Nghiên cứu và phát triển chế phẩm vi khuẩn lactic sử dụng trong chế biến rau quả lên men

- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CHẾ PHẨM VI KHUẨN LACTIC SỬ DỤNG TRONG CHẾ BIẾN RAU QUẢ LÊN MEN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ: 003687C79 ĐẶNG THỊ HƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.
- Vi khuẩn Lactic và ứng dụng.
- Lịch sử nghiên cứu về vi khuẩn Lactic.
- Ứng dụng của vi khuẩn lactic.
- Đặc điểm của vi khuẩn lactic.
- 5 1.1.3.1.Hình thái, sinh lý, sinh hoá của vi khuẩn lactic.
- 5 1.1.3.2.Phân loại vi khuẩn lactic.
- 6 1.1.3.3.Hoạt động chuyển hoá của vi khuẩn lactic.
- 6 1.1.3.4.Khả năng kháng khuẩn của vi khuẩn lactic.
- Rau quả lên men và ứng dụng chế phẩm VKL trong rau quả muối chua..
- Tổng quan về rau quả lên men.
- Vi khuẩn lactic trong lên men rau quả.
- 16 1.2.4.1.Các chủng vi khuẩn lactic khởi đầu cho quá trình lên men rau quả.
- 16 1.2.4.2.Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men lactic trong rau quả muối chua.
- Quá trình tạo chế phẩm Lactic.
- Quá trình tạo sinh khối.
- Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tạo sinh khối của vi khuẩn lactic.
- Phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp vi sinh.
- 37 2.2.4.2.Xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn lactic bằng phương pháp đo OD (Optical Density.
- 37 2.2.4.3.Xác định lượng sinh khối vi khuẩn lactic bằng ly tâm và cân.
- Ứng dụng chế phẩm vi khuẩn Lactobacillus plantarum b33 trong muối chua dưa cải bẹ.
- 64 3.5.3.2.So sánh hiệu quả sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic.
- 73 1MỞ ĐẦU Nghiên cứu và ứng dụng quá trình lên men trong các sản phẩm lên men đã được các nhà khoa học thực hiện thành công vào những năm cuối thế kỷ 19.
- Quá trình lên men lactic là do rất nhiều loại vi khuẩn lactic.
- Vi khuẩn lactic không chỉ tham gia vào việc lên men lactic mà còn có khả năng sinh ra một số chất có tác dụng bảo quản thực phẩm như diaxetyl, axeton, peroxit,..đồng thời làm tăng hương vị của sản phẩm, ngoài ra một số loài còn sinh ra các chất kháng sinh như bacteriocin có tác dụng ức chế và tiêu diệt một số vi khuẩn không có lợi, nấm men, nấm mốc gây hư hỏng và mang mầm bệnh ở thực phẩm.
- Hiện nay có rất nhiều lại sản phẩm thực phẩm trên thế giới nói chung ứng dụng vi khuẩn lactic thành công cho đặc tính riêng (phomat, sữa chua.
- Còn ở Châu Á, đặc biệt Việt Nam đẵ sử dụng vi khuẩn lactic từ thời xa xưa trong rau quả muối chua (cà muối, dưa chuột muối, dưa cải bẹ muối.
- Dưa cải bẹ muối chua là món ăn mang tính truyền thống khá phổ biến, tạo thành do quá trình lên men tự nhiên của hệ vi khuẩn lactic sẵn có trong nguyên liệu.
- Tuy nhiên, cho đến hiện nay, phương pháp muối chua rau cải bẹ vẫn chỉ được thực hiện 1 cách thủ công, nghĩa là quá trình lên men lactic là hoàn toàn tự nhiên.
- Người ta cũng đã tìm cách đẩy nhanh quá trình lên men trong phương pháp muối chua rau cải bẹ bằng việc bổ sung thêm nước dưa cũ.
- Việc bổ sung này cũng giúp quá trình lên men xảy ra nhanh hơn nhờ hệ vi khuẩn lactic hỗn hợp có trong nước dưa, tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào khẳng định nước dưa cũ làm giảm nguy cơ nhiễm tạp và tăng tính ổn định cho sản phẩm dưa cải muối chua.
- Mặt khác, trong sản phẩm dưa cải bẹ muối chua, hệ vi sinh vật có lợi chiếm ưu thế chính là vi khuẩn lactic.
