Đề tài Công nghệ sản xuất Kefir

MỤC LỤC I.GIỚI THIỆU: II.NGUYÊN LIỆU VÀ GIỐNG VSV: 1.NGUYÊN LIỆU: 1 .1. Tính chất lí hoá của sữa 1.2. Thành phần hoá học của sữa 2.GIỐNG VI SINH VẬT 2.1. Nguồn gốc hạt Kefir 2.2. Thành phần hạt giống Kefir III.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: 1. Laøm saïch sữa nguyên liệu 2. Tieâu chuaån hoùa 3. Ñoàng hoùa söõa 4.Thanh truøng 5. Cay giống 6. Leân men 7. Laøm laïnh 8. UÛ chín 9. Lam lạnh 10.Roùt saûn phaåm IV.SẢN PHẨM 1.Baûo quaûn 2.Tieâu chuaån cuûa saûn phaåm 3. Dinh dưỡng và những lợi ích về sức khoẻ của sản phẩm Kefir 4.Biến đổi các thành phần trong quy trình sản xuất kefir V.THÀNH TỰU Tài liệu tham khảo: 1.Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa & thứ uống.Tập 1: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa.PGS-TS-Lê Văn Việt Mẫn.Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia-2004. 2.Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa.TS Lê Thị Liên Thanh & PGS-TSKH Lê Văn Hoàng.Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội-2002. 3.Giáo trình công nghệ các sản phẩm từ sữa.TS Lâm Xuân Thanh.Nhà xu ất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội-2004. 4.www.vinamilk.com.vn 5.www.kefir.org I.GIỚI THIỆU: Ngày nay, sữa lên men chua là một trong những sản phẩm đang được ưa dùng và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Ngoài việc cung cấp nguồn dinh dưỡng thiết yếu, nó còn được biết đến với tính chất kháng một số bệnh: ung thư, chống lão hoá và tăng cường tiêu hoá. Mang đầy đủ tính chất trên và đang có tiềm năng phát triển cao trên thế giới - Sữa Kefir (một sản phẩm sữa chua mới) cần được quan tâm nghiên cứu và phát triển. Khác với sữa chua thông thường, Kefir là sản phẩm vừa lên men lactic nhờ nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm, vừa lên men rượu nhờ nấm men. Sản phẩm từ lâu đa được biết đến như một loại thuốc thiên nhiên với nhiều dược tính được minh chứng qua quá trình sử dụng ở nhiều vùng trên thế giới, nó giúp tăng cường khả năng miễn dịch, giảm căng thẳng thần kinh, làm tan sạn mật, sạn thận, điều hoà huyết áp, làm ngưng sự tăng trưởng của tế bào ung thư và những lợi ích sức khoẻ khác mà cho đến nay vẫn còn được xem là những điều bí mật. Song, sản phẩm này tuy đa có mặt từ rất lâu đời trên thế giới, nhưng vẫn còn rất mới trên thị trường tiêu thụ Việt Nam. II. nguyên liệu và giống vsv: 1.Nguyên liệu: 1. 1.Tính chất lí hoá của sữa: 1.1.1 Sữa là hệ phân tán cao: Các thành phần của sữa tuy có tính chất khác nhau nhưng khi hòa vào môi trường nước được thể đồng nhất và phân tán cao. Lactose và glucose tan trong nước ở dạng phân tử, còn muối của acid hữu cơ, vô cơ tồn tại ở dạng ion. Protein dạng keo, chất béo sữa dạng hạt phân tán cao. 1.1.2. Độ chua của sữa: Có nhiều đơn vị để biểu diễn độ chua của sữa như độ Soxhlet Henkel (oSH), độ Thorner (oT), độ Dornic (oD). Thông thường độ chua của chuẩn độ được định nghĩa là số ml dung dịch NaOH 0.1N dùng để trung hòa acid của 100ml dịch sữa. Sữa thường có độ chua trung bình là 16÷18o T. Bảng: Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa: 1oSH = 2.5oTh =2.25oD 1.1.3. Tính oxi hoá khử của sữa: Do trong sữa chứa nhiều chất có khả năng khử hay oxi hóa như: acid ascorbic, tocopherol, riboflavin, systin...làm cho sữa cũng có tính chất đó. 1.1.4. Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của sữa phụ thuộc hàm lượng chất béo cũng như các chất tan trong sữa. Trung bình sữa có khối lượng riêng d = 1,027÷1,032,số liệu này thay đổi tùy giống, loài, thời kỳ cho sữa. Khi pha thêm nước vào sữa sẽ làm thay đổi giá trị này. 1.1.5. Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng: Áp suất thẩm thấu (Ptt) của sữa được tạo ra bởi những chất phân tán cao như đường lactose, muối. Bình thường Ptt = 6 atm ở 0oC.Nhiệt độ đông đặc của sữa là -0,55oC. Căn cứ vào nhiệt độ đông đặc có thể biết được sữa có bị pha thêm nước vào hay không. 1.1.6. Tính kháng khuẩn Sữa khi mới vắt xong, thường vi sinh vật không phát triển được mà có thể bị tiêu diệt vì trong sữa có chất kháng thể. 1.2.Thành phần hoá học của sữa Nguyên liệu sử dụng chính trong sản xuất Kefir là sữa bò ,dê,cừu. Loại sữa Thành phần hóa học của sữa Chât khô(%) Protein (%) Lipid (%) Glucid (%) Người Bò Dê Ngựa Trâu 12.0 12.4 13.0 10.5 17.9 1.2-1.5 3.3 3.1 1.7 4.5 3.5 3.7 4.3 2.0 4.5 6.7 4.7 4.8 6.5 4.8 1.2.1. Đường lactose Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành. Trong sữa đường lactose tồn tại dưới hai dạng: - Dạng α-lactose monohydrat C12H22O11.H2O (phân tử α-lactose ngậm một phân tử H2O). - Dạng β-lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β-lactose khan). Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactomonohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụthuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. Khi hoà tan đường α-lactose monohydrat dạng tinh thể vào nước, góc quay cực của dung dịch sẽ là +89,4oC.Nếu giữ dung dịch này ở nhiệt độ phòng, sau 24 giờ góc quay cực sẽ giảm xuống giá trị +55o. Đó là do một số phân tử α-lactose monohydrat đa chuyển sang dạng β-lactose anhydrous. Khi đó dung dịch sẽ tồn tại cân bằng: L-α-lactose monohydrat ↔ L-β-lactose anhydrous Việc giảm giá trị góc quay cực của dung dịch α - lactose monohydrate sẽ diễn ra với tốc độ nhanh hơn nếu pH được kiềm hoá về giá trị 9,0 hoặc dung dịch được gia nhiệt ở 75oC. Lactose là đường khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các disacharide và monosacharide thường gặp. Nếu như độ ngọt của saccharoseđược đánh giá với chỉ số 100, của maltose là 32, glucose là 74 và fructose là173 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt 16. Lactose có thể bị thuỷ phân tạo ra 2monosacharide là glucose và galactose bởi enzim β -galactoside (lactaza). Các đường đơn giản như glucose, fructose, saccharose, có nhiều trong thực vật (hoa, trái cây các loại). Tuy nhiên chỉ có sữa động vật là nguồnchứa lactose duy nhất trong tự nhiên. Ngoài lactose, trong sữa còn có glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất glucid chứa Nitơ như N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamine, acid N-acetyl neuraminic... Tuy nhiên , hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết. 1.2.2 Chất béo Là thành phần quan trọng, về dinh dưỡng chất béo có độ sinh năng lượng cao, chứa các vitamin trong chất béo (A, D, E). Với sản phẩm sữa lênmen, chất béo ảnh hưởng tới mùi vị, trạng thái sản phẩm. Có 98÷99% chất béo là triglyxerid, 1÷2% còn lại là các phospholipid, cholesterol, vitamin A,D, E, K. Trong sữa có 18 acid béo. Mỗi glyxerol có thể kết hợp với 3 acid béo cùng loại hoặc khác loại nên số glyxeride khác nhau là vô cùng lớn. Lớp váng sữa trên bề mặt có nhiều thể hình cầu kích thước khác nhau nổi tự do trong sữa, mỗi thể cầu được bao bọc bằng một màng mỏng. Thể cầu mỡ này có màng bao từ protein và các phosphatide (rất bền) có tác dụng bảo vệ giữ cho chúng không bị phá hủy bởi các enzim trong sữa (đường kính cầu mỡ 0,1÷20μm (trung bình 3÷4 μm), có 3000 đến 4000 triệu cầu mỡ/1ml sữa, làthành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925g/cm3) và có xu hướng nổi lên bề mặt. Phần còn lại ngoài các cầu mỡ là sữa gầy. Acid béo chiếm 98÷99% tổng chất béo, khác với mỡ động vật là chứa nhiều acid béo no khối lượng phân tử thấp. 1.2.3. Protein Bao gồm casein (2÷4,5%), α-lactose albumin(0,5%÷1%), β-lactose globulin 0,1%, khoảng 0,1% là các protid khác. Protein sữa là loại protid hoàn thiện chứa hầu hết các loại acid amin có trong tự nhiên và có tỉ lệ cân đối thích hợp cho sự hấp thu và đồng hoá của cơ thể người. Casein có tính chất keo, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến sữa. Casein thường ở dạng phức chất casein-calci-phosphat bền vững với hai lớp bảo vệ (lớp điện tích trái dấu và lớp nước liên kết,các phức chất liên kết lại với nhau tạo thành kết tủa (keo hoá), có thể keo hoá bằng acid lactic hoặc men chyomozin theo phản ứng: H+ Casein-calci-phosphat ――→ Casein trung hoà về điện (kết tủa). Chymosin Casein-Calci-phosphat ―–――→ Paracasein + Ca2+ (kết tủa). Sữa đa tách casein biến thành dạng trong, nước còn lại chứa các protein hoà tan như α-lactose-globulin và globulin kháng thể được gọi là cácprotein nước sữa (whey). Các chất chứa nitơ phi protein bao gồm các acidamin tự do, creatin, acid uric, polipeptit, ure… Trong tất cả hợp chất trên thì acid amin là có ý nghĩa hơn cả. 1.2.4. Khoáng Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8÷10g/l các muối trong sữa ở dạng hoà tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Hàm lượng cao nhất là calci, phospho và magie. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại nằm dưới dạng muối hoà tan trong sữa. Các khoáng khác như K, Na, Cl đóng vai trò chất điện ly. Cùng với lactose chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu.Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo. Chúng rất cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người. Một số nguyên tố độc hại như Pb, As… đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò. 1.2.5. Vitamin Vitamin sữa được chia làm hai nhóm: Vitamin hoà tan trong nước gồm B1, B2, B3, B5, B6, C…và vitamin hoà tan trong chất béo gồm A, D, E, K.Nhìn chung hàm lượng vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổn định do chúng được tổng hợp chủ yếu bởi vi khuẩn trong ngăn thứ nhất dạ dày của nhóm động vật nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết. 1.2.6. Hormone Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật. Trong sữa bò ta có thể tìm thấy nhiều loại hormone, chúng được chia thành 3 nhóm là proteohormone, hormone peptide và hormone steonide, trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hơn cả. Hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bò là 50mg/l, trong sữa non là 23mg/l. Đa số bị mất hoạt tính khi thanh trùng ở nhiệt độ thấp (60÷650C). 1.2.7. Các hợp chất khác Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2. Tổng hàm lượng chúng chiếm từ 5÷6% thể tích sữa.Thỉnh thoảng người ta còn phát hiện trong sữa có các hợp chất hoá học khác như: - Chất kháng sinh: penicilline, chloramphenicol... - Chất tẩy rửa: nước Javel, kiềm... - Pesticide: heptachlore và các epoxyde, aldride duldrine, chlordane. - Kim loại nặng - Nguyên tố phóng xạ, nitrat, độc tố vi sinh vật. Những hợp chất này gây độc cho người sử dụng. Hàm lượng chúng trong sữa thường ở dạng vết và thường nhiễm vào sữa từ nguồn thức ăn, thiết bị, dụng cụ chứa và môi trường chuồng trại... Nguyên tắc chọn sữa là:Hàm lượng cân đối,còn tươi,màu sáng,không lẫn cặn ,t ạp chất,không chứa kháng nguyên ,hàm lượng vi sinh vật theo tiêu chuẩn... 