L ời mở đầu 1
1.2.4.2 Một số ứng dụng khác của vi khuẩn lactic 1 8-
*Ứng dụng trong y học.
* Ứng dụng trong ngành công nghệ vật liệu * Ứng dụng trong ngành mỹ phẩm
Ngoài những mặt có lợi được ứng dụng và phát huy, vi khuẩn lactic còn gây ra một số tác hại như gây ra hiện tượng vẩn đục và bị chua trong công nghệ sản xuất bia, rượu vang, nước ngọt, làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm. Do đó chúng ta cần phải có biện pháp phòng và chống lại những ảnh hưởng xấu đó.
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic. [19]
* Đường
Để duy trì sự sống, điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào vi khuẩn cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon. Nguồn cung cấp glucid quan trọng cung cấp cho vi khuẩn là đường lactoza. Hầu hết các vi khuẩn lactic đều có enzyme lactose nên thủy phân được lactose thành glucose và galatose.
C 12 H 22O 11 C 6H 12O6 + C 6H 12O5 Lactose glucose galactose
Glucose và galactose các hợp chất khác + sinh năng lượng
Một số loại đường khác vi khuẩn lactic sử dụng rất chọn lọc: + Đisaccarit : saccarose , mantose..
+ Polysaccarit: dextrin, tinh bột..
Đối với lên men lactic đồng hình vi khuẩn lactic chuyên hóa được khoảng 98% glucid thành acid lactic.
* Nguồn Nitơ
Các nguồn Nitơ có ý nghĩa quan trọng với sự phát triển của vi sinh vật, nếu không có các nguồn này thì không thể tổng hợp được các chất phức tạp cấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật.
Vi sinh vật đòi hỏi nguồn Nitơ rất cao đặc biệt là :
+ Protein: sự tương tác giữa các casein trong sữa với vi khuẩn lactic khi có sự hiện diện của ion H+ trong môi trường làm tăng khă năng lên men lactic. Ngoài ra casein còn là chất đệm có tính trung hòa một lượng acid trong quá trình trên lên men
Nước
+ Peptone: Trong môi trường sữa đã có sẵn nguồn peptone nhưng do nhu cầu peptone đối với cơ thể vi khuẩn rất cao do đó cần bổ sung peptone từ bên ngoài vò môi trường sữa để đảm bảo lượng peptone đủ để làm tăng tốc độ lên men.
+Acid amin: Vi khuẩn lactic hấp thụ được dễ dàng. Theo các nghiên cứu, vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có đầy đủ 16 loại acid amin.
Đối với các vi khuẩn sinh hương, acid amin ngoài việc cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn mà nó còn kích thích sự tạo hương thơm cho sản phẩm.Trong các acid amin, serin có tác dụng ức chế sự phát triển củ nhiều loài Streptococcus.
* Vitamin:
Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin và do môi trường sữa bên ngoài có đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn lactic nên không cần bổ sung từ bên ngoài.
* Muối khoáng và các nguyên tố vi lượng.
+ Nhu cầu này không lớn do đó không cần bổ sung thêm từ ngoài vào mà chỉ cần sử dụng những chất có sẵn trong môi trường sữa.
+ Trong các loại muối khoáng P chiếm tỉ lệ cao nhất.
Chú ý: nồng độ muối NaCl không quá được 6,5 %, nó sẽ tiêu diệt hết các vi khuẩn lactic.
* Nhu cầu Oxy:
+ Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và trong môi trường không có oxy.
+ Theo ngiên cứu cho rằng, vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng độ oxy thấp.
* Nhiệt độ:
+ Tùy từng loại vi khuẩn khác nhau mà nhiệt độ thích hợp cho nó sẽ khác nhau
+ Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khả năng phát triển của chúng nữa.
- Rút ngắn thời gian lên men
- Hạn chế sự nhiễm các vi sinh vật lạ khác - Sản phẩm thu được kết quả như mong muốn
* pH của môi trường:
pH của môi trường ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của vi sinh vật, đối với các vi khuẩn lên men đồng hình, pH môi trường thường không ảnh hưởng đến các sản phẩm đặc trưng của các quá trình lên men còn đối với các vi khuẩn lên men lactic thì ngược lại.
+ Khi pH môi trường cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic + Khi pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid lactic còn có thêm acid acetic, và nhiều sản phẩm khác.
