Luận văn nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt, mang lại hiểu biết sâu sắc cho ngành thực phẩm.

• Tác giả: Trần Thị Tuyết
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Đoàn
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình 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
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về gạo lứt
• 2.2. Đặc điểm của gạo lứt
• 2.3. Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt
• 2.4. Công dụng của gạo lứt
• 2.5. Tổng quan về lên men lactic
• 2.5.1. Đặc điểm vi khuẩn lactic
• 2.5.2. Chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa chua
• 2.5.3. Quá trình lên men lactic
• 2.5.4. Một số sản phẩm ứng dụng lên men lactic
• 2.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.6.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.6.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 3. PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nguyên vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.1.1. Nguyên liệu nghiên cứu
• 3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.1.3. Hóa chất và thiết bị sử dụng
• 3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.4.2. Thí nghiệm cho nội dung 1
• 3.4.3. Thí nghiệm cho nội dung 2
• 3.4.4. Phương pháp phân tích
• 3.4.4.1. Phân tích vi khuẩn lactic tổng số
• 3.4.4.2. Phương pháp xác định pH
• 3.4.4.3. Phương pháp đánh giá cảm quan
• 3.4.5. Quy trình sản xuất dự kiến
• 3.4.6. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Xác định các yếu tố công nghệ của quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt
• 4.2. Kết quả xác định tỷ lệ giống sử dụng trong sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt
• 4.3. Kết quả nghiên cứu nhiệt độ lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt
• 4.4. Kết quả nghiên cứu thời gian lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt
• 4.5. Kết quả tối ưu hóa điều kiện lên men trong quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Lên Men Lactic Từ Gạo Lứt Giá Trị

Lên men lactic đã được ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, làm tăng giá trị dinh dưỡng, chất lượng và an toàn. Các sản phẩm lên men lactic như sữa chua, rau quả muối chua, thịt chua, nem chua... rất phổ biến. Quá trình lên men tạo ra các enzyme có lợi cho đường ruột, giúp hệ tiêu hóa hoạt động tốt hơn. Vi khuẩn lactic còn kích thích gia tăng lợi khuẩn, khử hoạt tính hóa chất gây hại, kích thích tiêu hóa, tạo cảm giác ngon miệng và tăng hiệu quả hấp thụ dưỡng chất. Gạo lứt, với nhiều chất dinh dưỡng, có khả năng phòng và chống nhiều bệnh. Việc lên men gạo lứt với vi khuẩn lactic là một hướng đi mới, đặc biệt khi kết hợp khả năng chữa bệnh của gạo lứt và lợi ích của vi khuẩn lactic cho đường ruột.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Quá Trình Lên Men Lactic

Năm 1780, Scheele (Thụy Điển) lần đầu tiên tách được acid lactic từ sữa bò lên men chua. Đến năm 1857, Pasteur chứng minh sữa chua là kết quả hoạt động của vi sinh vật đặc biệt, vi khuẩn lactic. Năm 1878, Liester phân lập thành công vi khuẩn lactic đầu tiên, đặt tên Bacterium (Streptococcus lactic). Công nghệ lên men sản xuất acid lactic hình thành từ năm 1881. Lịch sử này cho thấy sự phát triển liên tục trong việc nghiên cứu và ứng dụng lên men lactic.

1.2. Giá Trị Dinh Dưỡng Vượt Trội Của Gạo Lứt

Gạo lứt chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng như vitamin E, B1, B3, B6, magie, mangan, chất xơ, sắt. Lớp cám của gạo lứt chứa dầu đặc biệt giúp điều hòa huyết áp, giảm cholesterol xấu, ngăn ngừa bệnh tim mạch. So với gạo trắng, gạo lứt giữ lại nhiều vitamin và khoáng chất hơn. Giáo sư Hiroshi Kayahara (Nhật Bản) phát hiện gạo lứt ngâm một ngày đêm sẽ tiết ra nhiều enzyme và vitamin từ cám gạo, làm cơm mềm và ngọt hơn. Giá trị dinh dưỡng của gạo lứt cao hơn gạo trắng xát.

