Đặt vấn đề Lên men lactic từ lâu đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, sản phẩm lên men góp phần tăng giá trị dinh dƣỡng, chất lƣợng và an toàn cho sản phẩm. Đặc biệt lên men lactic đã tạo nhiều sản phẩm có giá trị nhƣ sữa chua, sản phẩm rau, quả muối chua, thịt chua, nem chua… [9]. Quá trình lên men bởi một số vi khuẩn lactic tạo ra một số enzym có lợi cho đƣờng ruột, giúp hệ tiêu hoá làm việc tốt. Vi khuẩn lactic còn giúp kích thích gia tăng số lợi khuẩn trong đƣờng ruột và khử hoạt tính một số hoá chất gây hại, kích thích tiêu hoá, tạo cảm giác ngon miệng và tăng hiệu quả hấp thụ dƣỡng chất [1].
Gạo lứt từ lâu đã đƣợc nghiên cứu là một loại gạo chứa nhiều chất dinh dƣỡng, có khả năng phòng và chống nhiều loại bệnh. Hiện nay, 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 [17]. 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.
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 có lợi 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…. Trong quá trình lên men, sản phẩm bị ảnh hƣởng các yếu tố về tỷ lệ giống, thời gian, nhiệt độ lên men đến sản phẩm. Vì vậy tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt”.
Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt. Mục đích nghiên cứu - Xác định đƣợc các yếu tố công nghệ của quá trình lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt: + Xác định đƣợc tỷ lệ giống sử dụng trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt + Xác định đƣợc nhiệt độ lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt + Xác định đƣợc thời gian lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt - Tối ƣu hóa đƣợc điều kiện lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt. Ý nghĩa của đề tài 1.1 Ý nghĩa 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.2 Ý nghĩa trong 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 gạo lứt 2.
Đặc điểm của gạo lứt Gạo lứt là loại gạo chỉ xay bỏ vỏ trấu, vẫn còn lớp cám bao bọc bên ngoài. Nếu giã sạch lớp cám này sẽ cho ra gạo trắng là loại chúng ta ăn hằng ngày. Lớp cám của hạt gạo lứt chứa nhiều chất dinh dƣỡng quan trọng nhƣ: vitamin E, B1 , B3 , B6, magie, mangan, chất xơ, sắt…[17] [22]. Hình 1: Hỉnh ảnh về gạo lứt đỏ Hình 2: Gạo lứt tẻ Có 3 cách phân loại gạo lứt: - Phân loại theo tính chất gồm : gạo lứt tẻ, gạo lứt nếp.
- Phân loại theo chiều dài của hạt gạo gồm: gạo ngắn ( 5,5 mm), gạo trung bình (5,5 – 6 mm), gạo dài (6 - 6,5 mm). - Phân loại theo màu sắc hạt gạo gồm: gạo lứt nâu vàng, nâu đỏ, gạo lứt tím, gạo lứt đen, gạo lứt đỏ [17]. Thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt Thành phần của gạo lứt gồm tinh bột, chất đạm, chất béo, chất xơ cùng các vitamin nhƣ:E,B1,B3,B6các axit nhƣ pantothenic (vitamin B5),paraaminobenzoic (PABA), folic (vitamin M), phytic, các nguyên tố vi lƣợng nhƣ canxi, sắt, magiê, selen, glutathion (GSH), kali và natri…[23] [17]. Trƣờng hợp gạo trắng qua quá trình xay, giã, 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, một nửa lƣợng mangan và hầu hết chất xơ bị mất đi.
Các 4 chuyên gia dinh dƣỡng cũng nhận thấy, một lon gạo lứt khi nấu thành cơm chứa 84mg magiê, trong khi đó ở gạo trắng chỉ có 19 mg. Lớp cám của gạo lứt cũng chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa qua các bệnh tim mạch [17]. Gạo lứt có thể nấu thành cơm bằng cách ngâm gạo với nƣớc khoảng 15-20 phút cho mềm và nấu nhƣ cơm nấu gạo trắng. Khi hạt cơm chín thƣờng không nở nhƣ gạo trắng, ăn hơi ráp nhƣng nếu ăn quen sẽ thấy hƣơng vị ngon ngọt đặc biệt [23] [17].
Giáo sƣ tiến sỹ Hiroshi Kayahara của viện sinh học Nhật Bản là ngƣời đã phân tích chất gạo lứt và tìm ra rằng gạo lứt ngâm một ngày một đêm (khoảng 22 giờ) ở nhiệt độ trong nhà sẽ bắt đầu trƣơng nở và tiết ra nhiều chất enzyme cùng vitamin từ cám gạo[22] [17]. Gạo trắng thì không nẩy mầm bằng cách này. Gạo lứt sau ngâm nƣớc rồi đem nấu thành cơm sẽ mềm hơn và có vị ngọt hơn cơm thƣờng do các enzyme đã thủy phân tinh bột thành đƣờng [17]. Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng của 100g gạo lứt chưa chế biến [17] Chỉ tiêu Chỉ số dinh dƣỡng Năng lƣợng 1,548 kJ (370 kcal) Cacbonhydrat 77,24g Đƣờng 0,85g Chất xơ 3,5g Chất béo 2,92g Protein 7,94g Vitamin B1 0,401mg Vitamin B2 0,093mg Vitamin B3 5,091mg Vitamin B5 1,493mg Vitamin B6 0,509mg Vitamin B9 20mg Canxi 23mg Mg 143mg Kali 223mg 5 Bảng 2.