Với vi khuẩn Lactobacillus bulgarius và Steptococcus thermophillus thì pH op =6 ÷7
1.2.5 Quá trình đông tụ sữa:
Acid lactic sau khi tạo thành tác dụng với phức canxi photsphat – casein làm tách canxi ra khỏi phức và chuyển nó thành dạng không hòa tan. Do casein là chất không ổn định trong môi trường acid nên khối kết đông sẽ được hình thành khi pH giảm xuống tới điểm đẳng điện âm trước đó bây giờ trở nên trung tính. Quá trình đông tụ này được thể hiện theo phương trình sau:
NH-R(COO)2Ca + 2 CH3CHOHCOOH NH2-R(COO)2 + (CH3CHOHCOO)2Ca
Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men thì sản phẩm cuối cùng bao gồm cả sinh khối vi sinh vật, các sản phẩm trao đổi chất ngoại bào do vi sinh vật tiết ra và cơ chất còn lại. Thành phần và hàm lượng của từng chất sẽ góp phần hình thành nên hương vị sản phẩm. Do đó, để sản xuất được thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, chúng ta cần phải:
Chọn được giống vi sinh vật thích hợp. Một môi trường với thành phần cơ chất đầy đủ, theo tỷ lệ tối ưu sẽ giúp cho quá trình lên men diễn ra nhanh và sản phẩm lên men đạt chất lượng tốt.
Xác định được môi trường lên men với thành phần cơ chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu để đảm bảo khả năng lên men của vi khuẩn, thu được sản phẩm lên men có chất lượng cao nhất.
- Xác định được các điều kiện lên men thích hợp như số lượng giống cấy, nhiệt độ, pH và thời gian lên men. Ngoài ra, ta còn phải quan tâm đến những vấn đề khác như việc cung cấp oxy, sự khuấy trộn đối với nhóm vi sinh vật hiếu khí.
1.2.6. Hệ vi sinh vật của sữa [ 6, 7]
1.2.6.1 Hệ vi sinh vật có lợi trong sữa
* Vi khuẩn
- Nhóm vi khuẩn lactic: Là nhóm vi khuẩn có ý nghĩa quan trọng nhất vì nhờ chúng mà chế biến các sản phẩm như sữa chua, phomat bơ… như các loại vi khuẩn
Streptococcus lactic, Streptococcus cremoris…
+ Streptococcus lactic: Là loại vi khuẩn hiếu khí. Nhiệt độ thích hợp phát triển tốt nhất là 30÷350C.
+ Streptococcus cremoris: Phát triển tốt ở 20÷250C chúng làm cho sữa đông tụ nhưng cũng làm cho sữa bị nhớt. Chúng thường cho sản phẩm có mùi dễ chịu và làm cho sữa có độ chua thấp hơn, thường dùng trong chế biến bơ.
*Các vi khuẩn sinh hương:
Gồm nhóm vi khuẩn trong quá trình hoạt động có khả năng tạo trong sữa các acid dễ bay hơi như acid lactic, acid propionic, diacetyl, este. Streptococcus paracitrovorus, Streptococcus diacetyllactis phát triển thích hợp ở 350C có khả năng tạo diacetyl.
* Vi khuẩn gây đắng:
Streptococcus liquefaciens phát triển thích hợp ở 300C, có khả năng tạo acid, tạo enzyme đông tụ sữa.
Vi khuẩn gây thối:
Gồm có cả hai loại hiếu khí và kị khí, vi khuẩn gây thối không lên men đường sữa, chúng có khả năng tạo enzyme thủy phân protein tạo pepton và acid tự do làm đắng sữa và NH3 kiềm hóa làm hỏng sữa.
* Nấm men
Trong sữa và các sản phẩm sữa thường thấy các giống nấm men sinh bào tử và không sinh bào tử, chúng lên men đường lactose thành rượu và khí cacbonic đây là một phản ứng sinh hóa quan trọng trong quá trình hình thành một số sản phẩm sữa chua. Nhưng với sữa đặc có đường thì rất nhạy cảm với sự tấn công của nấm men, cùng với quá trình lên men sẽ sinh khí CO2.
Có loại nấm men không phân hủy lactose được, nhưng vi khuẩn lactic trong sữa chuyển hóa lactose thành glucose và galactose, sau đó nấm men lên men các đường đơn này thành các sản phẩm cần thiết hoặc không cần thiết cho các sản phẩm sữa lên men. Cũng có loài có thể sử dụng được acid lactic làm tăng pH, tạo điều kiện cho các vi khuẩn phát triển.
* Nấm mốc
Nấm mốc có khả năng phân giải protein, lipid làm sữa có vị đắng. Trong sữa và các sản phẩm từ sữa thường gặp các loại nấm mốc như: Endomyces lacti, Mucor,
Aspergillus, Penicillium…Nấm mốc thường phát triển sau nấm men, vì thế chỉ thấy được trong sữa bị hư hỏng hoặc trên phomai mềm.