2. Giới thiệu giống vsv sử dụng : hạt kefir 2.1. Nguồn gốc hạt Kefir Cách đây hàng nghìn năm, Kefir được biết đến như một thứ nấm dùng chữa bệnh, nó xuất xứ từ cách nuôi riêng của các tu sĩ Ấn Tạng . Đây là loại nấm vi khuẩn có thể làm biến đổi sữa nhờ một hệ vi sinh vật phức tạp gồm nhiều loài vi khuẩn và nấm men được chứng minh là rất có lợi cho sức khoẻ. Dân miền núi Caucasus thuộc nước Xô Viết cũ - nguyên quán của Kefir – đã bào chế nó từ sữa của các sinh vật khác nhau và Kefir được lên men tự nhiên trong những túi da thú, theo các bộ tộc người ở đây họ xem Kefir như là quà tặng của đấng Allah, như nguồn tài sản của gia đinh và của bộ tộc, họ tiêu thụ Kefir từ thuở ấu thơ và cứ như vậy duy trì từ thế hệ này đến thế hệ khác. Họ không hề biết đến bệnh ung thư, bệnh lao, bệnh dạ dày.. và họ thọ đến trung bình là 110 tuổi. Núi Caucasus là vùng duy nhất trên địa cầu mà người ta đạt sức khoẻ hoàn toàn ở lứa tuổi này. Từ rất sớm các bác sĩ Nga đa rất tin tưởng rằng Kefir có lợi cho sức khoẻ và có khả năng chữa bệnh. Mãi đến những năm đầu của thế kỷ 20 hạt Kefir mới được sản xuất với số lượng nhỏ ở Moscow . Nguyên liệu để sản xuất Kefir có thể là sữa dê,sữa cừu hay sữa bò. Theo Oberman H và Libudiziz Z (1998) đầu tiên người ta lên men sữa thành Kefir trong các túi bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi. Đến cuối thế kỉ 19, Kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng đông âu (Nga, Ucraina, Balan, Czech, Hungari...) và các nước vùng Scandinavia. Tuy nhiên để sản xuất sản phẩm Kefir cho mục đích thương mại mà vẫn giữ được chất lượng như sản phẩm truyền thống là một điều không dễ dàng vì theo truyền thống thì người ta không sử dụng những vật dụng bằng kim loại cho quá trình chế biến mà chỉ từ các dụng cụ bằng gỗ, đất sét hoặc da thú. Đến 1950, một phương pháp sản xuất Kefir mới đa được công nhận về chất lượng đó là phương pháp lên men có khuấy trộn. Hiện nay có hai loại Kefir, một loại có vị ngọt được lên men với nước trái cây và đường, một loại được lên men từ sữa. Hệ vi sinh vật sử dụng trong sản phẩm Kefir bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men. Chúng cùng phát triển cộng sinh trên môi trường sữa. Do đó sản phẩm Kefir có vị chua đặc trưng và thoảng nhẹ mùi nấm men. 2.2. Thành phần hạt giống Kefir 2.2.1. Vi sinh vật trong hạt Kefir Trong sản xuất Kefir, người ta sử dụng tổ hợp giống vi sinh vật dưới dạng hạt Kefir ( Kefir Grains). Các hạt Kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt,hình dạng không ổn định và thường kết thành chùm với nhau tạo dạng tương tự hoa Chou-fleur với đường kính trung bình 0,3÷2 cm. Hạt Kefir là phức hệ khuẩn lactic (Lactobacilli, Lactococci, Leuconostoc..) và nấm men. Đôi khi ta còn tìm thấy vi khuẩn A.aceti và A.racens cùng với các vi sinh vật khác tổ chức thành khối cầu vi sinh vật . Tuy vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn nhưng từ hàng nghìn năm qua sự tiêu thụ đa chứng minh được rằng hệ vi sinh vật trong Kefir là không gây bệnh mà còn có khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh như Salmonella hay Singella. Polisacharide chủ yếu là nước, vật chất hoà tan được biết là Kefiranofaciens và L. kefir sản sinh ra polisacharide này. Chúng là một phần của hạt, nếu không có sự hiện diện của chúng thì hạt Kefir không thể hình thành. Ngoài tế bào vi sinh vật, hạt Kefir còn chứa protein (chiếm khoảng 30% tổng chất khô) và Carbohydrate (25÷50%). Như vậy từ một số thông tin đã đưa ra thành phần hợp thành của hạt giống Kefir là phức protein polisacharide béo. Thành phần hạt giống sấy khô đông lạnh với hàm ẩm 3,5% được tìm thấy bao gồm: béo 4,4%, tro 12,1%, Muco-polisacharide (Kefiran) 45,7%, protein tổng 34,3% (gồm có: protein không hoà tan 27%, protein hòa tan 1,6% và acid amin tự do là 5,6%). Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật trong hạt Kefir. Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt thực hiện quá trình lên men lactic theo cơ chế lên men đồng hình lẫn dị hình. Nhóm vi khuẩn lactic Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci11-12%. Riêng nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không lên men được đường lactose. Các loài nấm men lên men được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt Kefir. Ngược lại, các loài nấm men không lên men được đườnglactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt. 2.2.2.Giống vi sinh vật Vi khuẩn Lactobacilli Lb. brivis,Lb. cellobiosus,Lb. acidepphilus,Lb. Kefir, Lb. casei ssp. Alactosus,Lb. casei ssp. Rhamnosus, Lb. helveticus. Ssplactis,Lb. delbruevii.ssp.lactic, Lb. paracasei.ssp.paracasei,Lb. casei,Lb. lactis, Lb. plantarum,Lb. delbrueckii. ssp. Hulgaricus, Lb. fructivorans,Lb. hilgardii,Lb. kefiranofaciens, Lb. kefirgarnum sp.nov,Lb. parakefir sp.nov Streptococci S. thermophilus,S. lactis,S. filant,S. durans Lactococci Lc. lactis.ssp.lactis,Lc. lactis.ssp.lactis var diacetylactis Lc. lactis.ssp.cremoris Leuconostoc Leuc. mesesteroides.ssp.dextranicum, Leuc. mesenteroides.ssp.cremoris Acetobacter Acetobacters casei Nấm men Kluyveromyces K. lactis,K. marxinnus. ssp. Bulgaricus, K.morxianus. ssp. marxianus Sacchromyces S. lactis,S. cerevisiae,S. florentinus,S. Globosus, S. Unisporus,S.carlsbergensis S. ssp. torulopsis holmii Candida C. kefir,C. pseudotropicalis,C. tenuis,C. rancens Torulaspora T. delbrueckii 2.2.3. Chu kỳ phát triển của giống Kefir Kefir là những giống gốc tự nhiên, chúng được hình thành từ những màng bao bọc mỏng không theo một quy tắc nào cả bao gồm hỗn hợp protein,lipid,polisacharide. Những màng bao bọc