Đồ án Công nghệ sản xuất sữa đậu nành Kefir hương cacao

diacetylactis S. thermophilus S. filant S. durans Leuc.Mesenteroides ssp dextranicum Leuc. Mesenteroides ssp cremoris Nấm men Kluyveromyces lactis K. marxianus ssp. bulgaricus K. marxianus ssp. marxianus S. florentinus S. globosus Candida kefir C. pseudotropicalis Torulaspora delbrueckii Hình thái hạt kefir Kefir được hình thành từ những màng bao bọc mỏng, không theo một quy tắc nào cả bao gồm hỗn hợp protein, lipid, polisacharide. Những màng bao bọc phát triển với hình dạng không nhất định, hình thành các thùy phức tạp và không đồng đều, các thùy này lại có xu hướng trở về nguyên bản tạo thành cấu trúc sinh học bao gồm nhiều thùy con bao quanh mình. Với dấu hiệu phát triển đặc biệt như thế chúng hình thành những hạt con, mỗi tiểu thùy được kết nối với nhau ở phần giữa, xòe ra trong khi nó được gắn với các điểm trung tâm của hạt giống mẹ. Hình 2.2: Sự hình thành hạt kefir [9] Nhờ sự xuất hiện đó mà các hạt con tách ra có mẫu hình phát triển giống như hạt mẹ ban đầu. Một vài hạt Kefir cũng tách ra giống với cấu trúc vật lý của não người, tuyến tụy và các cơ quan bên trong. Sau một thời gian có thể do chấn thương hoặc những tác động bên ngoài, một phần thùy con gắn với hạt mẹ bị tách ra thành hạt tự do. Những hạt con này lại tiếp tục nhân giống thành hạt mẹ. Chu kỳ phát triển được lặp lại với chu trình gần giống nhau (tự nhân giống). Trong vài trường hợp đặc biệt, có những hạt không thể cho ra bất cứ hạt con nào trong một thời gian dài mà thay vào đó, chúng hình thành nên một khối lớn (khối hạt Kefir). Bề mặt ngoài của hạt biến đổi từ dạng phẳng đến không đồng đều gồm nhiều thứ phức tạp, có những chỗ lồi lõm rải rác khắp bề mặt. Một vài hạt có thể có những vùng rộng phẳng, trong khi từ mẻ tương tự có thể có những hạt có bề mặt không đồng đều. Nếu điều kiện thuận lợi, sau một thời gian, những hạt nhẵn này thường trở lại dạng nguyên thể, sau đó hình thành các hạt bao quanh mình, nơi mà có thể nhân giống lên. Thường ở những vùng không phẳng, xù xì thường có sự hoạt động mạnh của nấm men, trong khi ở vùng phẳng vi khuẩn lại chiếm ưu thế. Nấm men hình thành những khóm nhỏ nhô ra trên bề mặt, Streptococci thì bện vào nhau với các vi khuẩn khác chứ không hình thành dạng cụm. Ở sâu bên trong hạt, Lactobacilli chiếm ưu thế và có rất ít tế bào nấm men, chúng được gói gọn trong dịch polisacharide, các vi khuẩn hình que và nấm men hình thành các cụm riêng biệt bên ngoài và bên trong hạt. Ở đó Lb.Kefiranoficients được xem là nguyên nhân hình thành polisacharide hòa tan Kefiran. Trong khi đó L.bacitophilus là nguyên nhân hình thành vỏ bọc bên ngoài polisacharide mà có thể giúp hạt co giãn. Một số nghiên cứu cho rằng vi khuẩn có thể gây ra sự nhân giống hạt Kefir vì việc nhân giống của hạt không xảy ra khi vắng mặt Lb.kefiranoficients - là vi khuẩn sinh ra Kefiran ở trung tâm hạt. Nuôi và bảo quản Kefir Hiện nay, có nhiều phương pháp nuôi và bảo quản Kefir để sử dụng nó lâu dài và đạt hiệu quả. Cách đơn giản là làm khô Kefir bằng không khí, sau đó gói trong giấy và giữ nơi khô mát. Nếu muốn Kefir hoạt động trở lại, ta chỉ cần ngâm kefir vào nước, lọc sạch và thả vào một tách sữa để yên trong vài ngày. Tuy nhiên có một số ý kiến cho rằng không nên rửa hoặc ngâm Kefir bằng nước máy vì trong nước máy có cholorine hay flourine sẽ làm hệ vi sinh vật của Kefir bị xáo trộn hoặc bị tiêu diệt, ngoại trừ mục đích làm khô hay ngừng lên men trong thời gian ngắn. Ngoài ra, chúng ta có thể bảo quản Kefir bằng cách đặt