Endomyces lactic: Tạo màng trắng trên bề mặt phomai, bơ, cũng có thể mọc sâu trong sản phẩm ở lớp gần bề mặt, Mucor, Aspergillus, Penicillium, Clad- osprium thường tạo trên bề mặt bơ, phomai những vệt màu khác nhau và gây mùi ôi.
Tất cả nấm mốc thường hiếu khí, thích nghi với môi trường acid và đặc biệt là trong môi trường đã bị vi khuẩn lactic acid hóa. Chúng không phát triển trong sữa tươi mà phát triển trong sản phẩm sữa chua, gây kiềm hóa sữa.
1.2.6.2. Vi sinh vật có hại trong sữa
Sữa có thể bị nhiễm vi sinh vật gây bệnh cho người và động vật. Nguồn nhiễm là sữa của những con bò bị bệnh hoặc do từ không khí, nước, dụng cụ bụi bẩn, ruồi nhặng hoặc do công nhân vắt sữa…
Các vi sinh vật gây bệnh cho sữa thường được chia thành 2 nhóm: Nhóm thứ nhất gây bệnh cho người và động vật là các vi sinh vật gây bệnh lao, sẩy thai do
Brucella, nhiệt thán, sốt lở mồm long móng..., nhóm thứ 2 là các vi sinh vật gây bệnh của người truyền cho người qua sữa, như thương hàn, phó thương hàn, kiết lỵ, thổ tả, nhiễm độc Streptococcus, Staphylococcus v.v...
1.2.7. Các vi khuẩn sử dụng trong công nghệ sản xuất sữa chua[6, 7]
Vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất sữa chua là vi khuẩn lactic với hai loài đặc trưng:
- Lactobacillus bulgaricus (L.bulgaricus): là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45-500C trong môi trường có độ acid cao. Loài này có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7 % acid lactic từ đường lactose.
- Streptococcus thermophilus (S.thermophilus): phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37-400C. Đây cũng là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, có thể chịu nhiệt độ đun nóng đến 650C trong 30 phút nhưng chỉ phát triển được trong môi trường acid thấp hơn L.bulgaricus.
Hai loài vi khuẩn nêu trên thuộc vi khuẩn hiếu khí và chịu được môi trường có độ acid thấp (pH = 4- 4,5).
Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hai loài vi khuẩn này cho kết quả sinh ra acid lactic tốt hơn là chỉ sử dụng riêng từng loài. Kinh nghiệm cho thấy sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất (pH, mùi vị, hương thơm) khi tỷ lệ cocci/ bacilli là 1:1 hoặc 2:1. Khi tỷ lệ bacilli cao hơn cocci sẽ dẫn tới sữa chua có mùi chua do độ acid quá cao.
L.bulgaricus có chứa enzim phân giải protein nên có khả năng phân tách được một số acid amin từ casein. Các acid amin này có vai trò như là các chất kích thích hoạt động cho loài S.thermophilus. Trong số các acid amin tách được thì acid amin Valin đóng vai trò quan trọng nhất. Trong giai đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH của sữa thích hợp cho loài S.thermophilus hoạt động chiếm ưu thế và đảm bảo cho quá trình lên men lactic được bắt đầu. Hoạt độ của các enzim phân hủy casein của
L.bulgaricus kích thích sự phát triển của S.thermophilus và đôi khi làm độ acid tăng lên. Yếu tố pH của sữa thay đổi làm cho S.thermophilus khó phát triển, L.bulgaricus
thay thế chỗ. Mặt khác sự vón cục sữa xảy ra khi độ acid đạt 70-800T. L.bulgaricus
tạo axetaldehyt tạo hương thơm đặc trưng của sữa chua.
Để sản phẩm có độ chua nhẹ và thơm, người ta có thể sử dụng tế bào của vi khuẩn S.thermophilus ở giai đoạn non và khi môi trường lên men có độ acid thấp. Ngược lại, muốn sữa chua có độ acid cao thì cần dùng tế bào S.Thermophilus già hơn hoặc sử dụng L.bulgaricus.
Nhiệt độ lên men của một sản phẩm là nhiệt độ thích hợp nhất cho loài vi khuẩn nào đó phát triển. Khi chủng là hỗn hợp của các loại vi khuẩn thì nhiệt độ thích hợp phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các loại vi khuẩn đó.
1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY NHA ĐAM, BẮP CẢI TÍM.
Nha đam và bắp cải tím là loại cây mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực, giúp bà con nông dân ở nhiều địa phương chuyển đổi cây trồng hiệu quả. Tuy nhiên việc sử dụng nha đam, đặc biệt là bắp cải tím trong ngành thực phẩm để tạo ra những sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và đáp ứng thị hiếu cho người tiêu dùng còn rất ít.