- Chúng không những lên men đường có trong nguyên liệu thành axit lactic, làm giảm pH của sản phẩm, mà còn có khả năng sinh ra các hợp chất có tính kháng khuẩn, vì thế làm giảm nguy cơ nhiễm các vi sinh vật lạ gây hỏng sản phẩm.
- Tuy nhiên, để nâng cao chất lượng sản phẩm, rút ngắn thời gian lên men, và giảm nguy 2cơ nhiễm tạp trong sản phẩm rau cải bẹ muối chua, chúng ta cần bổ sung thêm vào sản phẩm chủng vi khuẩn lactic thuần khiết (chế phẩm vi khuẩn lactic thuần khiết) và có khả năng kháng khuẩn tốt.
- Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài với tên: “Nghiên cứu và phát triển chế phẩm vi khuẩn lactic sử dụng trong chế biến rau quả lên men”.
- Nghiên cứu nồng độ chất mang maltodextrin và nồng độ vi khuẩn trong 1 g chất mang khô tuyệt đối (CFU/g CM) để nâng cao tỷ lệ thu hồi và tỷ lệ sống sót cũng như số tế bào vi khuẩn sống trong 1 g chế phẩm (CFU/g CF) cho chế phẩm - Nghiên cứu khả năng kháng vi sinh vật gây bệnh trong chế biến dưa cải bẹ muối chua.
- Từ thời xa xưa, con người đã biết sử dụng phương pháp lên men trong bảo quản và chế biến thực phẩm.
- Sự lên men thực phẩm nhờ vi khuẩn Lactic mang lại nhiều lợi ích.
- Với khả năng chuyển hoá đặc hiệu, vi khuẩn Laclic đã có mặt trong rất nhiều quá trình lên men sữa (có mặt ở sản phẩm sữa chua, bơ, phomat.
- lên men thịt (nem chua.
- lên men các loại ngũ cốc và rau quả (đặc biệt là rau qủa muối chua) ở nhiều nước trên thế giới, đem lại lợi ích cho người tiêu dùng và người sản xuất.
- Ngày nay, việc nghiên cứu các vi khuẩn có lợi nói chung và vi khuẩn Lactic nói riêng càng được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm ứng dụng vào một số sản phẩm thực phẩm.
- Năm 1857, Pasteur chứng minh rằng việc làm sữa chua là kết quả hoạt động của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic [12].
- Năm 1873, lần đầu tiên J.Lister phân lập thành công vi khuẩn lactic đầu tiên Bacterium lactis (hiện nay gọi là Streptococcus lactic.
- Năm 1998, Axelsson đã xem xét lại vi khuẩn lactic.
- Ông cho rằng: Vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương, hô hấp yếm khí, dạng không bào tử, hình cầu hoặc que, chúng tạo ra axit lactic khi lên men hợp chất cacbonhydrat.
- Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong các quá trình lên men yếm khí thực phẩm, đang dùng lên men bột mì nhão ẩm, bia cỏ, các loại sữa lên men, tinh bột sắn (để chế biến gari và fufu) và nhiều rau quả lên men (muối chua.
- 4Những đặc tính sinh hoá, sinh lý, sinh thái, cách phân loại, ứng dụng của vi khuẩn lactic đã được nghiên cứu kỹ và viết trên cuốn sách tên: Lactic Acid Bacteria-Microbiological and Functional Aspects [11] Cho tới nay, đã có rất nhiều nghiên cứu và ứng dụng về vi khuẩn lactic.
- Nhờ khoa học kỹ thuật hiện đại, con người đã miêu tả một cách đầy đủ hơn về hình dáng, cấu tạo, đặc điểm sinh lý, sinh hoá của vi khuẩn lactic.
- Việc sử dụng vi khuẩn lactic trong các sản phẩm thực phẩm lên men ngày càng trở nên rộng rãi.
- Các dạng sản phẩm lên men quen thuộc có nguồn gốc từ nguyên liệu ban đầu là sữa, thịt, tinh bột, dưa chuột, bắp cải và cải bẹ.