chúng trong sữa tươi, trữ trong tủ lạnh ở 4oC, và thay sữa mỗi tuần một lần. Thêm một phương pháp bảo quản giống khác là cho nấm Kefir vào sữa và đặt trong ngăn đá tủ lạnh một thời gian dài (có thể hơn một năm). Khi cần, ta chỉ việc rã đông, đổ bỏ phần sữa đi, sau đó rữa sạch con nấm là sử dụng lại được. Lưu ý: Nấm kefir rất kị với kim loại nên những đồ sử dụng để nuôi và bảo quản sữa phải là đồ nhựa, thủy tinh, sứ… Nếu dùng đồ kim loại, nấm sẽ chết. Giá trị dinh dưỡng của Kefir Kefir có chứa các vi khuẩn và nấm men có lợi cho đường tiêu hóa, giúp hấp thu tốt các thức ăn khác. Ngoài ra, nó còn chứa nhiều khoáng chất và các axit amin cần thiết giúp chữa bệnh, chống oxy hóa và duy trì các chức năng của cơ thể. Kefir rất giàu Ca và Mg, là những chất giúp cho hệ thần kinh khỏe mạnh. Kefir cung cấp nhiều vitamin B12, B1 và vitamin K. Nó giúp cho cơ thể hấp thu những loại vitamin khác như acid folic, acid pantothenic. Thêm vào đó, Kefir rất giàu phospho, đây là khoáng chất cần thiết cho con người, để sử dụng cacbohydrat, chất béo, protein, giúp tế bào phát triển tốt, duy trì và cân bằng năng lượng. Một số thông tin cho rằng, việc sử dụng kefir thường xuyên trong khẩu phần ăn hàng ngày có thể chữa trị các bệnh rối loạn đường tiêu hóa, bệnh đau thắt dạ dày, viêm ruột mãn tính, làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu, làm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với những yếu tố bất lợi của môi trường như chống cảm lạnh và các bệnh hay lây khác. CACAO Giới thiệu Cây cacao có tên khoa học là Theobroma Cacao, thuộc họ Sterculiaceae. Theobroma Cacao được trồng và sử dụng rộng rãi trên thế giới, chia làm hai loài phụ: Criollo và Forastero, nhưng thường gặp nhất là Trinitaro, được lai tạo từ 2 loài trên. Cacao có nguồn gốc hoang dại trong các khu rừng nhiệt đới ẩm ướt của Amazon nằm ở Trung và Nam Mỹ. Những người Aztec và Maya là những người đầu tiên trồng và sử dụng cacao. Ở đây, hạt cacao từng được sử dụng như là tiền tệ để trao đổi và buôn bán. Đến cuối thế kỷ 16 cây cacao đã được trồng ở hầu hết các nước Trung Mỹ, Nam Mỹ, vùng Caribê và lần đầu tiên xuất khẩu sang Tây ban nha vào năm 1585. Sang thế kỷ 17, cây cacao lan truyền sang các nước Đông Nam Á, các đảo vịnh Ghinê, đến thế kỷ 19 được trồng ở các nước Châu phi. Trong thế kỷ 19 người ta đã hoàn thiện công nghệ chế biến các mặt hàng từ cacao như bột cacao, bánh socola, socola sữa, từ đó thúc đẩy việc trồng trọt, chế biến, buôn bán và tiêu thụ cacao rất nhanh chóng. Sản lượng cacao hiện nay của toàn thế giới đạt khỏang 1 triệu tấn trong năm, có năm quốc gia có sản lượng lớn nhất là: cốtđivoa (30% sản lượng thế giới), Braxin (20%), Ghana (9%), Nigeria (6%), Malaysia (4%). Các nước nhập khẩu cacao nhiều nhất là Mỹ, CHLB Đức, Hà Lan, Anh, Singapore, Nhật Bản Ở Việt Nam ca cao được du nhập từ những năm 1959-1960. Hiện tại, cây được trồng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, Cần Thơ. Tuy nhiên, vùng Tây Nguyên vẫn được đánh giá là có điều kiện lý tưởng nhất cho phát triển cây ca cao. Ở đây, theo nghiên cứu thống kê thì cây ra hoa cho quả quanh năm, sản lượng bình quân đạt 3 kg hạt khô/1 cây 5 năm tuổi. Cây cacao được xem là cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, đang trong giai đoạn phát triển mạnh. So với cà phê, cacao có những hiệu quả vượt trội cả về sinh thái và kinh tế. Đặc điểm của trái cacao Trái cacao chưa chín có màu xanh, khi chín có màu vàng, dáng bầu dục thuôn dài, có chiều dài khoảng 15 tới 25 cm và đường kính khoảng từ 7-10 cm. Trong