II. Thách Thức Trong Lên Men Lactic Từ Gạo Lứt Vấn Đề

Mặc dù có nhiều tiềm năng, quá trình lên men lactic từ gạo lứt vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Các yếu tố như tỷ lệ giống, nhiệt độ, thời gian lên men ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Cần tối ưu hóa các yếu tố này để đạt hiệu quả lên men cao nhất, tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và cảm quan tốt. Việc kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Ảnh Hưởng Của Tỷ Lệ Giống Đến Quá Trình Lên Men

Tỷ lệ giống vi khuẩn lactic sử dụng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và hiệu quả lên men. Tỷ lệ giống quá thấp có thể làm chậm quá trình lên men, tạo điều kiện cho vi sinh vật gây hại phát triển. Ngược lại, tỷ lệ giống quá cao có thể gây ức chế ngược, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Việc xác định tỷ lệ giống tối ưu là một thách thức quan trọng trong quy trình lên men.

2.2. Tác Động Của Nhiệt Độ Và Thời Gian Lên Men

Nhiệt độ và thời gian lên men là hai yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn lactic. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn, làm giảm hiệu suất lên men. Thời gian lên men quá ngắn có thể không đủ để vi khuẩn chuyển hóa hết chất nền, trong khi thời gian quá dài có thể dẫn đến sản phẩm bị chua quá mức. Cần kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ lên men và thời gian lên men để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

2.3. Kiểm Soát pH Trong Quá Trình Lên Men Lactic

pH là một yếu tố quan trọng cần kiểm soát trong quá trình lên men lactic. Vi khuẩn lactic hoạt động tốt nhất trong môi trường có pH thích hợp. pH quá cao hoặc quá thấp có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Việc điều chỉnh pH trong quá trình lên men là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất lên men và chất lượng sản phẩm.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Yếu Tố Ảnh Hưởng Lên Men Gạo Lứt

Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt. Các yếu tố được nghiên cứu bao gồm tỷ lệ giống, nhiệt độ và thời gian lên men. Mục tiêu là tối ưu hóa các điều kiện lên men để sản xuất sản phẩm có chất lượng tốt nhất. Các phương pháp phân tích vi sinh, hóa học và cảm quan được sử dụng để đánh giá chất lượng sản phẩm.

3.1. Phương Pháp Bố Trí Thí Nghiệm Và Phân Tích Thống Kê

Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với các yếu tố được kiểm soát chặt chẽ. Các kết quả thí nghiệm được phân tích thống kê bằng phần mềm chuyên dụng để xác định ảnh hưởng của từng yếu tố đến chất lượng sản phẩm. Phương pháp phân tích ANOVA được sử dụng để đánh giá sự khác biệt giữa các nghiệm thức. Phân tích thống kê giúp đưa ra kết luận chính xác về ảnh hưởng của các yếu tố.

3.2. Quy Trình Sản Xuất Nước Uống Lên Men Từ Gạo Lứt

Quy trình sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt bao gồm các bước: chuẩn bị nguyên liệu, nấu chín gạo lứt, làm nguội, cấy giống vi khuẩn lactic, lên men, lọc và đóng gói. Mỗi bước trong quy trình đều được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Quy trình sản xuất được thiết kế để tối ưu hóa quá trình lên men và bảo toàn các chất dinh dưỡng có trong gạo lứt.

3.3. Đánh Giá Chất Lượng Cảm Quan Và Vi Sinh Vật

Chất lượng sản phẩm được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu cảm quan (màu sắc, mùi vị, trạng thái) và chỉ tiêu vi sinh vật (mật độ vi khuẩn lactic). Các chỉ tiêu cảm quan được đánh giá bởi hội đồng thử nếm có kinh nghiệm. Mật độ vi khuẩn lactic được xác định bằng phương pháp đếm khuẩn lạc trên môi trường chọn lọc. Đánh giá chất lượng giúp xác định điều kiện lên men tối ưu.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Yếu Tố Ảnh Hưởng Lên Men Lactic Gạo Lứt

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ giống, nhiệt độ và thời gian lên men đều ảnh hưởng đáng kể đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt. Tỷ lệ giống tối ưu được xác định là 2%, nhiệt độ lên men tối ưu là 30°C và thời gian lên men tối ưu là 48 giờ. Các điều kiện này giúp đạt được mật độ vi khuẩn lactic cao nhất và chất lượng cảm quan tốt nhất.

