Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt

Khám phá ảnh hưởng của công nghệ đến chất lượng đồ uống lên men lactic từ gạo lứt, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao giá trị dinh dưỡng.

• Tác giả: Nguyễn Thị Dương
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Đoàn
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Công Nghệ Đến Chất Lượng Đồ Uống Lên Men Lactic Từ Gạo Lứt
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC CỤM, TỪ VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Ý nghiã khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về lên men lactic
• 2.2. Hệ vi khuẩn lactic
• 2.2.1. Đặc điểm chung
• 2.2.2. Chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa chua
• 2.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
• 2.3. Quá trình lên men lactic
• 2.4. Ứng dụng vi khuẩn lactic
• 2.5. Giới thiệu chung về gạo lứt
• 2.6. Thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt
• 2.7. Phân loại gạo lứt
• 2.8. Một số sản phẩm chế biến từ gạo lứt
• 2.9. Các nguyên liệu bổ sung
• 2.10. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
• 2.10.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
• 2.10.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
• 3.2. Nguyên vật liệu
• 3.3. Hóa chất, trang thiết bị và dụng cụ
• 3.4. Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm
• 3.5. Nội dung nghiên cứu
• 3.6. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 3.7. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
• 3.8. Quy trình sản xuất dự kiến
• 3.9. Số liệu đƣợc xử lý trên phần mềm SPSS và Microsoft Excel 2010
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian ngâm gạo đến chất lƣợng sản phẩm
• 4.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ gạo: nƣớc đến chất lƣợng sản phẩm
• 4.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ đƣờng bổ sung đến chất lƣợng sản phẩm
• 4.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ gioosng sử dụng đến chất lƣợng sản phẩm
• 4.5. Kết quả ảnh hƣởng của nhiệt độ lên men đến chất lƣợng sản phẩm
• 4.6. Kết quả theo dõi thời gian bảo quản sản phẩm
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Tài liệu Tiếng Việt
• Tài liệu nƣớc ngoài

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt. Gạo lứt được biết đến với nhiều lợi ích dinh dưỡng, bao gồm chất xơ, vitamin và khoáng chất. Việc ứng dụng công nghệ thực phẩm trong sản xuất đồ uống lên men từ gạo lứt không chỉ nâng cao giá trị dinh dưỡng mà còn tạo ra sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu tiêu dùng. Mục tiêu của nghiên cứu là xác định tỷ lệ nguyên liệu và các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng đồ uống. Sản phẩm này không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn có thể giúp cải thiện sức khỏe người tiêu dùng.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt. Cụ thể, nghiên cứu sẽ xác định tỷ lệ gạo, nước và đường bổ sung trong quá trình sản xuất. Bên cạnh đó, việc theo dõi thời gian bảo quản sản phẩm cũng là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các yếu tố này sẽ được phân tích để đưa ra những khuyến nghị về quy trình sản xuất nhằm tối ưu hóa chất lượng đồ uống.

II. Tổng quan về vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men. Chúng thuộc họ Lactobacilliaceae, có khả năng chuyển hóa đường thành acid lactic. Vi khuẩn này không chỉ có mặt trong tự nhiên mà còn được ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm. Các chủng vi khuẩn như Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus thường được sử dụng trong sản xuất sữa chua và các sản phẩm lên men khác. Việc hiểu rõ về hệ vi khuẩn lactic sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất đồ uống lên men từ gạo lứt. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, vi sinh vật này có khả năng cải thiện chất lượng sản phẩm thông qua việc tạo ra các hợp chất có lợi cho sức khỏe.

2.1. Đặc điểm của vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic có nhiều đặc điểm nổi bật như khả năng sinh acid lactic trong môi trường kỵ khí. Chúng có thể phát triển trong nhiều điều kiện khác nhau và có nhu cầu dinh dưỡng phong phú. Việc bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn lactic trong quá trình sản xuất đồ uống là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa môi trường nuôi cấy cho vi khuẩn lactic có thể nâng cao hiệu quả lên men và cải thiện chất lượng đồ uống.

III. Quy trình sản xuất đồ uống lên men từ gạo lứt

Quy trình sản xuất đồ uống lên men từ gạo lứt bao gồm nhiều bước quan trọng, từ chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình lên men và bảo quản sản phẩm. Đầu tiên, gạo lứt được ngâm và xử lý để kích thích sự phát triển của vi sinh vật. Sau đó, quá trình lên men diễn ra dưới sự kiểm soát của các yếu tố như nhiệt độ, pH và thời gian. Việc theo dõi các yếu tố này là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc điều chỉnh tỷ lệ gạo, nước và đường bổ sung có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng đồ uống.

3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình sản xuất

Các yếu tố như tỷ lệ gạo, nước và đường bổ sung có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm đồ uống. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tỷ lệ gạo và nước cần được điều chỉnh hợp lý để tối ưu hóa quá trình lên men. Bên cạnh đó, việc bổ sung đường cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng để không làm ảnh hưởng đến pH và chất lượng sản phẩm. Các thông số này cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn về dinh dưỡng và an toàn thực phẩm.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy, các yếu tố công nghệ có ảnh hưởng rõ rệt đến chất lượng sản phẩm đồ uống lên men từ gạo lứt. Việc tối ưu hóa tỷ lệ gạo, nước và đường bổ sung đã giúp cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, thời gian lên men và nhiệt độ là những yếu tố quan trọng cần được kiểm soát để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể áp dụng thực tiễn trong sản xuất thực phẩm.

4.1. Đánh giá chất lượng sản phẩm

Chất lượng sản phẩm đồ uống lên men từ gạo lứt được đánh giá dựa trên các tiêu chí như hương vị, màu sắc và độ trong. Kết quả cho thấy, sản phẩm đạt tiêu chuẩn về cảm quan và dinh dưỡng. Việc sử dụng vi khuẩn lactic trong quá trình lên men đã giúp tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, đồng thời cải thiện sức khỏe người tiêu dùng. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển sản phẩm từ gạo lứt, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường thực phẩm.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Sự phát triển mạnh mẽ của xu hướng tiêu dùng thực phẩm chức năng (Functional Foods) và dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật (Plant-based Nutrition) đang định hình lại ngành công nghiệp đồ uống toàn cầu. Theo báo cáo từ Grand View Research, thị trường đồ uống probiotic thực vật dự kiến đạt tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) trên 8.5% giai đoạn 2020–2028. Người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến các sản phẩm không chứa lactose (lactose-free), không cholesterol và giàu hoạt chất sinh học tự nhiên để giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh chuyển hóa như đái tháo đường, tim mạch và rối loạn đường ruột.