mỗi trái có 5 dãy hạt, mỗi dãy khoảng 25 tới 50 hạt (mỗi hạt khô nặng khoảng 1 gram). Hạt cacao gồm hai lá mầm và một phôi nhỏ, tất cả nằm trong lớp vỏ bảo vệ. Lá mầm dự trữ thức ăn cho quá trình sinh trưởng của cây. Cacao là loại cây rất nhạy cảm với sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Nhiệt độ ban đêm không dưới 20°C, ban ngày khoảng 30°C là nhiệt độ lý tưởng cho sự phát triển của cacao. Khi nhiệt độ xuống dưới 16°C có thể dẫn tới tình trạng các mầm nụ non bị thui chột, gây mất mùa, thất thu. Cây thích hợp trồng ở những vùng nhiệt độ trung bình 25-28oC, độ ẩm trung bình 85%, lượng mưa hàng năm 1.500-2.000 mm. Hạt cacao được thu hái khi đã chín, tách lấy hạt tươi đem ủ lên men đúng mức rồi làm khô (phơi, sấy) ta thu được hạt cacao thương phẩm. Đây là nguyên liệu chính để sản xuất các loại đồ uống, thức ăn có socola. Thành phần hóa học của cacao Sản phẩm của hạt cacao được biết đến với các tên gọi khác nhau ở các vùng trên thế giới. Ở Bắc Mỹ, họ phân loại các sản phẩm của cacao như sau: Cacao là phần nhân đặc của hạt Bơ cacao là phần chất béo bên trong hạt Socola là hỗn hợp giữa cacao và và bơ cacao, được cho thêm đường và những chất khác vào để tạo vị thơm ngon Hợp chất polyphenol trong cacao Hợp chất polyphenol trong cacao có vai trò quan trọng duy trì sự hô hấp trong thực vật, trong quá trình chế biến hạt (ủ và phơi khô) sẽ có những biến đổi hóa sinh dưới tác dụng của nhóm enzim oxy hóa - khử, của nhiệt độ để tạo nên màu sắc, hương vị của cacao và socola. Trong cacao cũng có các nhóm tanin ngưng tụ, tanin thủy phân gây vị chát, đắng các hợp chất catechin,các hợp chất anthocyanin và leucoanthocynin. Nhóm này nằm trong số 10% mô tế bào và phôi nhũ và quyết định màu sắc của nó; trong đó khoảng 60% là các polyphenol hòa tan. Màu tím đỏ của phôi nhũ tươi của các giống Forastero và Trinitario mà không hề có trong giống Criollo, người ta gọi nó là “chất đỏ của cacao“ hay “chất tía của cacao” đều thuộc nhóm authocyanin. Các polyphenol khác trong phôi nhũ tươi là dầu xuất của catechin mà điển hình nhất là L-epicatechin (L-EC) không màu, vị chát, hòa tan trong nước, bị oxy hóa nhanh chóng để tạo ra những sản phẩm màu gọi là “chất nâu cacao”. Chất thơm trong cacao Hương cacao và socola là một trong những chỉ tiêu chất lượng quan trọng của sản phẩm. Hiệu quả quan trọng nhất của những biến đổi ở phôi nhũ trong quá trình lên men là sự xuất hiện những chất tiền hương cacao. Chỉ có những chất này mới truyền cho hạt cacao lên men khi rang một hương vị đặc biệt của socola. Hạt không được ủ lên men thì không thể nào có được hương vị cacao và socola. Các nhóm chất tham gia tạo hương trong quá trình lên men gồm: axit, lipit, protein, polysaccarit, polyphenol, các enzim. Các tác giả nghiên cứu đã tìm ra 17 nhóm chất bay hơi trong cacao với tổng cộng 462 chất. Alkaloid của cacao Theo bromine (3,7 đimetyl-xentin) là Alkaloid điển hình, chiếm chủ yếu của hạt cacao, làm cho hạt có vị đắng đặc biệt, mặc dù là Alkaloid nhưng lại không gây nghiện. Cafein: là alkaloid luôn luôn tồn tại cùng với Theo bromine. Hai chất này có thể tạo nên một số liên kết với Tanin trong phôi nhũ tươi. Bơ cacao Đây là thành phần có giá trị dinh dưỡng của cacao, được tách khỏi hạt bằng các phương pháp ép, chiết bằng dung môi rồi tinh chế. Ở nhiệt độ thường, bơ cacao ở thể rắn có cấu tạo tinh thể nhỏ, màu vàng nhạt, có hương chocolate đặc biệt, nhiệt độ nóng chảy khoảng 31-35 oC. Công dụng chính của bơ cacao là làm socola, ngoài ra nó còn được dùng trong các lĩnh vực: dược