4.1. Ảnh Hưởng Của Tỷ Lệ Giống Đến Mật Độ Vi Khuẩn Lactic

Tỷ lệ giống ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm. Tỷ lệ giống quá thấp làm chậm quá trình lên men, trong khi tỷ lệ giống quá cao có thể gây ức chế ngược. Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ giống 2% cho mật độ vi khuẩn lactic cao nhất sau 48 giờ lên men. Mật độ vi khuẩn lactic là chỉ tiêu quan trọng đánh giá hiệu quả lên men.

4.2. Tác Động Của Nhiệt Độ Lên Men Đến pH Sản Phẩm

Nhiệt độ lên men ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và hoạt động của vi khuẩn lactic, từ đó ảnh hưởng đến pH của sản phẩm. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ 30°C cho pH sản phẩm thấp nhất sau 48 giờ lên men, cho thấy quá trình lên men diễn ra hiệu quả nhất. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến pH là một yếu tố quan trọng.

4.3. Thời Gian Lên Men Và Chất Lượng Cảm Quan Sản Phẩm

Thời gian lên men ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm. Thời gian quá ngắn sản phẩm chưa đạt độ chua mong muốn, trong khi thời gian quá dài sản phẩm có thể bị chua quá mức. Nghiên cứu cho thấy thời gian 48 giờ cho sản phẩm có chất lượng cảm quan tốt nhất, với độ chua vừa phải và hương vị đặc trưng. Chất lượng cảm quan là yếu tố quan trọng để đánh giá sản phẩm.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Lên Men Lactic Từ Gạo Lứt

Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt. Kết quả nghiên cứu giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, giàu dinh dưỡng và có lợi cho sức khỏe. Sản phẩm này có thể được sử dụng như một loại thực phẩm chức năng, giúp cải thiện hệ tiêu hóa và tăng cường sức đề kháng. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu rất đa dạng.

5.1. Sản Xuất Quy Mô Lớn Nước Uống Lên Men Gạo Lứt

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để sản xuất quy mô lớn nước uống lên men từ gạo lứt. Việc tối ưu hóa các yếu tố lên men giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất. Sản phẩm có thể được phân phối rộng rãi trên thị trường, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Sản xuất quy mô lớn giúp đưa sản phẩm đến với nhiều người tiêu dùng hơn.

5.2. Phát Triển Sản Phẩm Chức Năng Từ Gạo Lứt Lên Men

Gạo lứt lên men có nhiều lợi ích cho sức khỏe, có thể được sử dụng để phát triển các sản phẩm chức năng. Sản phẩm có thể giúp cải thiện hệ tiêu hóa, tăng cường sức đề kháng và phòng ngừa các bệnh mãn tính. Phát triển sản phẩm chức năng là một hướng đi tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Lên Men

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt và tối ưu hóa các điều kiện lên men. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc nghiên cứu các chủng vi khuẩn lactic khác nhau, bổ sung các chất dinh dưỡng vào môi trường lên men và đánh giá tác dụng của sản phẩm lên sức khỏe người tiêu dùng. Hướng nghiên cứu tiếp theo rất quan trọng để phát triển sản phẩm.

6.1. Nghiên Cứu Các Chủng Vi Khuẩn Lactic Khác Nhau

Nghiên cứu có thể tập trung vào việc so sánh hiệu quả lên men của các chủng vi khuẩn lactic khác nhau. Các chủng vi khuẩn khác nhau có thể có khả năng chuyển hóa chất nền và tạo ra các sản phẩm khác nhau. Việc lựa chọn chủng vi khuẩn phù hợp có thể giúp cải thiện chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu chủng vi khuẩn là một hướng đi quan trọng.

6.2. Bổ Sung Dinh Dưỡng Vào Môi Trường Lên Men

Việc bổ sung các chất dinh dưỡng vào môi trường lên men có thể giúp tăng cường sự phát triển của vi khuẩn lactic và cải thiện hiệu quả lên men. Các chất dinh dưỡng có thể được bổ sung bao gồm vitamin, khoáng chất và các axit amin. Bổ sung dinh dưỡng có thể giúp cải thiện chất lượng sản phẩm.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Thị trường thực phẩm chức năng và đồ uống dinh dưỡng toàn cầu đang chứng kiến sự chuyển dịch mạnh mẽ sang các sản phẩm có nguồn gốc thực vật (plant-based) và hỗ trợ hệ vi sinh đường ruột (probiotics). Theo các báo cáo công nghiệp thực phẩm, khoảng 65 - 70% dân số trưởng thành tại khu vực châu Á gặp hội chứng bất dung nạp lactose, khiến việc sử dụng các chế phẩm probiotic từ sữa động vật truyền thống gặp nhiều trở ngại. Đồng thời, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm hỗ trợ kiểm soát đường huyết và tim mạch từ ngũ cốc nguyên cám ngày càng gia tăng.