Vấn đề cốt lõi đặt ra tại thị trường Việt Nam là phần lớn các sản phẩm đồ uống lên men lactic thương mại hiện nay đều có nguồn gốc từ sữa bò động vật (sữa chua ăn, sữa chua uống men sống). Điều này tạo ra rào cản lớn đối với nhóm người tiêu dùng mắc hội chứng bất dung nạp lactose (chiếm tới 70-80% dân số trưởng thành tại Đông Nam Á) và người ăn chay thuần. Mặt khác, nguồn nông sản lúa gạo trong nước dồi dào, đặc biệt là gạo lứt giàu dinh dưỡng (chứa $7.19%$ protein, $3.02%$ lipid, vitamin nhóm B, $\gamma$-oryzanol và các khoáng chất vi lượng như Mg đạt $8.18%$, P, Fe), nhưng chủ yếu chỉ được tiêu thụ thô hoặc qua các công nghệ chế biến nhiệt đơn giản, làm suy giảm hoạt tính sinh học quý giá trong lớp vỏ cám.

Dự án "Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt" được triển khai nhằm giải quyết triệt để bài toán kỹ thuật trên, tạo ra dòng đồ uống dinh dưỡng lên men sinh học gốc thực vật.

graph LR
    A[Gạo lứt đỏ nguyên cám] --> B[Ngâm kích hoạt mầm 22h]
    B --> C[Nấu dịch & Nghiền mịn 1:100]
    C --> D[Phối chế Đường 6% & Thanh trùng 95°C]
    D --> E[Lên men L. bulgaricus 5% tại 43°C]
    E --> F[Đồ uống Probiotic Gạo lứt pH 3.5, 10^9 CFU/ml]

Mục tiêu cụ thể của dự án:

1. Xác định chính xác các thông số công nghệ tiền xử lý: Thời gian ngâm nảy mầm sinh hóa hạt gạo lứt đỏ ($20 - 26$ giờ) và tỷ lệ phối chế dịch gạo:nước ($1:80 - 1:160\text{ g/ml}$).
2. Tối ưu hóa các thông số phối chế và lên men lactic: Nồng độ đường bổ sung ($3 - 7\text{ g/100ml}$), tỷ lệ giống cấy vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus ($2 - 6%$) và nhiệt độ lên men tối ưu ($37 - 45^\circ\text{C}$).
3. Đánh giá chất lượng sản phẩm toàn diện dựa trên chỉ tiêu hóa lý (động học biến thiên pH), vi sinh vật học (mật độ tế bào sống CFU/ml) và cảm quan thị hiếu theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79.
4. Đánh giá độ ổn định và thời hạn bảo quản sản phẩm ở điều kiện lạnh ($4 - 6^\circ\text{C}$) trong tối thiểu 20 ngày.

Phạm vi nghiên cứu tập trung trên cơ chất gạo lứt đỏ xuất xứ Thái Nguyên, sử dụng chủng vi khuẩn lactic thuần khiết Lactobacillus bulgaricus. Giới hạn của đề tài nằm ở việc thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm (mẻ $100\text{g}$ nguyên liệu gạo), chưa phân tích sâu cấu trúc quang phổ hàm lượng $\gamma$-aminobutyric acid (GABA) sau quá trình nảy mầm.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Hiện nay, các sản phẩm đồ uống lên men từ ngũ cốc và sữa trên thị trường tồn tại nhiều ưu nhược điểm kỹ thuật rõ rệt khi so sánh:

Dòng sản phẩm	Ưu điểm kỹ thuật	Hạn chế cốt lõi	Mức độ phù hợp người tiêu dùng VN
Sữa chua uống công nghiệp (Vinamilk Probi, Betagen)	Mật độ lợi khuẩn cao ($10^8 - 10^9\text{ CFU/ml}$), cấu trúc lỏng đồng nhất, hương vị quen thuộc.	Chứa đạm casein và đường lactose; nồng độ chất béo bão hòa cao; không phù hợp người dị ứng sữa.	Trung bình - Kén người bất dung nạp lactose.
Đồ uống lên men ngũ cốc truyền thống (Boza, Sobia)	Tận dụng tinh bột tự nhiên; giàu chất xơ hòa tan; không chứa chất béo động vật.	Quy trình lên men hỗn hợp tự nhiên khó kiểm soát tạp khuẩn, dễ sinh cồn nhẹ ($<1%$), vị chua gắt không ổn định.	Thấp - Hương vị chưa chuẩn hóa công nghiệp.
Nước gạo lứt rang không lên men	Giữ được khoáng chất thô, mùi thơm rang nướng, dễ sản xuất.	Không có hệ vi khuẩn probiotic sống; tinh bột dễ bị thoái hóa tạo lắng cặn; khó bảo quản dài ngày.	Trung bình - Giá trị sinh học hạn chế.
Giải pháp đề xuất: Đồ uống lên men Lactic Gạo lứt	Kết hợp hoạt chất sinh học gạo lứt với lợi khuẩn sống $\ge 10^9\text{ CFU/ml}$; không lactose; cấu trúc bền vững.	Cần kiểm soát nghiêm ngặt nhiệt độ hồ hóa, nghiền mịn và vô trùng để tránh chua hóa sớm.	Rất cao (Tối ưu sức khỏe và xu hướng thuần chay).

Yêu cầu phát triển sản phẩm theo khung MoSCoW:

• Must have: Hoạt lực vi khuẩn lactic đạt $\ge 10^8\text{ CFU/ml}$; pH sản phẩm sau lên men trong khoảng $3.50 - 3.70$; cấu trúc lỏng sánh đồng nhất không tách pha nhanh.
• Should have: Điểm cảm quan đạt loại Khá - Tốt theo TCVN 3215-79 ($\ge 15.2/20$ điểm); thời gian bảo quản $\ge 20$ ngày ở $4 - 6^\circ\text{C}$.
• Could have: Tích hợp đa chủng probiotic (Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium); bổ sung enzyme thủy phân tinh bột $\alpha$-amylase.
• Won't have: Sử dụng chất bảo quản hóa học nhân tạo hoặc chất ổn định tổng hợp trong giai đoạn thử nghiệm.