- Một số sản phẩm lên men [12] Sản phẩm Thành phần chính Vi sinh vật Vùng địa lý Bia Lúa mạch Nấm men, VKL Toàn thế giới Phomat Sữa VKL Toàn thế giới Kefir Sữa VKL, nấm men Đông châu âu Sữa chua Sữa VKL Toàn thế giới Rượu cọ Nhựa cây cọ Nấm men Toàn thế giới Bánh mì Bột mì Nấm men Toàn thế giới Gari Bột sắn VKL Nigeria Puto Gạo Nấm nem Philipphin Chicha Ngô Nấm men Nam Mỹ Xúc xích Thịt VKL Toàn thế giới Nam Thịt VKL Thái lan I-sushi Cá VKL Nhật bản Mahewu Ngô VKL Nam Châu phi Dưa chuột muối chua Dưa chuột VKL Châu âu, Bắc mỹ Sauerkraut Cải bắp VKL Châu âu, Bắc mỹ 5Kimchi Các loại rau VKL Toàn thế giới Oliu Oliu xanh VKL Địa trung hải Nước tương, miso Đậu tương Nấm men, VKL Đông nam châu á Tempeh Đậu tương Nấm mốc, VKL Indonesia Các sản phẩm trên hầu như sử dụng hệ vi sinh vật có sẵn trong nguyên liệu, cho nên, ngoài những ưu điểm nổi trội vẫn có một số các hạn chế như quá trình lên men kéo dài và gây ra sự nhiễm tạp trong quá trình lên men.
- Vì thế nhờ sự tiến bộ của các ngành khoa học kỹ thuật đã nghiên cứu và sản xuất ra các loại chế phẩm bổ sung vào trong các quá trình lên men nhằm rút ngắn thời gian lên men, hạn chế các sự nhiễm của loài vi sinh vật có hại.
- Ngày nay, axit lactic là sản phẩm số một được sản xuất nhờ ứng dụng vi khuẩn lactic.
- Ngoài ra, vi khuẩn lactic còn tổng hợp ra chất có tác dụng bảo quản thực phẩm (bacteriocins), các loại kháng sinh dùng trong y học [11].
- Đặc điểm của vi khuẩn lactic [11].
- 1.1.3.1.Hình thái, sinh lý, sinh hoá của vi khuẩn lactic.
- Các vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriacae.
- Chúng không đồng nhất về mặt hình thái, các giống vi khuẩn khác nhau có hình dạng và kích thước khác nhau.
- Ngoài ra hình dạng và kích thước tế bào vi khuẩn lactic còn phụ thuộc vào môi trường, điều kiện nuôi cấy, sự có mặt của oxy và tuổi tế bào.
- Chúng đều là các vi khuẩn Gram.
- Một đặc điểm quan trọng:là từng loại vi khuẩn lactic có nhu cầu về chất dinh dưỡng rất phức tạp và khác nhau, đặc biệt là nhu cầu về vitamin và nitơ.
- Mặc dù đường cung cấp nguồn năng lượng cần thiết cho sự chuyển hóa vi khuẩn, lactic vẫn 6đòi hỏi các nhân tố phát triển khác như phôtphat, lưu huỳnh, vitamin, muối vô cơ, axit amin, lipit, những chất này phải có trong môi trường lên men.
- 1.1.3.2.Phân loại vi khuẩn lactic.
- Có rất nhiều cách phân loại vi khuẩn lactic.
- Dựa vào những tính chất cơ bản của chúng mà người ta có thể phân loại theo: hình thái học, kiểu lên men, khả năng phát triển ở các nhiệt độ khác nhau, khả năng chịu muối, chịu axit hay chịu kiềm… Năm 1919, Orla – Jensen là người tiên phong trong việc nghiên cứu, phân loại có hệ thống các vi khuẩn lactic.
- Lên men được galactoza, glucoza, sacaroza, fructoza.
- Lên men đường dextran, trioza, sản phẩm tạo thành là axit D- lactic, etanol, CO2.
- Lên men đường glucoza theo con đường EMP, axit lactic tạo thành có dạng DL, D.
- Có khả năng lên men đường hexoza thành axit lactic và các loại đường khác.
- -Bifidobacterium: Lên men dị hình, có hình dạng biến đổi, đôi khi có hình ovan, có lúc lại hình que.
- Có khả năng lên men lactoza sản phẩm tạo thành là axit lactic và axit axetic.
- Ngoài ra, theo nhiệt độ, người ta cũng có thể phân ra 3 loại: ưa lạnh, ấm, ưa nhiệt 1.1.3.3.Hoạt động chuyển hoá của vi khuẩn lactic.
- Vi khuẩn lactic sử dụng được rất nhiều nguồn đường, thường có khả năng phân giải protein và lipit yếu, đòi hỏi nguồn axit amin sẵn có để sinh trưởng.
- 7* Một số đường như: mantose, galactose, và fructose, được lên men bởi nhiều loài vi khuẩn.