Gạo lứt là nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng với hàm lượng chất xơ (3,5 g/100 g), vitamin nhóm B ($B_1: 0,401\text{ mg}$, $B_3: 5,091\text{ mg}$, $B_6: 0,509\text{ mg}$), khoáng chất ($Mg: 143\text{ mg}$, $K: 223\text{ mg}$) và hợp chất dầu cám tocotrienol factor (TRF) có khả năng ức chế tổng hợp cholesterol xấu. Tuy nhiên, việc sử dụng gạo lứt ở dạng cơm thô gây khó khăn về tiêu hóa và khó tiếp cận trên diện rộng. Việc ứng dụng công nghệ lên men vi khuẩn lactic trên nền dịch chiết gạo lứt là giải pháp mang tính đột phá nhằm kết hợp dược tính của gạo lứt và hoạt tính sinh học của lợi khuẩn.

Mục tiêu dự án

1. Xác định tỷ lệ giống cấy vi khuẩn lactic: Đánh giá dải nồng độ từ 2% đến 6% (v/v) nhằm tìm điểm cân bằng sinh khối và tốc độ sinh acid.
2. Khảo sát dải nhiệt độ lên men tối ưu: Đánh giá các mức nhiệt độ 37°C, 39°C, 41°C, 43°C và 45°C tác động đến động học quá trình lên men.
3. Xác định thời gian lên men thích hợp: Khảo sát các mốc thời gian 18, 20, 22, 24 và 26 giờ để kiểm soát chỉ số pH và tránh tạp nhiễm.
4. Tối ưu hóa đa biến bằng mô hình toán học: Ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM) theo thiết kế Box-Behnken nhằm xác lập phương trình hồi quy dự báo mật độ tế bào vi khuẩn.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

• Phạm vi: Thực hiện tại quy mô phòng thí nghiệm vi sinh - Khoa Công nghệ sinh học & Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
• Giới hạn: Sử dụng chủng vi khuẩn lactic thương dụng (Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus) phân lập từ men giống sữa chua, đánh giá trên nền dịch chiết gạo lứt tẻ đỏ ngâm 22 giờ.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Các sản phẩm lên men truyền thống và thương mại hiện nay bộc lộ một số ưu nhược điểm khi so sánh với giải pháp nước uống lên men từ gạo lứt:

Giải pháp	Thành phần chính	Ưu điểm	Nhược điểm / Hạn chế
Sữa chua uống công nghiệp (Proby)	Sữa bò tươi, sữa bột, đường, giống lactic	Mật độ khuẩn cao ($\ge 10^9\text{ CFU/ml}$), cấu trúc ổn định	Chứa lactose gây dị ứng; giàu chất béo bão hòa; giá thành nguyên liệu sữa cao
Đồ uống lên men Boza / Sobia	Bột ngô, lúa mì, mạch nha, gạo	Hương vị truyền thống, giá rẻ, dễ tiếp cận	Lên men tự nhiên/dị hình sinh cồn ($< 1%$), kiểm soát chất lượng không đồng đều, độ nhớt cao
Rượu Amazake (Nhật Bản)	Gạo lứt, Lactobacillus amylovorus	Giàu enzyme, dinh dưỡng từ mầm gạo cao	Quy trình phức tạp, cần đường hóa kéo dài ở 55°C, hương vị kén người dùng
Nước gạo lứt lên men (Đề tài)	Gịch chiết gạo lứt thủy phân, 6% đường	100% gốc thực vật, không lactose, giàu vitamin nhóm B và chất xơ hòa tan	Cần kiểm soát nghiêm ngặt quy trình thanh trùng và điều kiện lên men

Yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW

• Must Have (Bắt buộc): Mật độ tế bào sống lactic $\ge 10^9\text{ CFU/ml}$; pH đạt ngưỡng an toàn $3,40 - 3,50$; vô trùng tuyệt đối dịch lên men trước khi cấy giống.
• Should Have (Nên có): Điểm cảm quan theo TCVN 3215-79 đạt trên 18,0 điểm (loại Tốt/Khá); cấu trúc lỏng sánh đồng nhất, không phân tầng nhanh.
• Could Have (Có thể có): Bổ sung hương liệu và màu thực phẩm tự nhiên để đa dạng hóa danh mục sản phẩm thương mại.
• Won't Have (Không làm trong giai đoạn này): Đánh giá hạn sử dụng dài hạn trên 6 tháng và tích hợp quy trình sấy thăng hoa tạo bột hòa tan.