phát triển với hình dạng khôngnhất định, hình thành các thuỳ phức tạp và không đồng đều, các thuỳ này lạicó xu hướng trở về nguyên bản tạo thành cấu trúc sinh học bao gồm nhiều thuỳ con bao quanh mình. Với dấu hiệu phát triển đặc biệt như thế chúng hình thành những hạt con, mỗi tiểu thuỳ được kết nối với nhau ở phần giữa,xòe ra trong khi nó được gắn với các điểm trung tâm của hạt giống mẹ. Nhờ sự xuất hiện đó mà các hạt con tách ra có mẫu hình phát triển giống như hạt mẹ ban đầu. Một vài hạt Kefir cũng tách ra giống với cấu trúcvật lý của não người, tuyến tụy và các cơ quan bên trong. Sau một thời gian có thể do chấn thương hoặc những tác động bên ngoài, một phần thùy con gắn với hạt mẹ bị tách ra thành hạt tự do. Những hạt con này lại tiếp tục nhân giống thành hạt mẹ. Chu kỳ phát triển được lặp lại với chu trình gần giống nhau (tự nhân giống). Trong vài trường hợp đặc biệt, có những hạt không thể cho ra bất cứ hạt con nào trong một thời gian dài mà thay vào đó, chúng hình thành nên một khối lớn (khối hạt Kefir). Bề mặt ngoài của hạt biến đổi từ dạng phẳng đến không đồng đều gồm nhiều thứ phức tạp, có những chỗ lồi lõm rải rác khắp bề mặt. Một vài hạt có thể có những vùng rộng phẳng, trong khi từ mẻ tương tự có thể có những hạt có bề mặt không đồng đều. Nếu điều kiện thuận lợi, sau một thời gian, những hạt nhẵn này thường trở lại dạng nguyên thể, sau đó hình thành các hạt bao quanh mình, nơi mà có thể nhân giống lên. Thường ở những vùng không phẳng, xù xì thường có sự hoạt động mạnh của nấm men, trong khi ở vùng phẳng vi khuẩn lại chiếm ưu thế. Nấm men hình thành những khóm nhỏ nhô ra trên bề mặt, Streptococci thì bện vào nhau với các vi khuẩn khác chứ không hình thành dạng cụm. Ở sâu bên trong hạt, Lactobacilli chiếm ưu thế và có rất ít tế bào nấm men, chúng được gói gọn trong dịch polisacharide, các vi khuẩn hình que và nấm men hình thành các cụm riêng biệt bên ngoài và bên trong hạt. Ở đó Lb.Kefiranoficients được xem là nguyên nhân hình thành polisacharide hòa tan Kefiran. Trong khi đó l.bacitophilus là nguyên nhân hình thành vỏ bọc bên ngoài polisacharide mà có thể giúp hạt co giãn. Một số nghiên cứu cho rằng vi khuẩn có thể gây ra sự nhân giống hạt Kefir vì việc nhân giống của hạt không xảy ra khi vắng mặt Lb.kefiranoficients - là vi khuẩn sinh ra Kefiran ở trung tâm hạt. 2.2.4. Một số loài vi khuẩn lactic quan trọng Streptococcus lactic: vi khuẩn này phát triển tốt trong sữa và một số môi trường pha chế từ sữa, trong khi lại phát triển kém trong môi trường nước thịt pepton. Đây là loại vi khuẩn hiếu khí tuỳ tiện nên có thể phát triển sâu trong thạch và cho khuẩn lạc hình cây có nhánh. Đặc điểm sinh hoá quan trọng là lên men glucose, lactose, galactose, maltose, dextrin, không lên mensaccharose. Vì vậy Streptococcus lactic đóng vai trò quan trọng trong việc chế biến sữa chua. Phát triển tốt ở nhiệt độ 30÷35oC, ở nhiệt độ này vi khuẩn gây đông tụ sữa sau 10÷12 giờ, độ acid giới hạn do Streptococcus lactic tạo nên thường dao động trong khoảng 110-120oT, mặc dù có những chủng yếu chỉ tạo khoảng 90-100oT . Sữa được lên men chua bởi Streptococcus lactic luôn luôn có hương vị đặc trưng của sản phẩm sữa chua. Ở nhiệt độ tối ưu Streptococcus lactic phát triển trong sữa có thể đạt đến số lượng tối đa là 1,2÷2 tỷ tế bào/ml sau 10÷12 giờ. Thời gian này tương ứng với thời gian lên men chua sữa đến 60oT. Độ acid sữa tăng lên rất nhanh trong vài giờ đầu, sau đó giảm dần và ngừng hẳn khi đạt đến gần 120oT . Đường biểu thị acid trong sữa lên men không có hướng đi xuống vì sau khi đạt cực đại, độ chua được giữ nguyên theo thời gian mà không giảm đi. Streptococcus cremoris: loại liên cầu khuẩn này thường thấy trong sữa dưới dạng chuỗi dài hoặc hiện diện dưới dạng song cầu khuẩn, phát triển tốt ở 20÷25oC. Các điều kiện nuôi cấy khác với giống S.lactic. Tuy nhiên,ảnh hưởng của chúng đối với sữa hơi khác, chúng thường làm đông sữa nhưng chúng cũng có thể làm cho sữa bị nhớt. Một số chủng loại này phát triển trong sữa cho mùi đặc biệt dễ chịu được ứng dụng trong chế biến bơ.Cũng như S.lactic, S.cremoris lên men lactose thành acid lactic nhưng không lên men saccharose, maltose, dextrin. Streptococcus cremoris làm cho sữa có độ chua thấp hơn (110÷115oT) tạo nên sản phẩm có vị ngon thường được dùng trong sản xuất bơ chua. Streptococcus thermophillus và Streptococcus bovis đây là hai vi khuẩn thuộc nhóm Viridams Streptococci chúng không phát triển ở 100oC,phát triển tốt ở 40÷45oC khi lên men sữa tạo được khối đông, không phát triển khi có sự hiện diện của 0,1% xanh methylen, 6,5%NaCl, pH=9,6, arginin, pepton, không tạo thành amoniac. Streptococcus thermophillus là vi sinh vật ưa nhiệt giống như tên chủng, nhiệt độ thích hợp khoảng 40÷450C và bị tiêu diệt ở nhiệt độ 53oC. Khi làm môi trường nuôi cấy từ sữa thanh trùng và ủ ở 320C số lượng lớn khuẩn lạc của Streptococcus thermophillus xuất hiện. Streptococcus thermophillus là một vi sinh vật quan trọng trong sản xuất yaourt, phomat, nó bị ngăn cản sự hoạt động bởi 0,01 mg penicillin hay 5 mg streptomycin/ml. Streptococcus bovis được tìm thấy trong sữa bò và có thể xâm nhập vào sữa từ nguồn này hay nguồn khác, nó sống sót trong sữa thanh trùng, có thể tách chúng từ sữa thanh trùng hay một số loại phomat. Các trực khuẩn lactic: trực khuẩn lactic phát triển rộng rãi trong thiên nhiên, chúng luôn luôn có mặt trong sữa và các sản phẩm sữa