- Đường hexoza (glucoza) Tất cả các vi khuẩn lactic đều sản sinh ra axit lactic từ hexoza và chúng thiếu chức năng để liên kết với electron vận chuyển của mạch và chu trình Krebs, nên chúng thu năng lượng thông qua cơ chất ở dạng photphoryl hóa.
- Con đường hexoza chuyển hóa đã phân chia vi khuẩn lactic thành 2 nhóm: lên men đồng hình và lên men dị hình.
- Ta thấy các dạng lên men đồng hình như Pediococus, Streptococus và một số Lactobacillus.
- sinh axit lactic là thành phẩm chính và duy nhất của việc lên men glucoza.
- Các chủng lên men đồng hình sử dụng con đường Embden-Meyergof-Parnas để sinh ra 2 mol lactate trên 1 mol glucoza và nhận được xấp xỉ gấp 2 lần năng lượng trên một mol glucoza so với các chủng lên men dị hình.
- Các chủng lên men dị hình như Leuconostocs, nhóm III lactobacilli, oenococci và weissellas thông qua đồ hình 6-phosphogluconate/phosphoketolase (6-PG/PK) sinh ra một lượng cân bằng giữa lactate, CO2, và etanol từ 1 mol glucoza theo con đường monophotphat hoặc pentoza [11].
- Sơ đồ quá trình lên men glucoza của vi khuẩn lactic: (Hình 1.1A) lên men lactic đồng hình (thuỷ phân gluco, đồ hình Embden-Meyerhof-Parnas).
- (Hình 1.1B) lên men lactic dị hình (đồ hình 6-phosphogluconate/phosphoketolase).
- Sự chuyển hoá disacarit lactoza là một bước quan trọng đầu tiên đối với các vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa lên men.
- Sự lên men đường saccarose bắt đầu bởi quá trình thuỷ phân saccarose thành đường đơn glucose và fructose.
- [16 – 20] Xitrat vận chuyển được vào tế bào vi khuẩn là nhờ chất dễ thấm thành tế bào xitrat và khi bị phân chia bởi enzym xitrat lyase để tạo ra oxaloacetat và acetat.
- Vi khuẩn lactic có nhu cầu rất lớn về các loại axit amin để phát triển, chúng không thể tổng hợp các nitơ hữu cơ từ nguồn nitơ vô cơ mà phải lấy trực tiếp từ môi trường.
- 1.1.3.4.Khả năng kháng khuẩn của vi khuẩn lactic [11].
- 11 Cơ chế kháng vi sinh vật của vi khuẩn lactic: Quá trình lên men nhờ vi khuẩn lactic làm giảm một lượng cacbonhydrat sẵn trong nguyên liệu, và kết quả là sinh ra một dãy các phân tử hữu cơ có khối lượng phân tử nhỏ, có hoạt tính kháng khuẩn, trong đó phổ biến nhất là axit lactic, axit axetic và axit propionic.
- Ngoài những sản phẩm trao đổi chất có tính kìm hãm vi sinh vật này, còn nhiều những cấu tử kháng vi sinh vật được tạo ra từ những vi khuẩn lactic khác nhau.
- Thông thường các chất có tính kháng khuẩn tạo ra từ vi khuẩn lactic bao gồm: axit hữu cơ, H2O2, CO2, diaxetyl, các chất kháng vi sinh vật có khối lượng phân tử thấp và bacteriocin.
- Hai axit sinh ra trong quá trình trao đổi chất của vi khuẩn lactic, axit acetic có hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn và phổ kháng khuẩn rộng hơn, bao gồm cả nấm men, nấm mốc và vi khuẩn.
- H2O2 12Với sự có mặt của O2, vi khuẩn lactic có thể sinh ra H2O2 thông qua hoạt động của các enzym flavoprotein oxidaza và NADH oxidaza.
- Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh enzym catalaza để loại bỏ H2O2.
- Người ta dự đoán rằng H2O2 sinh ra có vai trò đặc biệt quan trọng cho sự xâm nhập vào đường tiết niệu của vi khuẩn lactic.
- Vi khuẩn lactic lên men dị hình từ đường hexoza tạo ra CO2 là sản phẩm chính.
- Và nhiều phương thức trao đổi chất khác giải phóng ra CO2 trong quá trình lên men.
- CO2 có tính kháng vi sinh vật lưỡng tính.
- Theo nghiên cứu, vi khuẩn Gram âm nhạy cảm với CO2 trong môi trường khí thay đổi hơn vi khuẩn Gram dương [9]

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt