Đặt vấn đề Vi khuẩn lactic (LAB) là vi khuẩn Gram (+), có dạng hình cầu hoặc hình que và tạo lactic acid trong quá trình lên men (Bintsis, 2018). Nhờ khả năng tạo ra acid lactic từ các nguồn carbohydrate khác nhau mà các chủng vi khuẩn lactic này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, môi trường, y dược và đặc biệt là trong lĩnh vực chế biến và bảo quản thực phẩm. Thật vậy, trong ngành thực phẩm chúng có mặt trong nhiều sản phẩm lên men như nước giải khát (rượu), rau củ muối, các loại mắm… Tuy nhiên, các sản phẩm lên men từ sữa cũng là một trong những môi trường tốt cho các chủng vi khuẩn lactic phát triển. Trong đó, sữa chua là sản phẩm phổ biến.
Sữa chua truyền thống thường sử dụng các loài Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus để lên men (Fisberg và cs, 2015). Hơn nữa, nó còn được nhiều người biết đến nhờ những lợi ích sức khỏe mà nó đem lại. Trong 226g sữa chua (khoảng 2 hộp) cung cấp hơn 20% protein, 30-40% canxi và một lượng vitamin, khoáng chất quan trọng khác cơ thể cần mỗi ngày. Ngoài ra, rất nhiều lợi ích khác của sữa chua đang được tiếp tục tìm ra như giảm hiện tượng không dung nạp lactose, ngăn ngừa bệnh đường ruột, kích thích đáp ứng miễn dịch, giảm cholesterol trong máu và hạn chế các bệnh liên quan đến tim mạch.
Đặc biệt là các sản phẩm sữa chua có bổ sung các chủng vi khuẩn probiotic có khả năng kháng chất kháng sinh phối hợp điều trị kết hợp kháng sinh giúp bệnh nhân tăng cường sức đề kháng. Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về probiotic và thu được nhiều thành quả đánh kể (Trần Cát Đông, 2014). Đa số các loại probiotic bổ sung vào sữa đều thuộc dòng vi khuẩn Lactobacillus và Bifidobacterium (Lourens-Hattingh và cs, 2001). Trong số các loài Lactobacillus, L.pentosus là những vi khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn lactic, cũng là loài đa năng và được phân bố rộng rãi.plantarum với vai trò kép của nó như “một cư dân bản địa” trong đường ruột và là một chủng giống an toàn trong quá trình lên men thực phẩm (De Vries và cs, 2006) đã làm cho nó trở thành một lựa chọn ưu tiên được sử dụng trong phát triển sản phẩm chức năng mới.
Lactobacillus pentosus có khả năng tạo ra một lượng lớn chất hoạt động bề mặt sinh học, đồng thời 1 ức chế sự phát triển của mầm bệnh đường ruột (Anukam và cs, 2007). Và để phù hợp với sự phát triển đa dạng của các sản phẩm sữa chua hiện nay, các sản phẩm sữa chua không chỉ đáp ứng về hương vị, giá trị dinh dưỡng mà còn phải cung cấp các vi sinh vật lợi khuẩn cho hệ tiêu hóa, tăng cường miễn dịch. Xuất phát từ nhu cầu thiết yếu và những lợi ích đem lại từ vi khuẩn lactic có hoạt tính probiotic, đặc biệt là trong các sản phẩm sữa chua vậy nên chúng tôi thực hiện đề tài là “ Ứng dụng vi khuẩn lactic trong tạo sữa chua ăn”. Mục tiêu và yêu cầu 1.
