MỞ ĐẦU œs Ì m› Việc sử dụng hoạt động sống của vi sinh vật nói chung, vi khuẩn lactic nói riêng để chế biến đổ ăn, thức uống trong đời sống được loài người biết đến từ rất lâu. Từ những nguyên liệu đơn giản, rẻ tiền, bằng con đường lên men lactic, họ đã chế biến thành những sản phẩm giàu dinh dưỡng hơn. hợp khẩu vị hơn và có thể bảo quần lâu hơn. Qua bao thăng trầm của thời gian, các sản phẩm này luôn được bảo tồn, ngày càng phát triển và phổ biến khắp các dân tộc trên thế giới.
Mỗi dân tộc, mỗi quốc gia tùy nguồn nguyên liệu và tập quán của mình đã tạo nên những món ăn, thức uống mang đậm bản sắc truyền thống đặc trưng. Các thực phẩm lên men lactic phải kể đến như nem chua tocino của Philippin, sữa chua của Srilanca, tôm chua kungchom (Thái Lan), củ cải chua takuan zuke (Nhật Bản), kim chỉ của người Hàn Quốc, dưa, cà, hành muối, mắm tôm chua của người Việt Nam. Đó là những sản phẩm đều có hương vị độc đáo, thơm ngon, giàu bổ dưỡng, khác xa với tính chất của nguyên liệu ban đầu và làm chậm quá trình hư hỏng. Một số công trình nghiên cứu còn cho thấy, việc sử dung sản phẩm này có khả năng chữa nhiễu loại bệnh (Young - Jung Nam, 1992) và kéo đài tuổi thọ (Metchnikoff, 1908).
Chính diéu này đã giải thích rằng hiện nay Hàn Quốc trở thành nước xuất khẩu và chế biến kim chỉ đứng hàng đầu thế giới, chỉ tính riêng kim chỉ từ cải bắp có công suất 800. Tuy nhiên, nhiều thực phẩm lên men cho đến nay vẫn còn sản xuất bằng kỹ thuật thủ công gia truyền với qui mô nhỏ, chất lượng không ổn định. chưa đáp ứng được tiêu chuẩn về vệ sinh và an toàn trong thực phẩm nên chưa thỏa mãn được nhu cầu của nền kinh tế thị trường. Việt Nam là một nước nông nghiệp nhiệt đới có nguồn nông sản vô cùng phong phú, là cơ sở thuận lợi cho lĩnh vực chế biến thực phẩm.
Hơn nữa, các sản phẩm lên men, đặc biệt là lên men lactic giữ vai trò quan trọng trong bữa ăn hàng ngày của mọi người dân. Bởi vậy, nâng cao giá trị toàn điện sản phẩm chế biến, an toàn cho người sử dụng và vươn tới thị trường Trang | LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1997-2001 xuất khẩu luôn là mối quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này, trong đó có mỗi chúng ta. Hiểu được lợi ích và giá trị của vi khuẩn lactic trong quá trình chế biến, bảo quản thực phẩm hiện nay khiến chúng tôi quyết định chọn để tài cho mình là “Nghiên cứu đặc điểm sinh học của vi khuẩn lactic dùng để lên men đồ uống từ tinh bột khoai mì”. Hy vọng kết quả thu được sẽ góp phan nhỏ bé vào sự nghiệp công nghiệp hóa các quá trình lên men truyền thống hiện nay.
Trang 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1997-2001 PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU L.Vi khuẩn lactic: 1. Một số nét khái quát về vi khuẩn lactic: Lên men lactic đã được con người biết đến từ rất lâu đời và đã ứng dụng rất rộng rãi để chế biến các loại thức ăn chua (sữa chua, muối dưa, muối cà, képhia,.) ủ chua thức ăn cho gia súc hoặc để sản xuất acid lactic và các loại lactat. Lần đầu tiên vào năm 1780 nhà hoá học Thụy Điển Scheele đã tách được acid lactic từ sữa bò lên men chua. Năm 1857 Pasteur đã chứng minh được rằng việc làm chua sữa là kết quả hoạt động sống của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic gây ra.