Trong thành phần của bắp cải tím có nhiều vitamin, lại có màu sắc đẹp mắt, hấp dẫn nên có khả năng chế biến bổ sung vào sữa chua, cải thiện màu sắc, đa dạng hóa sản phẩm sữa chua. Trên thị trường đã có sản phẩm sữa chua nha đam nhưng vẫn có nhược điểm là sữa chua nha đam bị biến màu trong quá trình bảo quản và sử dụng.
Vì vậy để đa dạng hóa các sản phẩm sữa chua đồng thời giải quyết nhược điểm trên của sản phẩm sữa chua nha đam và việc tiêu thụ nguồn nguyên liệu bắp cải tím, nha đam cho bà con nông dân nên tôi đã chọn nha đam và bắp cải tím làm đối tượng nghiên cứu chế biến sữa chua.
1.3.1 Nguồn gốc, đặc điểm của cây Nha Đam. [14, 15, 17] Tên khoa học:Aloe
Giới (regnum): Plantae
Ngành (divisio) : Mangnoliphyta
Lớp (class) : Liliopsida
Họ (familia) : Asphodelaceae
Chi (genus): Aloe
Cách đây mấy ngàn năm về trước, Nha đam được xem là “thực vật thần bí”vừa dùng để chữa bệnh, dưỡng nhan sắc, lại được trồng để làm cảnh. Nha đam (lô hội) có nguồn gốc từ Châu Phi. Từ Lô Hội bắt nguồn từ tiếng Ả Rập là “Aneh” có nghĩa là vị đắng. Cây Nha Đam vốn mọc ở vùng đất Châu Phi khắc nghiệt, sản sinh nhanh, mọc từng đám, sức chịu đựng mạnh, có khả năng chịu đựng được cái nóng khủng khiếp của miền Sa mạc. Cách đây 4000 năm về trước, người dân Châu Phi đã dùng Nha Đam để làm thuốc xổ. Ở Phương Tây từ thế kỷ XV trước công nguyên, cây Nha Đam đã được dùng làm thuốc chữa các loại bệnh và được liệt vào phương thuốc dân gian.
Vào cuối thế kỷ XIII, du khách người Ý tên là Macro Polo (1254 ÷ 1323) đã thực hiện một chuyến đi thám hiểm toàn Châu Á đến Trung Hoa, Polo đã giới thiệu cho người dân bản xứ một dược thảo mà sau này chúng ta gọi là cây Nha Đam, từ Trung Hoa, cây Nha Đam được di sang Việt Nam. Trong khoảng 400 loài cho có 4 loài được sử dụng để làm thuốc đó là:
Aloe vera, Aloe ferox, Aloe arboresesescens, Aloe perryi.
Trong đó có hai loài được chú ý nhất là Aloe ferox, và Aloe vera L ( hoặc Aloe
barbadensis Mill). Theo sách “cây cỏ Việt Nam” của Phạm Hoàng Hộ thì chi Aloe ở nước ta chỉ có một loài là Aloe barbadensis Mill. Tức là cây Nha Đam( có nơi gọi là cây Lô Hội, Lưu Hội, Long Thủy…) Ở nước ta Nha Đam mọc ở các vùng Ninh Thuận, Bình Thuận… Chúng chịu cảnh hạn hán và khô nóng rất giỏi. Chúng được trồng để làm thuốc hay làm cảnh.
Chi Aloe gồm những cây sống được nhiều năm, than có thể hóa gỗ, phần trên lá tập trung thành hình hoa thị, khi ra hoa thì trục hoa nhô lên, ở giữa bó hoa. Lá có hình mũi mác, dầy, mọng nước. Trong lá có chứa nhiều chất nhầy vì thế có thể giữ được nhiều nước làm cho cây có thể thích ứng với những nơi khô hạn. Lá không cuống, mọc thành vành rất sát nhau, dày, mẫm, hình 3 cạnh, mép dày mép có răng cưa khô cứng và thưa, dài 30 – 50 cm, rộng 5 -10 cm, dày 1 -2 cm.
Hình ảnh 1.6 Cây nha đam
(Nguồn http://kinhbacbonsai.com.vn)
1.3.2 Điều kiện trồng trọt và chăm sóc:[ 15, 19 ]
Nha đam là cây chịu đựng được khô hạn, nhưng không chịu được ngập úng, do đó phải chọn vùng đất cao ráo, thoáng xốp, tốt nhất là đất pha cát, dễ thoát nước.