chịu được độ acid cao, phát triển ở phạm vi nhiệt độ rộng trong môi trường có hoặc không có không khí. Trực khuẩn lactic đóng vai trò rất quan trọng trong chế biến sữa chua, quá trình làm fomat. Nhờ nhiều loại enzim thích hợp nên các vi khuẩn lactic điển hình có khả năng phân giải các đường đơn (glucose, galactose, levulose...) thành acid lactic. Các loại khác nhau có thể tích tụ lượng acid khác nhau: Lactobacterium bulgaricum tích tụ đến 3,5%, Thermobacter, Ribirium cerea là 2,2%, Lactobacterium plantarum là 1%. Các trực khuẩn lactic ưa nhiệt phát triển tốt ở môi trường acid yếu (pH=6,5), tuy nhiên có loài phát triển ở pH=5,4 như Lactobacillus bulgaricus, cũng có loại phát triển tốt ở pH =3,8 trong khi các trực khuẩn xếp chuỗi không thể phát triển được, nhiệt độ tối ưu là 40÷45oC, đây là vi khuẩn tạo được độ acid rất cao 300÷350oT. Lactobacterium helveticum (trực khuẩn phomat) phát triển ở 22-51oC, làm cho sữa chua tới 200÷300oT,Lactobacterium bulgarium phát triển ở 22÷53oC tạo độ acid trong sữa200÷300oT, độ giới hạn là 200÷250oT. Lactobacterium lactic phát triển ở 22÷50oC độ acid giới hạn là 110÷180oT. Betabacterium trên môi trường thạch tạo những khuẩn lạc giống như khuẩn lạc của trực khuẩn lactic ưu nhiệt. Khi phát triển trong sữa vi khuẩn này cho ít acid, nếu cho dịch tự phân của nấm men vào môi trường, vi khuẩn này phát triển mạnh hẳn lên, đường sữa bị lên men bởi vi khuẩn này không chỉ tạo thành acid lactic mà còn tạo nhiều acid dễ bay hơi. Trong sữa thường có hai loại chính là Betabacterium causasium và Betabacterium breve. Leuconostoc: là nhóm gồm những vi khuẩn lên men lactic không điển hình. Chúng có dạng hình cầu nhưng trong môi trường acid chúng nhọn ở hai đầu và dài ra sinh ra lượng acid có hạn vì thế không làm đông sữa. Trái lại chúng tạo ra từ đường các sản phẩm acetyl metyl carbonyl hoặc acetoin làm cho bơ thơm. Loại vi khuẩn điển hình của giống này là Leuconostoc citrovorium được ứng dụng trong sản xuất bơ. 2.2.5. Phương pháp chế biến và bảo quản giống Kefir Hiện nay có rất nhiều thông tin khác nhau cho việc chăm sóc và bảo quản giống kefir. Cách đơn giản nhất là làm khô chúng bằng không khí rồi gói trong giấy và giữ nơi khô mát, những hạt này vẫn có thể hoạt động tốt sau một hay nhiều năm. Sau đó ngâm chúng vào nước, lọc sạch và thả vào một tách sữa để yên trong vài ngày, chúng sẽ hoạt động trở lại. Ngoài ra, có một cách trữ giống khác là đặt nó trong tủ đông một thời gian dài mà không có vấn đề gì đến việc tái kích hoạt giống. Kefir sẽ có chất lượng tốt trong khoảng 14 ngày nếu trữ ở 4oC. Theo phương pháp chế biến hiện nay người ta có thể thêm công đoạn ủ chín bằng cách sau khi cho lên men ở nhiệt độ phòng, làm lạnh xuống ở 14÷16oCkhoảng 12 đến 14 giờ. Lúc này tốc độ trao đổi chất của vi khuẩn và nấm men bị chậm lại. Khi sản phẩm đa đạt đến độ chua yêu cầu, đưa vào bảo quản lạnh dưới 6oC và sử dụng 1÷2 tuần. III.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Sữa nguyên liệu Quy trình công nghệ Chuẩn hóa Đồng hóa Thanh trùng Giống vi sinh vật Cấy giống Lên men Làm lạnh ủ chín Làm lạnh Bao bì Rót sản phẩm và đóng nắp Kefir (bảo quản lạnh) 1. Laøm saïch sữa nguyeân liệu: Muïc ñích coâng nghệ: Chuẩn bị: loaïi boû caùc taïp chaát cô hoïc, teá baøo chuẩn bị cho quá trình tiếp theo. Các biến đổi : Hoá sinh:hàm lượng vi sinh vật giảm. Hoá lý:một phần nước bay hơi. Thiết bị: Coù theå duøng maùy loïc kieåu khung baûn hoaëc hình truï, duøng bôm ñeå bôm söõa qua vaûi loïc. Hieän nay, ngöôøi ta söû duïng thieát bò hieän ñaïi hôn, ñoù laø maùy laøm saïch söõa (thieát bò chuyeân duøng). Coâng nghệ: Söõa laïnh coù ñoä nhôùt cao vì vaäy tröôùc khi loïc caàn ñun söõa ôû 30 – 40oC. Nguyeân taéc cuûa maùy laø döôùi taùc duïng cuûa löïc li taâm caùc taïp chaát cô hoïc naëng hôn seõ bò baén vaøo thaønh thuøng quay, laøm thaønh töøng lôùp caën. Söõa ñaõ laøm saïch chuyeån vaøo taâm thuøng quay vaø theo ñöôøng oáng daãn ra ngoaøi. Coù theå laøm saïch söõa laïnh hoaëc söõa noùng. Hieäu quaû laøm saïch cuûa söõa laïnh thaáp vì ñoä nhôùt cuûa söõa khi ñoù cao, nhöng neáu nhieät ñoä cuûa söõa cao (khoaûng 80 – 85oC) thì cuõng khoâng toát vì coù theå hoøa tan caùc taïp chaát coù kích thöôùc nhoû maø khoù coù theå taùch ra ñöôïc, keát quaû laøm cho hieäu suaát keùm.Hieän nay, ngöôøi ta ñun söõa tôùi 35 – 45oC roài môùi cho qua thieát bò laøm saïch. Nhö vaäy, hieäu suaát laøm saïch cao vaø khoâng laøm thay ñoåi caùc thaønh phaàn cuûa söõa. 2. Tieâu chuaån hoùa: Muïc ñích: Høoaøn thiện: Moãi loaïi söõa chua khaùc nhau coù theå coù haøm löôïng chaát beùo vaø chaát khoâ khaùc nhau. Tieâu chuaån hoùa laø ñieàu chænh löôïng chaát beùo. Söõa môùi vaét nhaän veà thöôøng coù löôïng chaát beùo khoâng thích hôïp vôùi yeâu caàu cuûa saûn phaåm, neân caàn ñieàu chænh sao cho thaønh phaåm coù haøm löôïng chaát beùo nhö ñaõ ñònh saün. Khi tieâu chuaån hoùa söõa, ngöôøi ta coù theå cho cream (neáu söõa nguyeân lieäu coù haøm löôïng chaát beùo thaáp hôn söõa thaønh phaåm) MS MSTT . Caùc bi ến đổi: Hoá học:hàm lượng chất béo thay đổi. Hoá lý:Nước bay hơi. Thiết bị: Coù theå tieán haønh baèng 2 phöông phaùp : +Maùy li taâm tieâu chuaån hoùa töï ñoäng. +Baèng phoái troän. Toát nhaát duøng maùy li taâm tieâu chuaån hoùa töï ñoäng vöøa keát li taâm laøm saïch vöøa tieâu chuaån hoùa chaát beùo töø söõa. Thông số công nghệ:Duøng bôm ñöa vaøo ngaên hoaøn nhieät cuûa maùy thanh truøng