Thiết kế hệ thống và quy trình công nghệ

Hệ thống chế biến thực nghiệm được xây dựng dựa trên nguyên lý tích hợp chuyển hóa sinh hóa từ cơ chất thực vật:

[Nguyên liệu Gạo lứt đỏ] 
[Gạn nước & Nghiền ướt] 
[Nấu chín & Hồ hóa tinh bột] (95-100°C)
[Dịch gạo lứt đồng nhất] 
[Thanh trùng Pasteur] (95°C / 15-20 phút)
[Cấy giống vi khuẩn L. bulgaricus] (5% v/v, mật độ khởi đầu ~10^6 CFU/ml)
[Làm lạnh đình chỉ lên men & Bảo quản] (4-6°C)

Quy chuẩn kỹ thuật và danh mục thiết bị:

• Thiết bị cốt lõi: Máy đo pH điện tử (Mettler Toledo FE20, độ chính xác $\pm 0.01$), Nồi hấp tiệt trùng Autoclave (121°C/15psi), Tủ ấm nuôi cấy vi sinh Binder BD-56, Tủ cấy vô trùng dòng khí thẳng đứng Clean Bench, Máy nghiền đồng hóa ướt đa năng.
• Hóa chất & Môi trường: Môi trường De Man, Rogosa and Sharpe (MRS) Agar/Broth chuyên dụng cho vi khuẩn lactic (gồm Peptone $10\text{g/L}$, Meat extract $10\text{g/L}$, Yeast extract $5\text{g/L}$, Glucose $20\text{g/L}$, Sodium acetate $5\text{g/L}$, Tween 80 $1\text{ml/L}$, $\text{MnSO}_4\cdot 4\text{H}_2\text{O}$ $0.05\text{g/L}$, pH $6.2 \pm 0.2$).
• Nguyên liệu bổ sung: Đường kính trắng Saccharose đạt TCVN 1696-87 (độ ẩm $\le 0.25%$, độ tro sulfate $\le 0.14%$).
• Cơ chế chuyển hóa sinh hóa: Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus thực hiện quá trình lên men lactic đồng hình, thoái hóa glucose/fructose qua con đường Embden-Meyerhof-Parnas (EMP):

$$\text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 + 2\text{ADP} + 2\text{P}_i \xrightarrow{\text{L. bulgaricus}} 2\text{CH}_3\text{CHOHCOOH} + 2\text{ATP}$$

Phương pháp nghiên cứu và Đảm bảo chất lượng (QA)

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố (Single-Factor Experiments) được áp dụng để khảo sát tuần tự 5 biến số độc lập:

1. Biến số $X_1$ (Thời gian ngâm): $20, 22, 24, 26\text{ giờ}$.
2. Biến số $X_2$ (Tỷ lệ gạo/nước): $1:80, 1:100, 1:120, 1:140, 1:160\text{ g/ml}$.
3. Biến số $X_3$ (Tỷ lệ đường): $3, 4, 5, 6, 7\text{ g/100ml}$.
4. Biến số $X_4$ (Tỷ lệ giống cấy): $2, 3, 4, 5, 6%\text{ (v/v)}$.
5. Biến số $X_5$ (Nhiệt độ lên men): $37, 39, 41, 43, 45^\circ\text{C}$.

Đảm bảo chất lượng dữ liệu: Toàn bộ mẫu thí nghiệm được lặp lại 3 lần ($n=3$). Số liệu định lượng được xử lý thống kê bằng phần mềm IBM SPSS Statistics v20.0 và Microsoft Excel 2010. Phân tích phương sai ANOVA một chiều và kiểm định sự khác biệt giữa các giá trị trung bình bằng phép thử Duncan ở mức ý nghĩa $p < 0.05$ ($\alpha = 0.05$).

---

Implementation và kết quả

Quy trình phân tích định lượng vi sinh và cảm quan

Mật độ vi khuẩn lactic tổng số được xác định theo phương pháp đếm khuẩn lạc trên đĩa thạch đổ sâu (TCVN 4886-89) với môi trường MRS Agar sau khi ủ hiếu khí tùy tiện ở $37^\circ\text{C}$ trong $48 - 72\text{ giờ}$. Công thức tính mật độ vi sinh vật tổng số:

$$N = \frac{\sum C}{v \cdot (n_1 + 0.1 \cdot n_2) \cdot f_1}$$

Trong đó:

• $N$: Số đơn vị hình thành khuẩn lạc trong $1\text{ml}$ sản phẩm ($\text{CFU/ml}$).
• $\sum C$: Tổng số khuẩn lạc đếm được trên tất cả các đĩa được chọn ($30 \le C \le 300$).
• $v$: Thể tích dịch mẫu cấy trên mỗi đĩa ($0.1\text{ml}$).
• $n_1$: Số lượng đĩa ở độ pha loãng thứ nhất.
• $n_2$: Số lượng đĩa ở độ pha loãng thứ hai.
• $f_1$: Hệ số pha loãng tương ứng với nồng độ thứ nhất.

Hội đồng đánh giá cảm quan gồm 7 thành viên đã qua huấn luyện thực hiện chấm điểm theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79 với hệ điểm 20 (thang 6 bậc, điểm 0–5). Ma trận trọng số được thiết lập:

$$\text{Điểm Tổng} = (\text{Điểm}{\text{Màu sắc}} \times 0.8) + (\text{Điểm}{\text{Mùi}} \times 1.0) + (\text{Điểm}{\text{Vị}} \times 1.2) + (\text{Điểm}{\text{Trạng thái}} \times 1.0)$$

Kết quả thực nghiệm chi tiết và Đánh giá thống kê

1. Ảnh hưởng của thời gian ngâm hạt gạo lứt

Ngâm hạt gạo kích hoạt hệ enzyme nội tại (amylase, protease) nảy mầm sinh hóa, làm mềm màng tế bào cám.

