khi thành chuỗi. Chúng là các thể kỵ khí và vi hiếu khí, thường yêu cầu CO2 cho phát triển, tạo thành D(-) hoặc cả D(-) và L(+) acid lactic, không khử nitrat thành nitrit, không phân hủy được gelatin, chủ yếu là không tạo thành catalase.
Quá trình trao đổi chất của nó là quá trình lên men đồng hình. Chủng này yêu cầu rất cao về thành phần dinh dưỡng từ môi trường. Vì chúng không có khả năng sinh tổng hợp các chất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Các loài Pediococcus khác nhau về tính chịu nhiệt, chịu axit và chịu NaCl (Lương Đức Phẩm, 2006).
Nguồn: http//suckhoecongdong.vn/News/uploads/News/pic/1200981215.nv.gif
Lactobacillus acidophilus Streptococcus lactis
Nguồn: http//kaiserprobiotics.org/wp/content/uploads/2011/03/lactococcus-lactis.png Pediococcus Leuconostoc
Hình 3: Một số giống vi khuẩn lactic
Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD Trang 21