kieåu khung baûn. Söõa ñöôïc ñun noùng ñeán 40 – 45oC roài chuyeån sang maùy li taâm laøm saïch, li taâm chuaån hoùa. Sau khi ñöôïc ñieàu chænh tôùi haøm löôïng chaát beùo caàn thieát, söõa ñöôïc ñöa veà laïi thieát bò thanh truøng ñeå thanh truøng vaø laøm laïnh. Trong tröôøng hôïp khoâng coù maùy li taâm ñieàu chænh töï ñoäng, ngöôøi ta duøng maùy li taâm taùch chaát beùo. Söõa nguyeân lieäu sau khi ñöôïc ñun noùng ôû ngaên hoaøn nhieät cuûa maùy thanh truøng, moät phaàn lôùn seõ ñi vaøo maùy laøm saïch söõa, phaàn coøn laïi ñi vaøo maùy li taâm taùch chaát beùo. Nhöõng yeáu toá aûnh höôûng ñeán keát quaû li taâm: •+ Kích thöôùc caùc caàu môõ: khi li taâm söõa coù theå taùch ñöôïc caùc caàu môõ d ≥ 1μm. Caùc caàu môõ beù hôn naèm trong söõa gaày. •+ Ñoä saïch vaø ñoä töôi cuûa söõa : neáu söõa chöùa nhieàu taïp chaát hoaëc coù ñoä acid cao seõ tuï taäp treân beà maët caùc ñóa, söõa gaày daâng leân chaûy vaøo raõnh cream laøm haøm löôïng chaát beùo cuûa cream giaûm ñaùng keå coøn löôïng chaát beùo trong söõa gaày laïi taêng. • Toác ñoä cho söõa vaøo: ° Taêng : haøm löôïng chaát beùo trong söõa gaày cao do caùc caàu môõ chöa kòp taùch khoûi söõa. ° Giaûm : chaát beùo taùch ñöôïc trieät ñeå nhöng giaûm coâng suaát maùy. • +Nhieät ñoä söõa. • +Haøm löôïng chaát beùo cuûa söõa. 3. Ñoàng hoùa söõa: Muïc ñích: Hoàn thiện :Laøm giaûm kích thöôùc cuûa caùc caàu môõ, laøm cho chuùng phaân boá ñeàu chaát beùo trong söõa, laøm cho söõa ñöôïc ñoàng nhaát. taïo ñieàu kieän thu ñöôïc khoái söõa ñoàng nhaát vaø beàn. Caùc saûn phaåm söõa qua ñoàng hoùa ñöôïc cô theå haáp thu deã daøng. Caùc biến đổi: Vật lí:kích thước các cầu mỡ giảm.( 1 ñeán 100 μmà1μm). Hoùa lí:nước bay hơi. Hoùa sinh: ức chế một phần vi sinh vật. Thieát bò: Thiết bị đồng hoá áp suất cao: caùc caàu môõ bò phaân chia nhoû laø keát quaû cuûa söï thay ñoåi ñoät ngoät toác ñoä cuûa söõa khi qua khe van (söõa coù v = 200 – 300m/s) : phaàn phía tröôùc cuûa caàu môõ ñi vaøo khe van bò keùo caêng vaø töøng phaàn cuûa noù ñöùt ra. Toác ñoä caøng lôùn, möùc ñoä phaân chia caøng nhoû. Toác ñoä noåi cuûa caàu môõ tæ leä thuaän baùn kính caàu môõ neân trong söõa ñaõ ñoàng hoùa, kích thöôùc caùc caàu môõ giaûm do ñoù laøm giaûm söï noåi leân cuûa caùc caàu môõ. Vaán ñeà caàn chuù yù laø söï löïa choïn phöông aùn ñoàng hoùa: moät phaàn, toaøn boä hoaëc hoaøn toaøn khoâng ñoàng hoùa. Ñieàu naøy thuoäc vaøo thò hieáu tieâu duøng cuûa moãi nöôùc, vaøo ñieàu kieän cuï theå cuûa töøng nhaø maùy keå caû veà phöông dieän kinh teá. Ñoàng hoùa coù theå ñöôïc thöïc hieän tröôùc hoaëc sau khi thanh truøng. Thoâng soá công nghệ:175 – 200 bar, t = 70oC. 4. Thanh truøng: Mục đích: Chuẩn bị : tieâu dieät vi truøng chuẩn bị cho quá trình lên men. Hoaøn thiện:Toaøn boä protein hoøa tan bò bieán tính hoaøn toaøn vaø chính protein bò bieán tính naøy coù khaû naêng giöõ nöôùc raát cao, seõ coù taùc duïng caûi thieän ñoä ñaëc vaø ñoä mòn cuûa söõa chua kefir. Caùc biến đổi: Vật lý:hàm lượng protein hoà tan giảm, Hoá học :Tổn thất các cấu tử hương, vitamin… Hoá lý:protein biến tính và đông tụ.Nước bay hơi. Hoá sinh:Các enzyme bị ức chế hoặc vô hoạt. Sinh học:tiêu diệt hệ vi sinh vật nhiễm. Thiết bị:Bản mỏng. ÔÛ caùc nhaø maùy söõa, vieäc thanh truøng söõa thoâng thöôøng ñöôïc tieán haønh trong caùc maùy thanh truøng lieân hôïp. Thieát bò naøy ñöôïc caáu taïo töø 3 – 4 lôùp ngaên: ngaên laïnh, ngaên aám (noùng), thanh truøng. Th ong số công nghệ:90 – 95oC, t = 3 -5ph 5.CẤY GIỐNG: Yêu cầu của giống trong sản xuất men giống: +Không sinh độc tố(aflatoxin). +Ảnh hưởng qua lại giữa các visinh vật trong hệ vi sinh vật:cộng sinh +Tỷ lệ giữa các sản phẩm tạo ra:yêu cầu độ hài hoà cao giữa axit lactic,ethanol,các sản phẩm phụ khác …. +Hàm lượng sản phẩm chính:không cần thiét +Yêu cầu môi trường và điều kiện nuôi cấy:không đòi hỏi quá cao. Giải thích qui trình sản xuất men giống: + Môi trường chuẩn bị giống: Sữa tươi, sữa gầy hoặc sữa hoàn nguyên. Hàm lượng chất khô trong môi trường khoảng 11÷12%. Sữa được thanh trùng ở 90÷950C trong thời gian 30÷45 phút (thời gian thanh trùng kéo dài nhằm vô hoạt enzim và ức chế đến mức tối thiểu sự có mặt của vi sinh vật lạ trong môi trường để giúp cho giống phát triển tốt và không bị tạp nhiễm),sau đó đưa về 22÷24oC để chuẩn bị cấy giống. Ở đây sử dụng sữa tươi tiệt trùng của Vinamilk . + Cấy giống : sử dụng hạt Kefir với lượng ban đầu 5% theo khối lượng, quá trình nhân giống cũng được thực hiện ở nhiệt độ phòng (23÷250C) . Do hạt Kefir có kích thước lớn nên chúng thường bị chìm xuống dưới đáy nên cần phải khuấy trộn môi trường trong thời gian 10÷15 phút sau mỗi 2÷5 giờ .Quá trình nhân giống kết thúc khi pH môi trường giảm xuống còn 4,5. + Lọc: khi đạt pH yêu cầu, canh trường được lọc. Hạt kefir được xử lý bằng cách rửa trong nước vô khuẩn ở nhiệt độ thấp (6÷100C) để loại bỏ tạp chất bám trên bề mặt hạt (có thể sử dụng sữa gầy vô trùng để rửa hạt, Hạt Kefir đã qua rửa sạch và bảo quản trong nước vô khuẩn hoặc dung dịch muối NaCl 0,9%. Khi cần nhân giống cho mẻ tiếp theo, sử dụng tiếp hạt Kefir trên để nhân giống. + Dịch thu được sau quá trình lọc thô chứa các vi khuẩn lactic và nấm men có thể sử dụng để cấy giống vào môi trường sữa nguyên liệu để sản xuất Kefir. Quá trình sản xuất giống cũng được thực hiện ở 25÷300C thời gian nuôi trung bình là 20 giờ (cần kiểm tra giá trị pH của canh trường là 4,5 để xác định thời điểm kết thúc quá trình nuôi). Sữa tươi/sữagầy/ sữa hoàn nguyên Cấy giống: quá trình chuẩn bị VSV để lên men Kefir được thực hiện như sau: Thanh trùng Giống VSV Hạt Kefir Cấy giống Xử lý Nhân giống Hạt Kefir Lọc thô Giống VSV cho sản xuất 6. Leân men: Mục đích: Chế biến: Hoàn thiện :mùi và chất lượng sản phẩm sữa kefir. Các biến đổi: Hoá học: Đường chuyển thành axit lactic,ethanol,CO2,các sản phẩm phụ aldehyde Vật lý:màu ,cấu trúc hơi sệt… Hoá lý:Ethanol,CO2 bay lên… Hoá sinh:Enzyme lactase hoạt động mạnh thuỷ phân. Sinh học:giống vi sinh vật tăng sinh khối ,lên men… Thiết bị:Bình lên men. Thông số công nghệ: 23 –25oC, 12 –14h. 6.1 Cơ sở khoa học của quá trình lên men 6.1.1. Lên men lactic Trong công nghệ vi sinh vật, nhìn chung vi khuẩn lactic đồng hình luôn chiếm ưu thế. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất các thực phẩm lên men truyền thống như phomai, Kefir, vi khuẩn lactic dị hình đôi khi vẫn được sử dụng nhằm mục đích đa dạng hoá chỉ tiêu về mùi vị và cấu trúc cho sản phẩm. Quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn. Đầu tiên đường lactose trong sữa được vi khuẩn lactic đưa vào tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào chất (Cytoplasmic membrane). Tiếp theo lactose sẽ được phân thành 2 monosacharide rồi đi vào các chu trình chuyển hoá khác nhau. Đối với nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như giống Lactococcus, các loài Streptococcus thermophylus, Lactobacilus bulgaricus, Lactobacilus helveticus, Lactobacilus lactic.... chu trình đường phân là con đường chính chuyển hoá glucose thành acid lactic. Phương trình tổng quát của lên men đồng hình: C6H12O6 + 2ADP + 2Pi ----→ 2CH3-CHOH-COOH + 2ATP Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng. Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất (lactose) sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật. Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men. Kết quả là hàm lượng acid lactic tích luỹ trong môi trường lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác. Trong quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid acetic, ethanol, CO2 (lên men dị hình) trong dịch lên men còn xuất hiện cả trăm hợp chất hóa học mới khác. Chúng là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men. Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn). Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic. Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde, đây là những hợp chất quan trọng quyết định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men từ sữa. 6.1.2. Lên men ethanol Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, quá trình lên men ethanol được thực thực hiện chủ yếu bởi các nấm men thuộc giống Sacharomyces và Kluyveromyces. Sau khi được vận chuyển vào trong tế bào chất, đường hexose được chuyển hóa theo chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic. Tiếp theo acid pyruvic sẽ được chuyển hoá thành acetaldehyde rồi thành ethanol. Dihydroxyacetone phosphat là một sản phẩm trung gian trong chu trình đường phân, hợp chất này có thể chuyển hoá thành glyxerol. Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ được tạo ra với hàm lượng nhỏ. Ngược lại, trong môi trường pH kiềm lượng glyxerol sinh ra sẽ tăng lên rất nhiều và glycerol sẽ trở thành một trong những sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men. Phương trình tổng quát của quá trình lên men trong môi trường pH acid C6H12O6 + 2ADP +2Pi→2 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào chất của nấm men. Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men trong điều kiện kỵ khí. Ethanol và CO2 trong tế bào chất sẽ được nấm men thải vào môi trường lên men. Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những hợp chất này được tìm thấy với hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và ester. Trong quá trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành(The Moll, 1990). Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Crebs nếu như quá trình lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt,các acid hữu cơ chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric,malic, acetic, lactic... 6.2. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa như: yaourt, Kefir... . Các giai đoạn xử lý sản phẩm sau quá trình lên men thường đơn giản, sản phẩm cuối cùng bao gồm cả sinh khối vi sinh vật, các sản phẩm trao đổi chất ngoại bào do vi sinh vật tiết ra và cơ chất sót. Thành phần và hàm lượng của từng chất sẽ góp phần hình thành nên hương vị sản phẩm. Do đó, để sản xuất thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, cần phải: - Chọn được giống vi sinh vật thích hợp. - Xác định môi trường lên men với cơ chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu. - Xác định được các điều kiện lên men thích hợp như lương giống cấy nhiệt độ và thời gian lên men. Ngoài ra còn phải quan tâm đến những vấn đề như cung cấp oxy và khuấy trộn. 7. Laøm laïnh: Mục đích: Chuẩn bị :cho quá trình ủ chín tiếp theo. Các biến đổi: Vật lý :nhiệt độ giảm. Sinh học:vi sinh vật bị ức chế. Hoá sinh:các enzyme bị ức chế. Thiết bị: Khoái ñoâng ñöôïc khuaáy vaø laøm laïnh ngay trong thieát bò leân men cho ñeán khi nhieät ñoä ñaït 14 – 16oC. Thông số công nghệ: 14 –16oC. 8. UÛ chín: Mục đích: Hoàn thiện:trạng thái sản phẩm trở lên sệt mịn đặc trưng cho sản phẩm kefir.hoàn thiện cả mùi vị... Các biến