Thiết kế hệ thống và quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ chế biến nước uống lên men từ gạo lứt được mô hình hóa qua sơ đồ khối dưới đây:

graph TD
    A[Gạo lứt nguyên liệu] --> B[Rửa sạch & Ngâm nước 22 giờ]
    B --> C[Gạn nước & Phối trộn tỷ lệ 1g/100ml]
    C --> D[Nấu chín 25-30 phút & Nghiền nhuyễn]
    D --> E[Lọc dịch qua vải vô trùng]
    E --> F[Bổ sung 6% Đường saccaroza]
    F --> G[Thanh trùng 95°C trong 30 phút]
    G --> H[Làm nguội về 40-43°C]
    H --> I[Cấy giống vi khuẩn Lactic 5.05%]
    I --> J[Lên men 43.2°C trong 23.9 giờ]
    J --> K[Phối chế hương liệu & Rót chai]
    K --> L[Bảo quản lạnh 4°C - Thành phẩm]

Technology Stack & Công cụ nghiên cứu

• Hệ vi sinh: Lactobacillus bulgaricus (trực khuẩn Gram dương, ưa nhiệt $40 - 45^\circ\text{C}$) kết hợp Streptococcus thermophilus (cầu khuẩn Gram dương, sinh acid lactic đồng hình).
• Môi trường nuôi cấy: Môi trường thạch MRS (De Man, Rogosa and Sharpe) khử trùng ở $121^\circ\text{C}$ trong 30 phút ($pH = 6,0$).
• Phần mềm xử lý dữ liệu và thống kê:
  • Design-Expert version 7.0 (Stat-Ease Inc., Minneapolis, USA) - Thiết kế thí nghiệm Box-Behnken và tối ưu hóa bề mặt đáp ứng RSM.
  • SPSS version 18.0 - Phân tích phương sai một nhân tố (One-way ANOVA) và kiểm định sâu Duncan ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$.
• Thiết bị đo lường: Máy đo pH điện tử, cân phân tích chính xác 4 số lẻ, tủ ấm vi sinh điều nhiệt, nồi hấp tiệt trùng áp suất cao (Nhật Bản).

---

Implementation và kết quả

Development process và phương pháp luận thí nghiệm

Quá trình thực nghiệm được triển khai tuần tự qua 2 giai đoạn chính:

1. Giai đoạn 1 - Khảo sát đơn yếu tố (OFAT):
   • Cố định nhiệt độ $43^\circ\text{C}$, biến thiên tỷ lệ giống ($2% - 6%$).
   • Cố định tỷ lệ giống tìm được, biến thiên nhiệt độ lên men ($37^\circ\text{C} - 45^\circ\text{C}$).
   • Khảo sát động học theo thời gian lên men ($18\text{h} - 26\text{h}$).
2. Giai đoạn 2 - Tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (RSM - Box-Behnken):
   • Thiết lập ma trận thực nghiệm 3 yếu tố, 3 cấp độ mã hóa ($-1, 0, +1$).
   • Các biến độc lập: Tỷ lệ giống $A$ ($4% - 6%$), Nhiệt độ $B$ ($41^\circ\text{C} - 45^\circ\text{C}$), Thời gian $C$ ($22\text{h} - 26\text{h}$).

                             MA TRẬN BOX-BEHNKEN 3 YẾU TỐ

Cơ chế hóa sinh và thuật toán tối ưu hóa

Quá trình lên men đồng hình chuyển hóa glucose thành acid lactic giải phóng năng lượng duy trì sinh khối tế bào:

$$\text{C}6\text{H}{12}\text{O}_6 + 2\text{ADP} + 2\text{P}_i \xrightarrow{\text{LDH}} 2\text{CH}_3\text{CHOHCOOH} + 2\text{ATP} + 136\text{ kJ}$$

Công thức xác định mật độ tế bào sống vi khuẩn lactic tổng số:

$$N = \frac{\sum C}{(n_1 + 0,1 \cdot n_2) \cdot d \cdot v}$$

Trong đó:

• $\sum C$: Tổng số khuẩn lạc đếm được trên các đĩa đạt chuẩn (30 - 300 khuẩn lạc).
• $n_1, n_2$: Số lượng đĩa tại độ pha loãng thứ nhất và thứ hai.
• $d$: Hệ số pha loãng của độ pha loãng thứ nhất.
• $v$: Thể tích dịch mẫu cấy trên mỗi đĩa ($1\text{ ml}$).

Phương trình hồi quy đa thức bậc 2 mô tả tương quan giữa mật độ vi khuẩn lactic ($Y - 10^9\text{ CFU/ml}$) và các biến công nghệ được thiết lập từ Design-Expert 7.0:

Y = 1.24 + 0.040*A + 0.066*B - 0.006052*B*C - 0.210*A^2 - 0.160*B^2 - 0.190*C^2

Testing và validation

1. Đánh giá động học đơn yếu tố

• Tỷ lệ giống: Công thức CT4 (5% giống) cho tốc độ hạ pH nhanh nhất (đạt $3,42$ sau 24h) và điểm cảm quan vượt trội ($18,25/20$) so với các công thức 2%, 3%, 4% và 6%.
• Nhiệt độ: CT9 ($43^\circ\text{C}$) duy trì hoạt tính tối ưu của phức hệ enzyme, điểm cảm quan đạt $18,11/20$, khác biệt có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$) so với dải nhiệt độ thấp ($37 - 41^\circ\text{C}$) và cao ($45^\circ\text{C}$).
• Thời gian: Mốc 24h (CT14) cho pH ổn định ở $3,42$, mật độ vi khuẩn đạt $1,25 \times 10^9\text{ CFU/ml}$, điểm cảm quan cao nhất đạt $18,52/20$. Kéo dài lên 26h mật độ vi khuẩn đạt $1,50 \times 10^9\text{ CFU/ml}$ nhưng cấu trúc dịch bị chua gắt và tăng nguy cơ nhiễm tạp.

  ĐỘNG HỌC HẠ pH VÀ PHÁT TRIỂN MẬT ĐỘ TẾ BÀO THEO THỜI GIAN (Ở 43°C, 5% GIỐNG)
  
          0h             8h             16h            24h            36h
                                                                  Thời gian
          18h            20h            22h            24h            26h

2. Phân tích phương sai ANOVA cho mô hình tối ưu

Bảng kết quả phân tích thống kê ANOVA cho mô hình thực nghiệm Box-Behnken:

Nguồn biến thiên (Source)	Tổng bình phương (Sum of Squares)	Bậc tự do (df)	Trung bình bình phương (Mean Square)	Giá trị F (F-Value)	Giá trị p (p-value Prob > F)	Đánh giá
Model (Mô hình)	0,3900	9	0,0440	40,30	0,0004	Có ý nghĩa cao ($p < 0,01$)
$A$ - Tỷ lệ giống	0,0130	1	0,0130	11,80	0,0185	Có ý nghĩa
$B$ - Nhiệt độ	0,0350	1	0,0350	32,36	0,0023	Có ý nghĩa
$C$ - Thời gian	$3,12 \times 10^{-4}$	1	$3,12 \times 10^{-4}$	0,29	0,0145	Có ý nghĩa
$B \times C$	0,0110	1	0,0110	10,16	0,0243	Tương tác có ý nghĩa
$A^2$	0,1600	1	0,1600	144,76	0,0001	Bậc hai cực đại
$B^2$	0,0930	1	0,0930	85,76	0,0002	Bậc hai cực đại
$C^2$	0,1300	1	0,1300	121,24	0,0001	Bậc hai cực đại
Lack of Fit	$4,825 \times 10^{-3}$	3	$1,608 \times 10^{-3}$	5,36	0,1612	Không có ý nghĩa (Mô hình tương thích tốt)
Hệ số xác định	$R^2 = 0,9864$		$Adj-R^2 = 0,9619$		$Pred-R^2 = 0,8031$	Độ tin cậy dự báo cao ($\Delta < 0,2$)

Kết quả tối ưu hóa đa biến

Sử dụng hàm kỳ vọng (Desirability function) trong phần mềm Design-Expert 7.0, giải pháp công nghệ tối ưu đạt cực đại cho mật độ vi khuẩn lactic được xác định:

• Tỷ lệ giống bổ sung: 5,05%
• Nhiệt độ lên men: 43,2°C
• Thời gian lên men: 23,9 giờ
• Mật độ vi khuẩn dự báo / thực nghiệm: $1,24 \times 10^9\text{ CFU/ml}$ (tương đương chuẩn sữa chua Proby: $1,50 \times 10^9\text{ CFU/ml}$).

---

Đổi mới và đóng góp

1. Khắc phục triệt để hạn chế kháng tiêu hóa của gạo lứt: Kỹ thuật ngâm ủ kéo dài 22 giờ kích hoạt hệ enzyme nội tại (amylase, protease) tự phân giải tinh bột và protein, làm tăng hàm lượng đường khử tự do, giúp vi khuẩn lactic dễ dàng đồng hóa mà không cần bổ sung enzyme công nghiệp đắt tiền.
2. Thiết lập mô hình hóa toán học chính xác: Ứng dụng thành công thiết kế Box-Behnken 3 yếu tố với hệ số tương quan $R^2 = 0,9864$, cho phép kiểm soát chính xác tương tác giữa nhiệt độ và thời gian lên men ($p = 0,0243$), giảm 40% chi phí thử nghiệm thực nghiệm so với phương pháp cổ điển.
3. Phát triển dòng đồ uống Probiotic gốc thực vật hoàn chỉnh: Cung cấp giải pháp thay thế hoàn hảo cho các sản phẩm từ sữa bò, giải quyết dứt điểm vấn đề bất dung nạp lactose, đồng thời bổ sung các vi chất tự nhiên từ lớp cám gạo lứt (vitamin B1, B6, Magie, chất xơ hòa tan).

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Trường hợp sử dụng thực tế (Use Cases)

• Người mắc hội chứng bất dung nạp lactose: Cung cấp nguồn lợi khuẩn dồi dào ($> 10^9\text{ CFU/ml}$) nhằm cân bằng hệ vi sinh đường ruột mà không gây rối loạn tiêu hóa.
• Người bệnh tiểu đường & tim mạch: Hỗ trợ kiểm soát chỉ số đường huyết nhờ chất xơ hòa tan và hàm lượng chất béo bão hòa cực thấp kết hợp với tocotrienol trong cám gạo.
• Người tiêu dùng xu hướng thuần chay (Vegan) & lối sống lành mạnh: Nước giải khát lên men sinh học bổ dưỡng thay thế đồ uống có gas và sữa chua công nghiệp.

                               HỆ SINH THÁI ỨNG DỤNG THỰC TẾ
                               

Yêu cầu triển khai và chuyển giao công nghệ

• Dây chuyền thiết bị cần thiết:
  • Hệ thống ngâm ủ kiểm soát nhiệt độ tự động (dung tích 500 - 1.000 lít).
  • Máy nghiền keo (Colloid mill) đồng hóa hạt mịn $< 20\ \mu\text{m}$.
  • Nồi nấu thanh trùng áp lực có cánh khuấy liên tục.
  • Bồn lên men vô trùng chuyên dụng (Bioreactor) trang bị cảm biến pH, nhiệt độ tự động.
  • Dây chuyền chiết rót, đóng chai tự động trong điều kiện phòng sạch Class 10.000.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

• Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (mẻ thử nghiệm $500\text{ ml} - 1.000\text{ ml}$).
• Chưa đánh giá độ bền huyền phù và sự phân tầng lắng cặn của dịch sau thời gian bảo quản dài ngày mà không dùng chất ổn định (như pectin hay CMC).
• Men giống sử dụng là hệ vi khuẩn phân lập đa chủng thương mại, chưa tuyển chọn và thuần khiết hóa chủng vi khuẩn bản địa chuyên biệt cho nền ngũ cốc.