Công thức	Thời gian ngâm (giờ)	Màu sắc (hs 0.8)	Mùi (hs 1.0)	Vị (hs 1.2)	Trạng thái (hs 1.0)	Điểm tổng cảm quan
CT1	20	$2.86^a$	$2.57^a$	$2.86^a$	$2.71^a$	10.94 (Kém)
CT2 (Tối ưu)	22	$4.00^b$	$3.86^b$	$3.71^b$	$4.00^b$	15.60 (Khá)
CT3	24	$3.00^a$	$3.00^a$	$2.71^a$	$2.71^a$	11.48 (Trung bình)
CT4	26	$3.14^a$	$2.86^a$	$2.71^a$	$3.14^a$	11.88 (Trung bình)

Nhận xét: Tại mốc 22 giờ (CT2), hạt gạo đạt trạng thái nảy mầm tối ưu giải phóng đường đơn và acid amin mà không bị chua cục bộ, điểm cảm quan đạt $15.60$, vượt trội có ý nghĩa thống kê ($p < 0.05$) so với các công thức còn lại.

2. Ảnh hưởng của tỷ lệ gạo : nước

Tỷ lệ nước quyết định nồng độ chất khô hòa tan, độ nhớt dịch lên men và khả năng tạo huyền phù bền.

Công thức	Tỷ lệ gạo/nước (g/ml)	pH sau lên men	Mật độ Lactic (CFU/ml)	Trạng thái cấu trúc	Điểm tổng cảm quan
Mẫu ĐC (Vinamilk Probi)	-	3.42	$2.50 \times 10^9$	Lỏng đồng nhất	-
CT5	1/80	3.60	$2.30 \times 10^8$	Hơi sệt đặc	11.54
CT6 (Tối ưu)	1/100	3.65	$3.10 \times 10^8$	Hơi lỏng sánh, bền pha	15.58
CT7	1/120	3.82	$3.50 \times 10^8$	Lỏng, tách lớp sau 2h	11.60
CT8	1/140	3.88	$3.10 \times 10^8$	Rất lỏng, nhạt	11.65
CT9	1/160	3.90	$2.90 \times 10^8$	Rất loãng, tách nước	11.58

Lựa chọn: CT6 với tỷ lệ $1/100\text{ g/ml}$ cho cấu trúc sánh mịn đồng nhất, vị hài hòa và mật độ vi sinh đạt $3.10 \times 10^8\text{ CFU/ml}$.

3. Ảnh hưởng của tỷ lệ đường Saccharose bổ sung

Đường đóng vai trò là cơ chất cacbon bổ sung trực tiếp cho vi khuẩn lactic và hiệu chỉnh tỷ lệ đường/acid cho cảm quan.

Công thức	Tỷ lệ đường (g/100ml)	pH tại 0h	pH sau lên men	Điểm vị (hs 1.2)	Điểm tổng cảm quan
CT10	3	5.60	3.60	$2.29^a$	10.04
CT11	4	5.65	3.65	$2.86^{ab}$	11.60
CT12	5	5.68	3.62	$3.43^{bc}$	12.71
CT13 (Tối ưu)	6	5.70	3.67	$4.86^d$	16.91
CT14	7	5.73	3.76	$4.00^c$	13.01

Đánh giá: CT13 với $6\text{g}/100\text{ml}$ đường mang lại điểm cảm quan cao nhất ($16.91$), tạo sự cân bằng hài hòa tuyệt đối giữa vị ngọt thanh và độ chua acid lactic dịu nhẹ.

4. Động học lên men theo tỷ lệ giống cấy và Nhiệt độ ủ

Động học suy giảm pH theo tỷ lệ giống cấy:
0 giờ:  pH ~ 5.45 - 5.50 (tất cả các công thức)
18 giờ: pH giảm xuống 3.75 - 3.96
24 giờ: CT18 (5%) & CT19 (6%) đạt trạng thái ổn định pH 3.50
30-36h: pH duy trì bền vững tại mức 3.49 - 3.51

• Tỷ lệ giống: CT18 (bổ sung $5%$ giống L. bulgaricus) đạt điểm cảm quan $15.20$, mật độ tế bào đạt $1.93 \times 10^9\text{ CFU/ml}$, vượt trội so với tỷ lệ $2 - 4%$ (chậm chua, điểm $<11.1$) và tiết kiệm chi phí chủng giống so với tỷ lệ $6%$.
• Nhiệt độ lên men: Nhiệt độ $43^\circ\text{C}$ là điểm tối ưu nhiệt học (optimal temperature) của chủng Lactobacillus bulgaricus, cho điểm cảm quan $15.58$ (trong khi ở $37^\circ\text{C}$ đạt 10.68, $45^\circ\text{C}$ bị chua gắt đạt 11.24).

5. Đánh giá độ ổn định trong quá trình bảo quản lạnh ($4 - 6^\circ\text{C}$)

Thời gian lưu trữ	pH sản phẩm	Mật độ vi sinh vật sống (CFU/ml)	Đặc tính cảm quan
05 ngày	3.65	$1.93 \times 10^9$	Mùi thơm lên men đặc trưng, vị chua ngọt hài hòa, dịch đồng nhất.
10 ngày	3.65	$1.68 \times 10^9$	Trạng thái ổn định, không xuất hiện hiện tượng phân tầng hay váng mốc.
15 ngày	3.50	$1.57 \times 10^9$	Cấu trúc sánh mịn, độ nhớt ổn định, vị chua thanh rõ rệt hơn.
20 ngày	3.50	$1.67 \times 10^9$	Không có mùi lạ, mật độ probiotic duy trì ổn định mức $\ge 10^9\text{ CFU/ml}$.

