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: 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. 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 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 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.delbrueckii là đồng hóa đƣợc tinh bột).