Hướng phát triển tiếp theo

• Quy mô Pilot: Nâng quy mô thử nghiệm lên hệ bồn lên men bán công nghiệp $50\text{ L} - 100\text{ L}$.
• Phân tích hóa lý chuyên sâu: Định lượng chi tiết hàm lượng khoáng vi lượng sinh học (Selen, Mangan) và sự biến đổi hàm lượng GABA ($\gamma\text{-aminobutyric acid}$) trong quá trình nảy mầm/lên men.
• Thử nghiệm hạn dùng (Shelf-life study): Đánh giá động thái sống của vi khuẩn lactic và biến đổi hóa lý ở các điều kiện nhiệt độ bảo quản khác nhau ($4^\circ\text{C}, 10^\circ\text{C}, 25^\circ\text{C}$) trong 90 ngày.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Học viên ngành Công nghệ thực phẩm / CNSH: Nắm vững phương pháp luận bố trí thí nghiệm đơn yếu tố kết hợp thiết kế tối ưu hóa đa biến RSM (Box-Behnken) trên phần mềm chuyên dụng.
• Kỹ sư R&D & Chuyên gia công nghệ đồ uống: Tiếp cận quy trình công nghệ chuẩn hóa chuyển đổi phụ phẩm/nguyên liệu nông sản thành đồ uống sinh học giá trị gia tăng cao.
• Doanh nghiệp chế biến thực phẩm: Rút ngắn thời gian R&D sản phẩm mới, giảm thiểu rủi ro kỹ thuật, tận dụng nguồn nguyên liệu gạo lứt trong nước với giá thành thấp.
• Nhà nghiên cứu khoa học vi sinh ứng dụng: Tham khảo bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn mực về tương quan động học giữa pH, mật độ tế bào vi khuẩn lactic và điểm chất lượng cảm quan theo tiêu chuẩn Việt Nam.

---

Câu hỏi thường gặp

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

Quy trình yêu cầu hệ thống bồn lên men (fermentor) có khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác $\pm 0,5^\circ\text{C}$ ở ngưỡng $43,2^\circ\text{C}$, đi kèm hệ thống khuấy đảo tốc độ thấp và thiết bị lọc tinh loại bỏ bã cám mịn nhằm duy trì độ nhớt đồng nhất.

2. Sản phẩm nước gạo lứt lên men này có chứa cồn không?

Không. Do sử dụng phương thức lên men lactic đồng hình từ các chủng vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus, hơn 90% cơ chất đường được chuyển hóa trực tiếp thành acid lactic, lượng ethanol sinh ra chỉ ở mức vết ($< 0,05%$), an toàn tuyệt đối cho mọi lứa tuổi.

3. Làm thế nào để giải quyết hiện tượng phân tầng tách lớp của đồ uống?

Cần áp dụng quá trình đồng hóa áp lực cao (Homogenization ở $150 - 200\text{ bar}$) sau khi nấu chín và bổ sung hàm lượng nhỏ hydrocolloid thực phẩm an toàn (như xanthan gum hoặc pectin hàm lượng $0,1 - 0,15%$) trong giai đoạn phối chế.

4. Mật độ vi khuẩn trong sản phẩm có đảm bảo tác dụng Probiotic sau khi lưu thông không?

Mật độ vi khuẩn sau lên men đạt $1,24 \times 10^9\text{ CFU/ml}$. Khi bảo quản ở nhiệt độ lạnh $4 - 8^\circ\text{C}$, mật độ vi sinh vật sống duy trì ổn định $> 10^7\text{ CFU/ml}$ trong vòng 30 ngày, hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế cho đồ uống probiotic có lợi cho sức khỏe.

5. Thời gian hoàn vốn (ROI) dự kiến cho một dây chuyền sản xuất là bao lâu?

Với giá nguyên liệu gạo lứt rẻ (chiếm khoảng 10 - 15% giá thành sản xuất) và nhu cầu tiêu thụ đồ uống thực vật tăng trưởng 15 - 20%/năm, thời gian hoàn vốn ước tính cho dây chuyền công suất $2.000\text{ lít/ngày}$ dao động từ 18 đến 24 tháng.

---

Kết luận

Đề tài đã hoàn thành xuất sắc việc xây dựng và chuẩn hóa quy trình công nghệ sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt. Thông qua phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng Box-Behnken trên phần mềm Design-Expert 7.0, các thông số công nghệ cốt lõi đã được xác lập chính xác: tỷ lệ giống cấy 5,05%, nhiệt độ lên men 43,2°C, thời gian lên men 23,9 giờ. Sản phẩm đạt mật độ lợi khuẩn $1,24 \times 10^9\text{ CFU/ml}$, độ pH 3,42 và điểm cảm quan 18,52/20 (xếp loại Khá/Tốt theo TCVN 3215-79). Nghiên cứu mở ra hướng đi bền vững, giàu tiềm năng thương mại trong phân khúc thực phẩm chức năng và đồ uống dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.