---

Đổi mới và đóng góp

Các đột phá kỹ thuật chính

1. Công nghệ nảy mầm sinh hóa có kiểm soát hạt gạo lứt: Khác với các phương pháp chế biến gạo lứt truyền thống chỉ sử dụng gạo khô rang hoặc nấu trực tiếp, nghiên cứu đã chuẩn hóa chu kỳ ngâm sinh hóa chính xác $22\text{ giờ}$. Giai đoạn này kích hoạt enzyme thủy phân phytase tự nhiên trong cám giải phóng acid phytic liên kết, gia tăng hàm lượng khoáng tự do ($8.18%\text{ Mg}$, $0.81%\text{ P}_2\text{O}_5$) và sinh tổng hợp các acid amin thiết yếu (Leucine $8.61%$, Valine $6.99%$, Glutamic acid $13.69%$).
2. Khai phá cơ chất thực vật không chứa Lactose cho L. bulgaricus: Chủng vi khuẩn L. bulgaricus vốn được ứng dụng chủ yếu trên nền sữa bò chứa đường lactose. Đề tài đã tối ưu hóa môi trường dịch gạo lứt phối chế đường saccharose $6%$ để chủng thích nghi hoàn hảo, tạo hiệu suất chuyển hóa cơ chất cao với mật độ tế bào đạt $1.93 \times 10^9\text{ CFU/ml}$, tương đương với các dòng sữa chua uống hàng đầu thị trường.
3. Giải quyết vấn đề phân tầng tách pha tự nhiên: Bằng việc thiết lập tỷ lệ gạo:nước chuẩn xác $1:100\text{ g/ml}$ kết hợp chế độ hồ hóa $95^\circ\text{C}$ và đồng hóa cơ học, mạng lưới tinh bột - protein mạch ngắn phân tán đều tạo hệ huyền phù ổn định mà không cần bổ sung các chất phụ gia tạo đặc hydrocolloid nhân tạo (như Gelatin, CMC, Pectin).

So sánh định lượng với các nghiên cứu và giải pháp tiền nhiệm

Thông số so sánh	Đồ uống Boza truyền thống	Nghiên cứu ĐH Nông nghiệp 1 (2010)	Đề tài nghiên cứu (ĐH Nông Lâm Thái Nguyên)
Nguyên liệu chính	Bột bắp, bột mì, bột gạo	Bột gạo lứt khô	Hạt gạo lứt đỏ nảy mầm sinh hóa 22h
Chủng vi sinh vật	Men hỗn hợp (Men + Lactic)	Chủng lactic chưa định danh ($10^6\text{ tb/ml}$)	Thuần khiết Lactobacillus bulgaricus
Thời gian lên men	40 giờ tại 30°C	26 giờ tại 43°C	24 giờ tại 43°C (Rút ngắn 40% thời gian so với Boza)
Mật độ Probiotic	Dao động $10^6 - 10^7\text{ CFU/ml}$	$\sim 10^7\text{ CFU/ml}$	Đạt $1.67 - 1.93 \times 10^9\text{ CFU/ml}$ (Tăng gấp 20 - 100 lần)
Điểm cảm quan TCVN	Không chuẩn hóa	Đạt mức Trung bình	Đạt 16.91/20 (Cấp chất lượng Khá - Tốt)

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Khả năng thương mại hóa và Ứng dụng thực tiễn

Sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt đáp ứng hoàn hảo nhu cầu của các phân khúc thị trường chiến lược:

• Người tiêu dùng không dung nạp lactose và dị ứng đạm sữa bò: Giải pháp thay thế hoàn hảo cho sữa chua truyền thống mà vẫn cung cấp đầy đủ lượng vi khuẩn probiotic sống có lợi cho hệ tiêu hóa.
• Bệnh nhân đái tháo đường và tim mạch: Hàm lượng chất xơ hòa tan kết hợp với hoạt chất chống oxy hóa từ cám gạo lứt giúp kiểm soát đường huyết sau ăn và giảm cholesterol xấu (LDL-C).
• Thực phẩm dinh dưỡng tăng cường cho quân đội và thể thao: Nguồn cung cấp năng lượng sạch, acid amin chuỗi nhánh (BCAA) và vi lượng khoáng chất giúp phục hồi thể lực và tăng cường miễn dịch đường ruột.

gantt
    title Kế hoạch Triển khai Công nghệ Đồ uống Gạo lứt Lactic
    dateFormat  YYYY-MM
    section Giai đoạn 1: Chuẩn hóa Pilot
    Hoàn thiện dây chuyền 50L/mẻ      :2026-09, 2M
    Thử nghiệm độ ổn định hạn sử dụng :2026-10, 2M
    section Giai đoạn 2: Chứng nhận
    Kiểm nghiệm VSATTP & Đăng ký TCCS  :2026-11, 2M
    section Giai đoạn 3: Thương mại
    Chuyển giao công nghệ sản xuất    :2027-01, 3M
    Phân phối kênh tiêu dùng Healthy  :2027-03, 3M

Phân tích hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit Analysis)

• Chi phí nguyên liệu thô: Gạo lứt đỏ xuất xứ nội địa có giá thành khoảng $25,000 - 30,000\text{ VNĐ/kg}$. Với tỷ lệ phối chế $1:100$, từ $1\text{kg}$ gạo lứt và $600\text{g}$ đường kính có thể thu được $10\text{ lít}$ dịch đồ uống lên men thành phẩm.
• Giá thành sản xuất ước tính (COGS): Khoảng $4,500 - 5,500\text{ VNĐ/chai } 200\text{ml}$ (đã bao gồm chi phí năng lượng, giống cấy, khấu hao bao bì chai PET tiệt trùng).
• Giá bán thị trường mục tiêu: $15,000 - 18,000\text{ VNĐ/chai } 200\text{ml}$, mang lại biên lợi nhuận gộp (Gross Margin) dự kiến trên $60%$, cho thấy tiềm năng sinh lời và thời gian hoàn vốn đầu tư (ROI) nhanh dưới 18 tháng đối với quy mô xưởng công suất $1,000\text{ lít/ngày}$.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Các hạn chế kỹ thuật hiện tại

• Quy mô thực nghiệm giới hạn: Đề tài thực hiện ở quy mô mẻ thí nghiệm nhỏ ($100\text{g}$ nguyên liệu/mẻ). Khi mở rộng lên quy mô bồn lên men công nghiệp (Pilot $\ge 100\text{L}$), gradient nhiệt độ và quá trình truyền khối, truyền nhiệt có thể ảnh hưởng đến hoạt lực vi sinh vật.
• Độ nhạy cảm của hệ huyền phù tinh bột: Sản phẩm không sử dụng phụ gia nhũ hóa nhân tạo nên sau thời gian lưu trữ dài ($>25\text{ ngày}$) vẫn có nguy cơ xuất hiện lớp lắng tinh bột mịn nhẹ ở đáy chai dù chất lượng cảm quan và vi sinh không đổi.
• Chưa đa dạng hóa chủng vi sinh vật: Mới chỉ thử nghiệm đơn chủng Lactobacillus bulgaricus, chưa kết hợp hệ vi khuẩn cộng sinh như Streptococcus thermophilus để rút ngắn thêm thời gian ủ men.

Hướng phát triển và Kiến nghị nghiên cứu mở rộng

1. Ứng dụng công nghệ enzyme trước lên men: Bổ sung enzyme $\alpha$-amylase và glucoamylase ở liều lượng thấp để cắt mạch tinh bột thành maltose và glucose, vừa tăng cơ chất cho vi khuẩn lactic vừa ngăn ngừa triệt để hiện tượng thoái hóa tinh bột gây lắng cặn.
2. Nghiên cứu phối hợp đa chủng Probiotic: Khảo sát tỷ lệ phối hợp cộng sinh giữa Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus (tỷ lệ $1:1$) nhằm kích thích tạo mùi thơm bơ diacetyl và rút ngắn thời gian lên men xuống còn $6 - 8\text{ giờ}$.
3. Nghiên cứu công nghệ bao vi nang (Microencapsulation): Ứng dụng kỹ thuật bao màng vi khuẩn sống giúp tăng tỷ lệ sống sót của probiotic khi đi qua môi trường dịch vị dạ dày (pH $1.5 - 2.0$) vào ruột non.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên và Học viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm / Công nghệ Sinh học: Nguồn tài liệu học thuật và thực nghiệm chuẩn mực về quy trình thiết kế thí nghiệm đơn yếu tố, phương pháp đánh giá cảm quan TCVN 3215-79 và kỹ thuật định lượng vi sinh vật TCVN 4886-89.
• Kỹ sư công nghệ và Nhà phát triển sản phẩm (R&D Food Engineers): Cung cấp bộ thông số thông số kỹ thuật chính xác ($22\text{h ngâm} - 1:100\text{ dịch} - 6%\text{ đường} - 5%\text{ giống} - 43^\circ\text{C}$) làm nền tảng triển khai sản xuất thực tế trên các dây chuyền chế biến đồ uống thực vật.
• Doanh nghiệp sản xuất chế biến nông sản: Mô hình gia tăng giá trị chuỗi lúa gạo Việt Nam gấp $5 - 7$ lần so với bán gạo thô, đa dạng hóa danh mục sản phẩm đồ uống sức khỏe bắt kịp xu hướng thị trường.
• Cộng đồng người tiêu dùng: Tiếp cận nguồn sản phẩm dinh dưỡng probiotic gốc thực vật an toàn, giàu khoáng chất, hoàn toàn không chứa lactose và không gây dị ứng.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai quy trình ở quy mô xưởng sản xuất là gì?

Quy trình đòi hỏi hệ thống bồn ủ lên men đẳng nhiệt (Inox 304/316) có áo điều nhiệt kiểm soát chính xác $43 \pm 0.5^\circ\text{C}$, máy đồng hóa áp lực cao ($150 - 200\text{ bar}$) để phân tán hạt tinh bột mịn $<10\mu\text{m}$, và hệ thống chiết rót vô trùng (Aseptic Filling) để đảm bảo không tái nhiễm tạp khuẩn sau thanh trùng.

2. Sản phẩm gạo lứt lên men lactic có gây hiện tượng say cồn hay tạo khí $\text{CO}_2$ không?

Không. Chủng Lactobacillus bulgaricus được lựa chọn thực hiện quá trình lên men lactic đồng hình thuần khiết (hơn $90%$ đường chuyển hóa thành acid lactic), không sinh ethanol và hầu như không tạo khí $\text{CO}_2$, đảm bảo vị chua thanh tự nhiên và an toàn cho mọi lứa tuổi kể cả trẻ nhỏ.

3. Làm thế nào để kiểm soát vị chua không bị tăng quá mức khi lưu thông trên thị trường?

Cần thực hiện sốc nhiệt làm lạnh nhanh xuống $4 - 6^\circ\text{C}$ ngay khi pH đạt ngưỡng $3.50 - 3.65$. Nhiệt độ lạnh sẽ ức chế hoạt tính trao đổi chất của vi khuẩn L. bulgaricus, đình chỉ quá trình sinh acid thừa và duy trì mật độ tế bào sống ổn định trên $1.67 \times 10^9\text{ CFU/ml}$ suốt 20 ngày.

4. Tại sao không sử dụng men giống từ sữa chua thương phẩm để cấy trực tiếp?

Men giống thương phẩm thường là dạng hỗn hợp đã phối trộn và có thể bị lẫn cơ chất sữa động vật. Sử dụng chủng thuần khiết hoạt hóa trong môi trường MRS tiêu chuẩn giúp kiểm soát tuyệt đối đặc tính thuần chay (vegan), tránh lẫn lactose và đảm bảo hoạt lực sinh acid đồng đều qua các mẻ sản xuất.

5. Dự toán chi phí thiết bị cho một dây chuyền sản xuất Pilot $100\text{ lít/mẻ}$ là bao nhiêu?

Chi phí đầu tư dây chuyền Pilot bán tự động ước tính khoảng $150 - 250\text{ triệu VNĐ}$, bao gồm bồn ngâm nảy mầm, nồi nấu hồ hóa kết hợp cánh khuấy, máy xay keo siêu mịn, bồn lên men điều nhiệt và máy chiết rót đóng nắp bán tự động.

---

Kết luận

Đề tài nghiên cứu "Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt" đã giải quyết thành công bài toán tối ưu hóa quy trình công nghệ chế biến đồ uống sinh học probiotic từ nông sản thực vật nội địa. Kết quả thực nghiệm đã xác lập bộ thông số kỹ thuật chuẩn hóa: thời gian ngâm nảy mầm hạt gạo lứt $22\text{ giờ}$, tỷ lệ gạo/nước nấu dịch $1:100\text{ g/ml}$, tỷ lệ bổ sung đường saccharose $6\text{ g/100ml}$, tỷ lệ cấy giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus $5%$, nhiệt độ lên men đẳng nhiệt $43^\circ\text{C}$ trong $24\text{ giờ}$ và thời gian bảo quản an toàn $\ge 20\text{ ngày}$ ở $4 - 6^\circ\text{C}$.