Năm 1878 Lister là người đầu tiên phân lập được vi khuẩn lactic và đặt tên là Bacterium lactic(hiện nay gọi là Streptococcus lactic). Từ đó đến nay nhiều loại vi khuẩn lactic đã được phát hiện định danh và nghiên cứu. Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic có mặt ở nhiều nơi : trong phân, trong rác, xác động vật, thực vật, trong niêm mạc miệng, niêm mạc ruột của con người, gia súc, gia cầm. Đặc biệt số lượng vi khuẩn lactic rất lớn trong các sản phẩm lên men chua.
Vi khuẩn lactic là tên gọi của những vi khuẩn sinh ra acid lactic, sản phẩm chính trong quá trình chuyển hoá cacbuahyđro. Do đặc điểm này chúng được xếp chung vào họ Lactobacteriaceae, mặc dù nhóm vi khuẩn này không đồng nhất vé mặt hình thái (gồm cả các vi khuẩn dang que ngắn, que dài, hình cầu), nhưng lại tương đối đồng nhất vé mặt sinh lý. Tất cả đều có những đặc điểm chung là những vi khuẩn Gram dương không tạo thành bào tử và hầu hết không di động. Chúng thu nhận năng lượng nhờ phân giải hyđratcacbon và tiết ra acid lactic (khác với vi khuẩn đường ruột cũng sinh acid lactic ).
Các vi khuẩn này đều là vi khuẩn lên men bất buộc, chúng không chứa xitocrom và men catalaza. Tuy nhiên, chúng có thể sinh trưởng được khi có mặt oxy, Đây là các vi khuẩn sống từ ky khí tới vi hiếu khí. Vi khuẩn lactic bao gồm 4 giống sau đây: * Giống Streptococcus: tế bào hình cầu hoặc hình oval, đường kính khoảng 0.5 - I wm thường xếp thành đôi hoặc tạo thành chuỗi dài. Có kha năng lên men sữa, nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển là 30°C, có khả năng Trang 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1997-2001 phân giải nhiều loại đường: glucoza, mantoza, lactoza và hình thành được 5% acid lactic.
Giống Lactobacillus: tế bào hình que, đây là loại vi khuẩn phổ biến nhất, kích thước tế bào phụ thuộc vào môi trường nuôi cấy, có loại vi khuẩn lactic có cơ thể dài 7 - 10 wm, loại có cơ thể hình que ngắn, loại có hình sợi dài. % Giống Leuconostoc: tế bào hình oval, đường kính 0,5 - 0,8 ¿m, dài khoảng 1,6 ¿m, tế bào xếp thành đôi, chuỗi ngắn hoặc chuỗi dai, không tạo thành một đám tập trung. % Giống Peptidococcus: tế bào hình cầu, thường ở dang đơn, đôi, đôi khi xếp thành chuỗi ngắn. Lên men hydratcacbon, tạo sản phẩm cuối cùng là acid lactic.
Nhu cầu dinh dưỡng của vị khuẩn lactic: Vi khuẩn lactic có nhu cầu về dinh dưỡng rất phức tạp, không một đại diện nào thuộc nhóm này có thể phát triển trên môi trường đơn giản chỉ có glucoza và NH; mà chúng đòi hỏi hàng loạt vitamin và các acid amin. Vì vậy, chúng thường được nuôi cấy trên môi trường có bổ sung cao nấm men, cao thịt, nước chiết cà chua. Nhu cầu dinh dưỡng cacbon: Vi khuẩn lactic có thể sử dụng được rất nhiều loại hydratcacbon khác nhau từ glucoza, fructoza, mantoza, saccaroza, đến polysaccarit (tinh bột, dextrin). Các nguồn cacbon này dùng để cung cấp năng lượng và tham gia vào hầu hết các cấu trúc của tế bào.
Bởi vậy, đây là nguồn thức ăn có ý nghĩa hàng đầu đối với sự sống của tế bào vi sinh vật. Trong quá trình lên men các cơ chất chứa cacbon, vi khuẩn lactic có thể sử dụng cả các acid amin như: acid glutamic, arginin, tirozin làm nguồn cung cấp năng lượng. Khi đó xảy ra quá trình decacboxyÌ và tạo ra CO}, 1. Nhu cầu dinh dưỡng nito: Đa số vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp được các hợp chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ, chỉ có một số ít loài có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất nitơ hữu cơ từ nguồn vô cơ.