phẩm, hương phẩm, mỹ phẩm. Đối với bơ ép từ hạt không ủ lên men hoặc hạt lên men không đủ phẩm chất được dùng trong công nghệ sản xuất các chất tẩy rữa. Thành phần dinh dưỡng của cacao Bột cacao có chứa hàm lượng protein, chất béo, carbohydrate cao và có đầy đủ các chất khoáng cần thiết cho cơ thể như: Na, K, Ca, Mg, Fe. Trong bảng 2.10 là hàm lượng các thành phần cơ bản trong bột cacao Bảng 2.10: Thành phần hóa học của bột cacao [1] Thành phần dinh dưỡng Khối lượng (g/100g) Khoáng Khối lượng (mg/100g) Protein 18,5 Na 950,0 Chất béo 21,7 K 1500,0 Carbohydrate 11,5 Ca 130,0 Mg 520,0 Fe 10,5 Co 3,9 P 660,0 Cl 460,0 Giá trị dinh dưỡng của cacao Ngay từ khi được biết đến như một thứ thực phẩm quý hiếm, cacao đã được đánh giá là có tác dụng tốt cho sức khỏe con người. Bởi thế, thời gian đầu phát hiện ra, cacao chỉ được dùng trong giới quý tộc, vua chúa trong triều đình Tây Ban Nha, Pháp, Thụy Sĩ. Tuy khi ấy, người ta chưa biết các tác dụng đó cụ thể như thế nào, tác động đến cơ quan nào của cơ thể, nhưng họ thấy khi uống vào cơ thể con người ta có được cảm giác sảng khoái, minh mẫn, sung mãn và tăng cường sinh lực. Càng về sau này, nhiều công trình nghiên cứu khoa học cùng với việc phát hiện thêm những hoạt chất có trong thành phần cacao, người ta thấy thứ thực phẩm này có những tác dụng trên từng bộ phận cụ thể của con người Tác dụng lên tim mạch Đây là lợi ích đầu tiên mà các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu đến. Giáo sư, Tiến sĩ Norman Hollenberg, Đại học Y Khoa Harvard đã nghiên cứu trên diện rộng và cho ra kết quả chất phenolic có trong bột cacao thiên nhiên có tác dụng ngăn ngừa và hạn chế các nguy cơ rủi ro có thể xảy đến với hệ tim mạch. Các nhà khoa học tin rằng nhờ có thành phần này, các mảng bám thành mạch ít có cơ hội hình thành và đọng lại ở thành mạch máu. Hơn nữa, bột cacao còn có tác dụng hạn chế nguy cơ tăng hàm lượng LDL-cholesterol, cho dù chế độ ăn có bị buông lỏng. Mặt khác, chất catechin trong bột cacao cũng có tác dụng chống lại các chất oxy hóa-nguyên nhân gây xơ cứng mạch máu, mỡ máu cũng như các rủi ro khác cho tim, cho hệ mạch kể cả mạch não. Tác dụng chống ung thư Đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra tác dụng ngừa ung thư của chè xanh, tương tự như vậy, nghiên cứu mới đây của Trường ĐH California, San Francisco, USA cũng đã cho kết quả khả năng ngừa ung thư của bột cacao là rất rõ ràng. Sở dĩ như vậy là vì trong thành phần của cacao có chứa nhiều chất chống oxy hóa, chất khoáng và vitamin. Tác dụng trên não Thực tế cho thấy, sử dụng cacao khiến con người ta hưng phấn, sảng khoái. Nguyên nhân là do thực phẩm này có chứa cafein nên có tác dụng gần giống như khi ta uống chè, cà phê. Trường Đại học Y khoa Hall York (Anh) khẳng định thường xuyên sử dụng cacao sẽ giúp giảm hội chứng mệt mỏi mãn tính (CFD), chất polyphenols trong cacao có tác dụng cải thiện nồng độ serotonin trong não, chất serotonin có nồng độ không ổn định sẽ dẫn đến hội chứng mệt mỏi mạn tính và trầm cảm. Serotonin, endorphine còn tạo cảm giác thoải mái, hưng phấn. Tác dụng trong ngành dược Việc chiết tách thành công bơ cacao từ hạt cây cacao có ảnh hưởng rất lớn trong ngành bào chế dược phẩm. Bơ cacao từ lâu đã trở thành một loại tá dược được đánh giá là có giá trị và được dùng phổ biến trong công nghệ bào chế. Mặc dù sau này, khi công nghệ phát triển, có nhiều loại tá dược nguồn gốc hóa chất được sử dụng nhiều hơn và hạn chế được các nhược điểm của bơ cacao nhưng các nhà dược học vẫn không quên công lao của loại tá dược