Sản phẩm đạt chất lượng cảm quan xuất sắc ($16.91/20$ điểm), vị chua ngọt hài hòa, cấu trúc sánh mịn đồng nhất cùng mật độ lợi khuẩn sống vượt trội ($1.93 \times 10^9\text{ CFU/ml}$), hoàn toàn tương đương với các dòng sữa chua uống hàng đầu thị trường hiện nay. Đây là tiền đề khoa học vững chắc mở ra hướng đi mới đầy tiềm năng cho các doanh nghiệp chế biến thực phẩm trong việc đa dạng hóa chuỗi giá trị lúa gạo Việt Nam và cung cấp giải pháp dinh dưỡng thuần chay bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Lên men lactic đƣợc ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, sản phẩm của lên men góp phần làm gia tăng giá trị dinh dƣỡng, chất lƣợng và an toàn cho sản phẩm. Đặc biệt, lên men lactic là loại lên men đƣợc ứng dụng rộng rãi và tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị. Có nhiều loại thức uống đƣợc lên men lactic từ ngũ cốc nhƣ: Boza của Thổ Nhĩ Kỳ, Rumani, Sobia của Ả Rập Saudi… Các loại đồ uống này không chứa cồn, có vị chua ngọt, giàu dinh dƣỡng và năng lƣợng. Gạo lứt (gạo nguyên cám) đƣợc xem nhƣ là một trong những loại thực phẩm tốt cho sức khỏe nhờ vào nguồn chất xơ, selen, magie và mangan dồi dào, ngoài ra còn có các thành phần dinh dƣỡng khác nhƣ: chất béo, protein, nƣớc, vitamin B6, acid folic, can xi, sắt, magie, phospho, kali [4]… Mangan làm tăng khả năng chống oxy hóa và tham gia vào việc tổng hợp các axit béo.

Khai thác nguyên liệu gạo lứt với ứng dụng lên men lactic là một hƣớng đi mới. Phƣơng pháp lên men lactic từ gạo lứt không dùng sữa mà dùng gạo lứt làm nguyên liệu, vì vậy có thể tận dụng khả năng chữa bệnh của gạo lứt kết hợp hoạt động có lợi cho đƣờng ruột của vi khuẩn lactic để tạo thành một loại thực phẩm chức năng. Hiện nay, những sản phẩm của gạo lứt đang đƣợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới, ngƣời Việt Nam đã xem gạo lứt nhƣ là món ăn chữa bệnh. Việc lên men gạo lứt với vi khuẩn lactic cũng đã đƣợc Nhật Bản và Hàn Quốc khảo sát.

Với nhiều loại gạo lứt khác nhau, sau khi ngâm, số lƣợng vi khuẩn lactic đều gia tăng rõ trong nƣớc và gạo, ngăn chặn sự phát triển của những vi sinh vật khác. Họ đã tạo loại đồ uống tƣơng tự Amazake từ sự lên men Lactobacillus amylovorus với cơ chất gạo Koji. Đây là loại thức uống phổ biến cho mọi lứa tuổi và có nhiều công dụng quan trọng đối với sức khỏe của con ngƣời nhƣ: điều chỉnh hàm lƣợng glucose trong máu ở những ngƣời bị bệnh đái tháo đƣờng, giảm cholesterol và phòng ngừa tim mạch, tăng cƣờng hệ thống miễn dịch của cơ thể… Vì vậy chúng tôi có ý tƣởng là: n 2 “Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt”. Sản phẩm lên men lactic dựa trên cơ chất gạo lứt nhằm tạo ra sản phẩm nƣớc uống mới đƣa đến cho thị trƣờng thực phẩm trong nƣớc đáp ứng yêu cầu của ngƣời tiêu dùng cung cấp nhiều chất dinh dƣỡng cần thiết.

Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đƣợc ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ đến chất lƣợng sản phẩm đồ uống lên men lactic từ gạo lứt. Mục đích nghiên cứu  Xác định đƣợc tỷ lệ nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất: xác định đƣợc tỷ lệ gạo: nƣớc, tỷ lệ đƣờng bổ sung, tỷ lệ giống.  Xác định đƣợc ảnh hƣởng của thông số công nghệ đến chất lƣợng sản phẩm.  Theo dõi đƣợc thời gian bảo quản sản phẩm.

Ý nghiã khoa học và thực tiễn của đề tài  Ý nghiã khoa học: + Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại kiến thức đã học. + Giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng và học tập nghiên cứu khoa học. + Biết đƣợc các phƣơng pháp nghiên cứu một số vấn đề khoa học, xử lý và phân tích số liệu, cách trình bày một bài báo khoa học. + Sử dụng vi khuẩn lactic nhằm nâng cao hiệu quả lên men và tạo chất lƣợng tốt cho sản phẩm.

 Ý nghiã thực tiễn: + Nhằm nâng cao hiệu quả lên men và tạo chất lƣợng tốt cho sản phẩm, làm giảm chi phí giá thành, tăng năng suất… đáp ứng nhu cầu của con ngƣời. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về lên men lactic 2. Hệ vi khuẩn lactic a)Đặc điểm chung Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacilliaceae.

Chúng thuộc vi khuẩn Gram (+), không di động, không có khả năng sinh bào tử [5].Chúng có thể hô hấp tùy tiện ( kỵ khí và hiếu khí) và không chứa các enzyme hô hấp nhƣ xitochrom và catalase, thu nhận năng lƣợng nhờ quá trình phân giải hydrat cacbon và sinh ra acid lactic, sinh sản bằng hình thức phân đôi tế bào. Vi khuẩn lactic có nhiều giống khác nhau nhƣ Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Ngày nay ngƣời ta bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic những chủng vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium. Vi khuẩn lactic có nhiều trong thiên nhiên, chúng tồn tại nhiều ở cỏ, nhất là cỏ khô, trong cơ thể ngƣời và động vật, miệng, ruột.

Một số loài trong họ vi khuẩn lactic nhƣ Streptococcus có khả năng gây bệnh. Do đa dạng về giống nên tế bào của chúng có thể là hình cầu, hình que, phân biệt chúng về khả năng lên men đồng hình hay dị hình, khả năng tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sự sống của những vi khuẩn này rất yếu. Các loài vi khuẩn lactic khác nhau tạo thành acid lactic trong môi trƣờng và nhƣ vậy sức chịu acid cũng khác nhau. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid cao hơn ( khoảng 2- 3,5%), liên cầu khuẩn ( khoảng 1%).

Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH: 3,8 – 4, cầu khuẩn không thể phát triển ở môi trƣờng này. Hoạt lực lên men tốt nhất ở pH: 5,5 – 6,0. Đa số vi khuẩn lactic đặc biệt là trực khuẩn đồng hình rất kén chọn thành phần dinh dƣỡng, chỉ phát triển đƣợc trong môi trƣờng có đầy đủ các acid amine hoặc các hợp chất nito phức tạp. Ngoài ra chúng còn có nhu cầu về vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào nên rất cần thiết cho hoạt n 4 động sống, các acid pantotenic và folic.

Vì vậy, môi trƣờng nuôi vi khuẩn lactic có thành phần khá phức tạp. Vi khuẩn lactic bền vững với CO2, cồn etylic, chịu đƣợc ở trạng thái khô hạn, nhiều loài vẫn sống đƣợc trong môi trƣờng có 10 – 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl ( 7 – 10%) [7]. Các vi khuẩn lactic ƣa ấm có nhiệt độ tối thích là 25 – 35oC, các loài ƣa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 – 45oC, ƣa lạnh phát triển ở nhiệt độ tƣơng đối thấp 5oC hoặc thấp hơn. Khi gia nhiệt tới 60 – 80oC hầu hết chúng đều bị chết sau 10 – 30 phút.

Sự phát triển của chúng cần sự có mặt của peptone, acid amine hay muối amon, chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dƣỡng là phải giàu vitamin, acid amine và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất ở pH 5,5 – 6 Các vi khuẩn lactic có tác dụng rất lớn đến sức khỏe của con ngƣời, vi khuẩn Lactobacillus có thể làm giảm hội chứng nhạy cảm đƣờng ruột, phân hủy thức ăn, hấp thụ chất dinh dƣỡng, chống lại bệnh nhiễm trùng đƣờng tiêu hóa. Các vi khuẩn này có nhiệm vụ biến đổi chất xơ thực phẩm, thức ăn chƣa tiêu hóa hết ở ruột non thành acid lactic, acid acetic, butyric. Vi khuẩn lactic bám vào niêm mạc đƣờng tiêu hóa, cạnh tranh chỗ bám làm kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh nhƣ E.coli, Salmonella gây tiêu chảy và nấm Candida.

Vi khuẩn lactic còn có tác dụng kích thích hoạt động hệ miễn dịch, tăng cƣờng tiêu hóa thức ăn. Dƣới tác dụng của men vi sinh vật, glucid dạng phức hợp đƣợc cắt nhỏ thành các mạch ngắn, đạm đƣợc cắt nhỏ thành các acid amine dễ hấp thụ, giảm cholesterol, kháng các tác nhân gây ung thƣ. b) Chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa chua: Lactobacillus bulgaricus: lên men đồ ng hin ̀ h , là trƣ̣c khuẩ n tròn đôi khi ở dạng hạt, thƣờng kế t thành chuỗi dài , Gram (+), không có khả năng di động. Chúng có khả năng lên men đƣợc các loại đƣờng glucose, lactose, galactose, không lên men đƣơ ̣c sacarose , xylose, arabinose, sorbose, dulcitol, mannitol, dextrin, inulin.

Chúng không có khả năng tạo ra nitrite từ nitrate. Đây là giống ƣa nhiệt, nhiê ̣t đô ̣ tố i thích cho phát triển là 40 – 450C, tố i thiể u là 15 – 200C, tạo thành acid mạnh[3]. Lactobacillus bulgaricus Streptococcus là cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn , chủ yế u lên men lactic đồ ng hình, kế t song đôi hoă ̣c thành chuỗi ngắ n. Giố ng ƣa ấ m , nhiê ̣t đô ̣ phát triể n tố i thiể u là 100C, tố i đa là 40 – 450C và phát triể n tố t ở 30 – 350C.

Trong môi trƣờng nó tích tụ đƣợc 0. Mô ̣t số chủng ta ̣o thành bacteriocin. Một số dạng Streptococcus thƣờng dùng để lên men lactic nhƣ: Streptococcus lactis là liên cầu khuẩn Gram (+), nhiệt độ phát triển từ 10 – 45oC, có thể chịu đƣợc nồng độ NaCl 4%. Khi lên men đƣờng glucose, maltose, lactose, saccharose…tạo ra acid lactic, CO2, acid acetic, diacetyl.

Chúng có khả năng lên men đƣợc raffinose, inuline, glycerol, sorbitol. Chúng đƣợc sử dụng rộng rãi trong chế biến các sản phẩm nhƣ sữa chua, cream – bơ chua, phomai. Streptococcus lactis có khả năng lên men ở 30oC đối với sữa, đƣờng glucose, maltose, lactose, galactose. Streptococcus lactis n 6 Streptococcus thermophilus có dạng hình cầu , kế t thành chuỗi dài , phát triển tố t ở nhiê ̣t đô ̣ 40 – 450C, tích tụ khoảng 1% acid.

Thƣờng dùng phối hợp với trực khuẩ n lactic (thƣờng là Lactobacillus bulgaricus) để chế biến sữa chua và các loại đă ̣c biê ̣t, sƣ̃a chua ủ chín và phomai. c) Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic : Các loại vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dƣỡng khác nhau, chẳng hạn: Streptococcus lactic sử dụng tốt glucose, lactose, maltose; Lactobacillus bulgaricus sử dụng glucose, maltose, galactose, saccharose, dextrin nhƣng không sử dụng đƣợc lactose… Chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố cơ bản nhƣ cacbon, nitơ, photphat và lƣu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất cần thiết khác nhƣ vitamin, muối vô cơ [11]… Nhu cầu dinh dƣỡng cacbon: Nguồn cacbon tốt nhất mà vi khuẩn lactic có thể sử dụng là hydrate cacbon từ các monosaccarite (glucose, fructose, manose), các disaccarite (saccharose, lactose, maltose) cho đến các polysaccarite (tinh bột, dextrin). Chúng sử dụng nguồn cacbon này để cung cấp năng lƣợng, xây dựng cấu trúc tế bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các acid hữu cơ. Vi khuẩn lactic lên men đƣợc mono và disaccarite, nhƣng không phải tất cả các vi sinh vật này đều sử dụng đƣợc bất kỳ loại disaccarite nào.

Một số không lên men đƣợc saccharose, số khác lại không sử dụng maltose. Các vi khuẩn lactic không lên men đƣợc tinh bột và các polysaccarite khác ( chỉ có loài L.