Vì vậy, để đảm bảo cho su phát triển của mình, vi khuẩn lactic phải sử dụng nguồn nitơ có sin trong môi trường. Tuy nhiên, để sinh trưởng và phát triển bình thường thì ngoài nitơ Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1997.2001 dưới dạng hỗn hợp các acid amin, vi khuẩn lactic còn cẩn những cơ chất hữu cơ phức tạp chứa nitơ như : cao thịt, cao nấm men, pepton, cazéin,. Nhu cầu về vitamin: Vi khuẩn lactic rất cần vitamin cho sự phát triển của minh và các vitamin này đóng vai trò là coenzim trong quá trình trao đổi chất của chúng. Rất ít vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp được vitamin, phần lớn chúng cần nhiều loại vitamin như : riboflavin, tiamin, acid pantôtênoic.và nhiều loại acid amin.
Vì vậy, đã từ lâu người ta dùng vi khuẩn lactic để xác định sự có mặt của các hợp chất này. Thường nuôi cấy vi khuẩn lactic trên những môi trường dinh dưỡng phức tạp có chứa sữa, dịch nấm men, nước chiết cà chua, đôi khi phải dùng cả huyết thanh nữa. Nhu cầu vitamin còn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như : nhiệt độ nuôi cấy, pH, lượng CO; ban đầu và thế oxy hoá khử của môi trường. Nhu cầu này còn chịu ảnh hưởng bởi thành phan môi trường.
Điều đó có liên quan chặt chẽ tới sự có mặt của các acid amin, acid hữu cơ, dezoxyribozit, chẳng hạn vi khuẩn lactic sẽ không cần vitamin B,; nữa nếu trong môi trường đã có dezoxyribozit. Nhu cầu về các chất hữu cơ: Ngoài các nguồn dinh dưỡng trên, vi khuẩn lactic còn có nhu cau rất lớn về các hợp chất hữu cơ khác cần cho sự phát triển của chúng. s Các bazơ nitơ: Adénin, Guanin, Uraxin, Thimin, Thimidin. e Acid hữu cơ: acid acetic và nhiều acid hữu cơ không bay hơi khác.
® Acid amin: L - asparagin, L - glutamin. Xitrat có ảnh hưởng thuận lợi lên tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic. Vì vậy, người ta đã sử dụng rộng rãi xitrat làm thành phần môi trường để nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic. Ngoài ra, acetat cũng có tác động đến sự sinh trưởng của tế bào vi khuẩn.
Acetat được dùng làm chất đệm cho môi trường nuôi cấy nhiều loài vi khuẩn lactic. Tween 80 là một dẫn xuất của acid ôlêïc, là một loại acid hữu cơ quan trọng có ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng của hầu hết các loài vi khuẩn lactic. Trang 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1997-2001 1. các mudi vô cơ: Để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển, vi khuẩn lactic cần rất nhiều các hợp chất vô cơ như : P, S, Mg, Ca, Zn, Mn, K, Na, Cl.
Đối với Lactobacillus thì Mn**, Mg”*, Fe** có tác động tích cực lên sự phát triển và sinh ra acid lactic. Ảnh hưởng của các nhận tế môi trường đến su sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic: Sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic còn phụ thuộc vào các yếu tố môi trường: e Nhiệt độ: ảnh hưởng rất lớn đến sinh lý tế bào vi khuẩn. Nhìn chung, vi khuẩn lactic có biên độ nhiệt từ 15°C - 40°C và được phân thành 2 nhóm rõ rệt: nhóm ưa ấm có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển là 20°C - 40°C và nhóm ưa nhiệt có nhiệt độ tối ưu là 40°C - 50°C. e Chất ức chế : chất kháng sinh va nổng độ muối cao ức chế sự sinh trưởng của nhóm vi khuẩn lactic.