cổ điển này. Ngoài bơ cacao, cacao còn được dùng nhiều để làm chất phụ gia, tạo màu, tạo mùi vị hấp dẫn, dễ uống cho các loại dược phẩm, đặc biệt là các dạng thuốc dùng cho trẻ em. Tác dụng khác Ngoài các ứng dụng y khoa, cacao thiên nhiên là thức uống lý tưởng cho người ăn kiêng, giảm béo, nhưng vẫn duy trì đầy đủ dưởng chất cần thiết cho cơ thể. Cacao còn dùng trong mỹ phẩm, các chuyên gia chăm sóc sắc đẹp tại Chennai (Ấn Độ) phát minh cách pha chế cacao, chăm sóc da cho phái nữ, ngăn ngừa bệnh lão hóa da. Việc tắm Cacao từ lâu luôn đựợc ưa chuộng. Phân loại bột cacao Nhìn chung khi khảo sát các sản phẩm bột cacao có trên thị trường trong nước và thế giới, ta có thể phân loại thành nhóm các sản phẩm như sau Dựa theo thành phần hóa học - Cacao giàu béo: 22% chất béo - Cacao độ béo trung bình: 12-22% chất béo - Cacao ít béo: 10-12% chất béo Dựa theo kích cỡ, hình dạng - Bột cacao - Bánh cacao mảnh - Cacao đóng bánh Dựa theo màu sắc - Đỏ vừa - Đỏ dịu - Đỏ nâu - Nâu sáng - Nâu vừa - Nâu xám - Nâu đen Dựa theo hương vị - Hương vị tự nhiên của cacao - Hương vị đắng - Hương vị truyền thống đặc trưng của từng vùng trồng trọt và chế biến cacao (Anh, Pháp, Bỉ, Hà Lan, Đan Mạch, Tây Phi, Nam Mỹ...) Dựa theo yếu tố khác - Cacao tự nhiên chưa kềm hóa - Cacao đã kềm hóa CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN Lên men lactic Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung vi khuẩn lactic đồng hình luôn chiếm ưu thế. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất các thực phẩm lên men truyền thống như phomai, Kefir, vi khuẩn lactic dị hình đôi khi vẫn được sử dụng nhằm mục đích đa dạng hoá chỉ tiêu về mùi vị và cấu trúc cho sản phẩm. Quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn. Đầu tiên đường lactose trong sữa được vi khuẩn lactic đưa vào tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane). Tiếp theo lactose sẽ được phân thành 2 monosacharide rồi đi vào các chu trình chuyển hoá khác nhau. Đối với nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài Streptococcus thermophylus, Lactobacilus bulgaricus, Lactobacilus helveticus, Lactobacilus lactic... chu trình đường phân là con đường chính chuyển hoá glucose thành acid lactic. Phương trình tổng quát của lên men đồng hình: C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2CH3-CH-COOH + 2ATP OH Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng. Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất (lactose) sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật. Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men. Kết quả là hàm lượng acid lactic tích luỹ trong môi trường lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác. Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình) trong dịch lên men còn xuất hiện cả hàng trăm hợp chất hóa học mới khác. Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men. Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn). Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic. Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde, đây là những hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men từ sữa. Lên men ethanol Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, quá trình lên men ethanol được thực thực hiện chủ yếu bởi các nấm men thuộc giống Sacharomyces và Kluyveromyces. Sau khi được vận chuyển vào trong tế bào chất, đường hexose được chuyển hóa theo chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic. Tiếp theo acid pyruvic sẽ được chuyển hoá thành acetaldehyde rồi thành ethanol Dihydroxyacetone phosphat là một sản phẩm trung gian trong chu trình đường phân, hợp chất này có thể chuyển hoá thành glyxerol. Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ được tạo ra với hàm lượng nhỏ. Ngược lại, trong môi trường pH kiềm lượng glyxerol sinh ra sẽ tăng lên rất nhiều và glycerol sẽ trở thành một trong những sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men. Phương trình tổng quát của quá trình lên men trong môi trường pH acid C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào chất của nấm men. Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều kiện kỵ khí. Ethanol và CO2 trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi trường lên men. Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này được tìm thấy với hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và ester. Trong quá trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành (The Moll, 1990). Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Crebs nếu như quá trình lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, các acid hữu cơ chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic, lactic... Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men Các quá trình lên men trong sản xuất công nghiệp có thể tóm tắt như sau: Môi trường trước khi lên men Môi trường sau lên men Cơ chất sót + sinh khối vi sinh vật + sản phẩm trao đổi chất ngoại bào do vi sinh vật tổng hợp nên Cơ chất + giống vi sinh vật Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa như: yaourt, Kefir... Các giai đoạn xử lý sản phẩm sau quá trình lên men thường đơn giản, 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 sót. Thành phần và hàm lượng của từng chất sẽ góp phần hình thành nên hương vị sản phẩm. Do đó, để sản xuất thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, cần phải: - Chọn được giống vi sinh vật thích hợp. - Xác định môi trường lên men với cơ chất đầy đủ theo tỉ lệ tối ưu. - Xác định được các điều kiện lên men thích hợp như lượng giống cấy, nhiệt độ và thời gian lên men. Ngoài ra còn phải quan tâm đến những vấn đề như cung cấp oxy và khuấy trộn. Một số loài vi khuẩn lactic quan trọng Streptococcus lactic Vi khuẩn này phát triển tốt trong sữa và một số môi trường pha chế từ sữa, trong khi lại phát triển kém trong môi trường nước thịt pepton. Đây là loại vi khuẩn hiếu khí tùy tiện nên có thể phát triển sâu trong thạch và cho khuẩn lạc hình cây có nhánh. Đặc điểm sinh hoá quan trọng là lên men glucose, lactose, galactose, maltose, dextrin, không lên men saccharose. Vì vậy Streptococcus lactic đóng vai trò quan trọng trong việc chế biến sữa chua. Phát triển tốt ở nhiệt độ 30-35oC, ở nhiệt độ này vi khuẩn gây đông tụ sữa sau 10-12 giờ, độ acid giới hạn do Streptococcus lactic tạo nên thường dao động trong khoảng 110-120oT, mặc dù có những chủng yếu chỉ tạo khoảng 90-100oT. Sữa được lên men chua bởi Streptococcus lactic luôn luôn có hương vị đặc trưng của sản phẩm sữa chua. Ở nhiệt độ tối ưu Streptococcus lactic phát triển trong sữa có thể đạt đến số lượng tối đa là 1,2-2 tỷ tế bào/ml sau 10-12 giờ. Thời gian này tương ứng với thời gian lên men chua sữa đến 60oT. Độ acid sữa tăng lên rất nhanh trong vài giờ đầu, sau đó giảm dần và ngừng hẳn khi đạt đến gần 120oT. Đường biểu thị acid trong sữa lên men không có hướng đi xuống vì sau khi đạt cực đại độ chua được giữ nguyên theo thời gian mà không giảm đi Streptococcus cremoris Loại liên cầu khuẩn này thường thấy trong sữa dưới dạng chuỗi dài hoặc hiện diện dưới dạng song cầu khuẩn, phát triển tốt ở 20-25 oC. Các điều kiện nuôi cấy khác với giống S.lactic. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chúng đối với sữa hơi khác, chúng thường làm đông sữa nhưng chúng cũng có thể làm cho sữa bị nhớt. Một số chủng loại này phát triển trong sữa cho mùi đặc biệt dễ chịu được ứng dụng trong chế biến bơ. Cũng như S.lactic, S.cremoris lên men lactose thành acid lactic nhưng không lên men saccharose, maltose, dextrin. Streptococcus cremoris làm cho sữa có độ chua thấp hơn (110-115oT) tạo nên sản phẩm có vị ngon thường được dùng trong sản xuất bơ chua. Streptococcus thermophillus và Streptococcus bovis Đây là hai vi khuẩn thuộc nhóm Viridams Streptococci chúng không phát triển ở 10oC, phát triển tốt ở 40-45oC khi lên men sữa tạo được khối đông, không phát triển khi có sự hiện diện của 0,1% xanh methylen, 6,5% NaCl, pH=9,6, arginin, pepton, không tạo thành amoniac. Streptococcus thermophillus là vi sinh vật ưa nhiệt giống như tên chủng, nhiệt độ thích hợp khoảng 40-45oC và bị tiêu diệt ở nhiệt độ 53oC. Khi làm môi trường nuôi cấy từ sữa thanh trùng và ủ ở 32oC số lượng lớn khuẩn lạc của Streptococcus thermophillus xuất hiện. Streptococcus thermophillus là một vi sinh vật quan trọng trong sản xuất yaourt, phomat, nó bị ngăn cản sự hoạt động bởi 0,01mg penicillin hay 5mg streptomycin/ml. Streptococcus bovis được tìm thấy trong sữa bò và có thể xâm nhập vào sữa từ nguồn này hay nguồn khác, nó sống sót trong sữa thanh trùng, có thể tách chúng từ sữa thanh trùng hay một số loại phomat Các trực khuẩn lactic Trực khuẩn lactic phát triển rộng rãi trong thiên nhiên, chúng luôn luôn có mặt trong sữa và các sản phẩm sữa chịu được độ acid cao, phát triển ở phạm vi nhiệt độ rộng trong môi trường có hoặc không có không khí. Trực khuẩn lactic đóng vai trò rất quan trọng trong chế biến sữa chua, quá trình làm fomat. Trực khuẩn lactic cũng chia thành nhóm điển hình và nhóm không điển hình tuỳ thuộc vào khả năng tạo thành sản phẩm phụ. Nhóm trực khuẩn lactic gồm các trực khuẩn ưa nhiệt, trực khuẩn xếp chuỗi cần nhiệt độ trung bình (ưa ẩm), Bacterium thuộc nhóm trực khuẩn không điển hình. Nhờ nhiều loại enzim thích hợp nên các vi khuẩn lactic điển hình có khả năng phân giải các đường đơn (glucose, galactose, levulose...) thành acid lactic. Các loại khác nhau có thể tích tụ lượng acid khác nhau: Lactobacterium bulgaricum tích tụ đến 3,5%, Thermobacter, Ribirium cerea là 2,2%, Lactobacterium plantarum là 1%. Các trực khuẩn lactic ưa nhiệt phát triển tốt ở môi trường acid yếu (pH = 6,5), tuy nhiên có loài phát triển ở pH = 5,4 như Lactobacillus bulgaricus, cũng có loại phát triển tốt ở pH=3,8 trong khi các trực khuẩn xếp chuỗi không thể phát triển được, nhiệt độ tối ưu là 40÷45oC, đây là vi khuẩn tạo được độ acid rất cao 300-350oT. Lactobacterium helveticum phát triển ở 22-51oC, làm cho sữa chua tới 200-300 oT, Lactobacterium bulgarium phát triển ở 22- 53 oC tạo độ acid trong sữa 200-300 oT, độ giới hạn là 200-250 oT Betabacterium trên môi trường thạch tạo những khuẩn lạc giống như khuẩn lạc của trực khuẩn lactic ưu nhiệt. Khi phát triển trong sữa vi khuẩn này cho ít acid, nếu cho dịch tự phân của nấm men vào môi trường, vi khuẩn này phát triển mạnh hẳn lên, đường sữa bị lên men bởi vi khuẩn này không chỉ tạo thành acid lactic mà còn tạo nhiều acid dễ bay hơi. Trong sữa thường có hai loại chính là Betabacterium causasium và Betabacterium breve. Leuconostoc là nhóm gồm những vi khuẩn lên men lactic không điển hình. Chúng có dạng hình cầu nhưng t