Mục tiêu - Nghiên cứu chọn ra chủng vi khuẩn lactic và tỷ lệ tiếp giống thích hợp để ứng dụng trong tạo sữa chua ăn 1. Yêu cầu - Xác định độ thuần của một số chủng lactic - Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp của các chủng nghiên cứu - Xác định chủng vi khuẩn thích hợp để lên men sữa chua qua các tiêu chí: pH, độ acid, mật độ vi khuẩn. - Xác định tỷ lệ tiếp giống thích hợp để lên men sữa chua dựa trên các tiêu chí: pH, độ acid, mật độ vi khuẩn, chất lượng cảm quan (trạng thái, cấu trúc, mùi-vị và mức độ thích sản phẩm nói chung). 2 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Tổng quan về vi khuẩn lactic 2. Đặc điểm chung Vi khuẩn lactic là một nhóm các vi sinh vật có chung sản phẩm trao đổi chất cuối cùng là lactic acid, đây là sản phẩm từ quá trình lên men của các carbohydrate. LAB là các vi khuẩn Gram dương (+), có dạng trực khuẩn hay cầu khuẩn, ít di động, không sinh bào tử và đặc tính catalase âm tính (Vũ Thị Minh Đức, 2001). Chúng có thể hô hấp kị khí hoặc kị khí tùy tiện.
Một số loài có thể sinh trưởng được khi có oxy. LAB thu nhận năng lượng nhờ phân giải carbohydrate và sinh acid lactic. Khoảng nhiệt độ cho LAB hoạt động khá rộng. Nhiệt độ sinh trưởng tối thích cho LAB ưa ấm là 25 oC – 35 oC, ưa nhiệt là 40oC – 45oC và ưa lạnh là thấp hơn 5oC (Khalid, 2011).
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 được ở pH = 4 – 3,8 còn cầu khuẩn không thể phát triển được ở môi trường này. Hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn lactic ở vùng pH = 5,5 – 6,0. Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease, chúng phân hủy được protein của sữa tới peptide và acid amin.
Hoạt tính này có ở các loài khác nhau, thường trực khuẩn là cao hơn. Chúng chịu được trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và cồn ethylic, nhiều loài vẫn sống được trong môi trường có 10 – 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl tới 7 – 10%. Phân loại Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillus, các chi tiêu biểu có chứa vi khuẩn lactic phân loại như sau: Streptococcus, Lactobacillus, Lactococcus, và Leuconostoc. Trong đó, vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus là một trong những sinh vật đầu tiên được con người sử dụng trong thực phẩm nhờ đặc tính lên men và các sản phẩm trao đổi chất của nó.
Bên cạnh đó, chúng cũng được sử dụng để bảo quản bằng cách ức chế sự xâm nhập của các vi sinh vật khác gây bệnh cho thực phẩm (Reid, 1999). Các chủng vi khuẩn lactic trong lên men sữa chua Đến đầu thế kỷ 20 thì những nghiên cứu về vai trò của vi khuẩn lactic trong lên men sữa mới được thực hiện. Nhật Bản là nước đi tiên phong về công nghệ lên men nói chung và lên men sữa quy mô công nghiệp nói riêng. Việc phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic cho lên men sữa được đánh dấu bằng nghiên cứu của bác sĩ Minoru 3 Shirota tìm ra vi khuẩn Lactobacillus casei cho lên men sữa vào năm 1930.
Sau đó 5 năm, Công ty Yakult Honsha được thành lập (năm 1935) đã sản xuất các lọ sữa chua thương mại đầu tiên trên thế giới ở Nhật và cho đến nay Yakult Honsha trở thành công ty sản xuất và tiêu thụ sữa lên men hàng đầu thế giới, có phạm vi hoạt động trên 32 nước. Ở châu Âu, mãi đến năm 1963 vấn đề chuẩn bị giống vi khuẩn lactic khởi động (starter) mới được bắt đầu tại Bulgaria. Công việc được tiến hành tại phòng thí nghiệm sản xuất vi khuẩn thuần khiết quốc gia tại Sofia do kỹ sư Maria Stefanova phụ trách với chức năng là sản xuất và cung cấp vi khuẩn khởi động cho lên men sữa chua tại các nhà máy trong nước. Kết quả nghiên cứu ban đầu (1968 – 1970) tại phòng thí nghiệm trên là phân lập và tuyển chọn được 7 tổ hợp vi khuẩn lactic cho lên men sữa chua có chất lượng theo chuẩn quốc gia của Bulgaria.
Sau này GS. Gigrinova thuộc Viện nghiên cứu sữa Sofia đã tiến hành nghiên cứu phân lập được 1903 chủng Lactobacillus bulgaricus và 387 chủng Streptococus thermophilus. Kết quả tuyển chọn từ 200 tổ hợp các tác giả đã thu được 12 chủng làm giống khởi động cho lên men sữa (Đỗ Thị Thu Thủy, 2017). Ngày nay, vi khuẩn lactic ngày càng được ứng dụng trên quy mô lớn, đặc biệt những chủng có hoạt tính sinh học cao thuộc chi Lactobacillus, Streptococcus… 2.
Vi khuẩn Lactobacillus Lactobacillus là LAB phổ biến nhất, tế bào có dạng hình que. Tùy điều kiện môi trường, hình dạng của chúng thay đổi từ que ngắn đến que dài, đứng riêng le hay xếp thành chuỗi. Kích thước tế bào 0,5 – 1,2 x 1,0 – 10,0µm. Các chủng thuộc chi Lactobacillus là những vi khuẩn Gram (+) và catalase âm tính, sinh trưởng bằng hình thức lên men carbohydrate lactic acid (Trần Cát Đông, 2011).
Vi khuẩn Lactobacillus 4 Lactobacillus sinh trưởng tại các môi trường có thành phần carbohydrate hòa tan cao, có mặt các sản phẩm của quá trình phân giải protein, các vitamin và ít oxy hòa tan. Đặc điểm của nhóm là tạo acid lactic trong quá trình sinh trưởng, do vậy về bản chất đều là các loài ưa axit, sinh trưởng tối ưu ở pH 4,5 – 6,2. Các loài mẫn cảm với oxy được nuôi trong bầu khí quyển N2 90% và CO2 10% để có sinh trưởng tốt nhất. Mặc dù không thể hiện hoạt tính superoxide dismutase để tránh độc bởi các superoxide tạo ra khi có mặt oxy, tuy nhiên nhờ hoạt tính của một số peroxydase và catalase mà Lactobacillus có thể sinh trưởng được trong môi trường có hàm lượng oxy ở mức thấp.
Lactobacillus cũng đem lại nhiều lợi ích tốt tới sức khỏe con người, đặc biệt là khi sử dụng loài Lactobacillus plantarum và Lactobacillus pentosus. Saxami và cs (2016) đã từng báo cáo rằng chủng Lactobacillus plantarum B282 và Lactobacillus pentosus B281 làm giảm đáng kể sự tăng sinh tế bào trên các dòng tế bào ung thư đại trực tràng (-HT – 29, Caco – 2), thông qua việc cảm ứng bắt giữ pha GI và điều hòa giảm các gen cyclin cụ thể, có liên quan đến việc điều hòa chu kỳ tế bào. Ứng dụng trong thực phẩm Nhờ khả năng tạo ra acid lactic từ các nguồn cacbonhydrate khác nhau mà các chủng vi khuẩn lactic đã được ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất và chế biến. Trong thực phẩm, việc sử dụng quá trình lên men acid lactic không chỉ nhằm mục đích bảo quản mà còn nhằm đưa ra thị trường các loại thực phẩm có tính chất và hương vị mong muốn.
Các ứng dụng chủ yếu bao gồm: Chế biến các sản phẩm sữa: Các sản phẩm từ sữa được coi là phương tiện lý tưởng để cung cấp men vi sinh đến đường ruột của con người. Có thể nói, trong các thực phẩm lên men từ sữa, sữa chua là phổ biến nhất, tiếp theo là bơ, phomat và kem. Rau quả lên men: Quá trình lên men lactic của rau có thể đạt được do sự hiện diện của cacbohydrate. Thông thường nước ép rau củ lên men được sản xuất từ bắp cải, củ cải đỏ, cà rốt, cần tây và cà chua.
Ngoài ra, vi khuẩn lactic đóng một vai trò quan trọng trong quá trình lên men dưa chua và oliu ảnh hưởng đến hương vị cuối cùng của sản phẩm và hạn sử dụng (Panagiota Florou-Paneri và cs, 2013).