Thành phần hóa học của gạo lứt và gạo trắng xát[17] Tên các chất Gạo lứt (%) Gạoxát trắng(%) Chất đạm 7,1 5,4 Chất béo 3 6 Tinh bột 7 6,5 Vitamin B 1,2 0,5 Vitamin B2 0,6 0,33 Vitamin B6 6,2 2,3 Vitamin B12 0,5 0,3 Vitamin B15 0,13 0,7 Từ bảng trên ta có thể nhận thấy, thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt cao hơn gạo trắng xát khá nhiều. Công dụng của gạo lứt Những lợi ích cho sức khỏe của gạo lứt bắt đầu với chất xơ của nó, 300g gạo lứt cung cấp khoảng 14% giá trị dinh dƣỡng chất xơ hằng ngày cho cơ thể, đã đƣợc chứng minh là có thể giảm lƣợng cholesterol. Nói cách khác gạo lứt dùng để chống xơ vữa động mạch. Chất xơ cũng có tác dụng giữ cho mức đƣờng trong máu dƣới mức kiểm soát, do đó gạo lứt là một lựa chọn ngũ cốc tuyệt vời cho ngƣời bị tiểu đƣờng [22] [17].
Nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh rằng trong lớp cám của gạo lứt chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa các bệnh về tim mạch. Đặc biệt, đối với phụ nữ, nó làm giảm nguy cơ ung thƣ, giảm cholesterol và tốt cho hệ tim mạch của phụ nữ sau mãn kinh [17] [23]. Cám là lớp vỏ ngoài màu nâu của hạt gạo đã đƣợc sử dụng qua nhiều thế kỷ trong kỹ thuật chăm sóc da. Nghiên cứu dƣợc lý thực nghiệm cho thấy cám gạo có tác dụng bảo vệ chống viêm dây thần kinh và trị các bệnh về da.
Cám tinh thu đƣợc sau khi chà xát gạo có 6 tác dụng làm tăng huyết sắc tố trong máu, chống thiếu máu. Thử nghiệm lâm sàng trên ngƣời cho thấy hoạt chất trong dầu cám gạo có tác dụng làm hạ nồng độ cholesterol trong máu. Dầu cám gạo là một hoạt chất chiết từ cám gạo có tác dụng chống ung thƣ, tăng hoạt tính miễn dịch của cơ thể bệnh nhân ung thƣ [17]. Chất xơ còn có tác dụng giúp no lâu nên khi ăn cơm gạo lứt, bạn sẽ không bị tăng cân.
Tổng quan về lên men lactic 2. Đặc điểm vi khuẩn lactic Năm 1780, Scheele ngƣời Thụy Điển lần đầu tiên tách đƣợc axit lactic từ sữa bò lên men chua. Năm 1857, Pasteur chứng minh rằng sữa chua là kết quả hoạt động của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic. Năm 1878, Liester phân lập thành công vi khuẩn lactic đầu tiên và đặt tên là Bacterium hiện nay gọi là Streptococcus lactic, về sau các nhà khoa học liên tiếp phân lập đƣợc nhiều loài vi khuẩn lactic khác nhau.
Công nghệ lên men sản xuất axit lactic đã đƣợc hình thành từ năm 1881 [16] [27]. Vi khuẩn lactic đƣợc xếp vào họ Lactobacteriaccae. Chúng có thể là cầu khuẩn, trực khuẩn ngắn hoặc dài nhƣng đều là vi khuẩn gram dƣơng, không tạo bào tử và hầu hết không di động [1] [8]. Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, không chứa cytochrom và enzyme catalase, có khả năng sinh tổng hợp enzyme peroxydase rất mạnh.
Chúng phân giải H2O2 để tạo ra H2O và O2 để phát triển. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid cao hơn (khoảng 2 – 3,5%), liên cầu khuẩn (khoảng 1%) [9] [14]. Đa số vi khuẩn lactic, đặc biệt là trực khuẩn đồng hình rất kén chọn thành phần dinh dƣỡng trong môi trƣờng và chỉ phát triển đƣợc trong môi trƣờng có tƣơng đối đầy đủ các acid amin hoặc các hợp chất nitơ phức tạp. Ngoài ra chúng còn nhu cầu về vitamin (B1, B2, B6, PP), các acid pantotenic và folic.
Bởi vậy, môi trƣờng nuôi vi khuẩn lactic có thành phần khá phức tạp [9] [16]. 7 Vi khuẩn lactic chịu đƣợc ở trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và cồn etylic, nhiều loài vẫn sống đƣợc trong môi trƣờng có 10 – 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl (tới 7 – 10%) [10] [26]. Các vi khuẩn lactic ƣa ấm có nhiệt độ sinh trƣởng tối thích là 25 – 350C, các loài ƣa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 – 450C, ƣa lạnh phát triển ở nhiệt độ tƣơng đối thấp (50C hoặc thấp hơn). Khi gia nhiệt tới 60 – 800C hầu hết chúng bị chết sau 10 – 30 phút.
Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của peptone, acid amin hay muối amôn.