đổi: Hoá lý: Trong thôøi gian naøy xaûy ra söï thay ñoåi lyù hoùa cuûa khoái söõa. Quaù trình leân men lactic yeáu daàn, naám men baét ñaàu hoaït ñoäng taïo ra röôïu, khí CO2 vaø moät soá chaát thôm khaùc. Trong quaù trình naøy, lipid trong söõa trôû neân raén, nöôùc töï do lieân keát vôùi protein laøm caùc protein tröông nôû, laøm giaûm löôïng aåm töï do, traïng thaùi saûn phaåm trôû neân mòn. Keát thuùc giai ñoaïn uû chín saûn phaåm ñaït 110 – 120o T. Thiết bị:Ngay trong thiết bị làm lạnh. Thông số công nghệ:Saûn phaåm coøn ñöôïc giöõ moät thôøi gian trong ñieàu kieän laïnh ở 14 – 16oC goïi laø thôøi gian uû chín, keùo daøi khoaûng 10 – 12h. 9.Làm l ạnh: Mục đích:Chuẩn bị cho quá trình rót sản phẩm. Các biến đổi: Vật lý :nhiệt độ giảm. Hoá sinh: ức chế hoạt đông của các Enzyme . Sinh học: ức chế hoạt động các vi sinh vật . Thiết bị:Ngay trong bồn lên men. Thông số công nghệ:5-8 oC. 10. Roùt saûn phaåm: Tröôùc khi roùt, saûn phaåm phaûi ñöôïc kieåm tra caùc tieâu chuaån lyù hoùa, tieâu chuaån caûm quan. Coù theå duøng caùc loaïi bao bì khaùc nhau nhö chai thuûy tinh, bao baèng giaáy, tuùi polyetylen, biñoâng, xitec… Mục đích : Bảo quản: tránh sự xâm nhập của vi sinh vật. Các biến đổi: Hoá lý:Nước bốc hơi không đáng kể. Thiết bị:Thiết bị rót ở nhiệt độ thấp điều kiện vô trùng. Thông số công nghệ: V.SẢN PHẨM: 1.Baûo quaûn: Khi caàn baûo quaûn laâu thì phaûi cho vaøo caùc thuøng tieâu chuaån, caùc thuøng ñöôïc xeáp thaønh töøng khoái theo chieàu cao cuûa kho, giöõa caùc thuøng phaûi keâ caùc thaân goã vaø ñeå ñeà phoøng söõa chua phaân lôùp trong quaù trình baûo quaûn, moãi thaùng phaûi xeáp ñaûo thuøng moät laàn. Nhieät ñoä kho baûo quaûn töø -2–0oC, ñoä aåm töø 80 - 85%, thôøi gian baûo quaûn 4 thaùng. Trong suoát quaù trình baûo quaûn phaûi thöôøng xuyeân kieåm tra chaát löôïng söõa, neáu phaùt hieän thaáy coù vi khuaån laï thì keát thuùc quaù trình baûo quaûn. Trong quaù trình vaän chuyeån vaø tieâu thuï luoân luoân baûo quaûn söõa chua ôû nhieät ñoä töø 4 – 6oC. 2.Tieâu chuaån cuûa saûn phaåm: Hiện nay trên thị trường mới chỉ coù daïng sản phẩm của vinamilk laø sữa chua kefir khoâng đường. +Chỉ tiêu cảm quan:màu sắc ,mùi vị,… +Chỉ tiêu hoá lý: -Độ chua:110-120o Th -Hàm lượng Ethanol:0.5-2% -Haøm lượng CO2 hoà tan:0.08-0.2% -Tổng hàm lượng chất khô,chất béo -Hàm lượng axit lactic:0.8-0.9% +Chỉ tiêu vi sinh:tổng số vi khuẩn ,nấm men ,nấm mốc +Không có các visinh vật gây hại như Salmonella,Bacillus… Ngoaøi caùc saûn phaåm truyeàn thoáng, coøn coù caùc loaïi saûn phaåm vôùi höông thôm khaùc nhau nhôø tinh daàu caùc loaïi quaû. Tinh daàu ñöôïc troän vôùi söõa tröôùc hoaëc sau khi söõa ñaõ leân men. Caùc loaïi höông thôm toång hôïp caám ñöôïc söû duïng. Caùc loaïi höông thôm töï nhieân laø saûn phaåm cuûa quaù trình chöng caát neân seõ maát maøu töï nhieân. Ñeå khaéc phuïc, ngöôøi ta boå sung caùc chaát maøu coù nguoàn goác töï nhieân cuøng thôøi ñieåm caáy chuûng. Ngöôøi ta coù theå cho theâm ñöôøng vaøo baèng caùch hoøa tan ñöôøng trong moät löôïng nhoû söõa, thanh truøng, troän vaøo söõa. Hoaëc sau khi hoøa tan ñöôøng, loïc kó roài troän vôùi söõa tröôùc khi thanh truøng. Ngoaøi ra, trong saûn xuaát coøn söû duïng phuï gia, chaát oån ñònh nhaèm taïo traïng thaùi beàn vöõng, cuõng nhö taïo gel beàn vöõng cho saûn phaåm (khoâng bò taùch pha). Thaønh phaàn chính cuûa chaát oån ñònh: Polysaccharide (CMC-Na, carragenan, alginat) laø nhöõng chaát coù vai troø laøm ñaëc (taïo gel). • Monodiglyceride E471 taùc duïng laøm beàn heä nhuõ töông, laø chaát hoaït ñoäng beà maët coù vai troø ngaên caûn söï taäp hôïp cuûa caùc caáu töû cuøng pha neân coù khaû naêng ñoàng nhaát saûn phaåm . ÔÛ Vieät Nam, söû duïng chaát oån ñònh 5846 thaønh phaàn chuû yeáu laø pectin, gelatin, tinh boät bieán tính… taïo caáu truùc oån ñònh cho söõa chua nhôø kha naêng caét vaø oxy hoùa maïch polysaccarit thaønh nhöõng maïch ngaén, laøm taêng khaû naêng gel hoùa. 3. Dinh dưỡng và những lợi ích về sức khoẻ của sản phẩm Kefir +Bên cạnh những vi khuẩn có lợi và nấm men, Kefir còn chứa nhiều khoáng chất và những acid amin cần thiết giúp chữa bệnh và duy trì các chức năng cho cơ thể. +Các protein hoàn chỉnh trong Kefir được tiêu hoá hoàn toàn,vì thế cơ thể hấp thu một cách dễ dàng. Tryptophan là một trong những acidamin cần thiết rất phong phú trong Kefir, có tác dụng xoa dịu hệ thống thần kinh. +Kefir rất giàu Ca và Mg, là những chất quan trọng cho một hệ thần kinh khoẻ mạnh, nếu dùng Kefir thường xuyên sẽ có tác dụng tốt cho hệ thần kinh.Kefir cung cấp một lượng lớn phospho, đây là khoáng chất cần thiết thứ hai trong cơ thể con người, nó giúp sử dụng carbohydrat, chất béo,protein giúp tế bào phát triển tốt, duy trì và cân bằng năng lượng. +Kefir rất giàu vitamin B12, B1 và vitamin K. Đây là một nguồn Biotin tuyệt vời giúp cơ thể hấp thu những loại vitamin khác như acid folic, acid pantothenic và B12. +Nếu dùng Kefir một cách thường xuyên sẽ có nhiều lợi ích rất lớn. +Một số thông tin cho rằng nhờ nó mà người ta đa trị được các bệnh rối loạn đường tiêu hóa, bệnh đau thắt dạ dày, viêm ruột mãn tính và những bệnh về gan, mật, thận, bàng quang. +Kefir là một món ăn bổ dưỡng. Nó chứa nhiều chất cần thiết như: đường sữa, khoáng chất, vitamin, béo. Vị chua và men của Kefir giúp dễ dàng tiêu hóa những thức ăn khác. Hơn nữa, Kefir chứa một lượng khổng lồ nhũ khuẩn đối kháng với những vi trùng gây bệnh. 4..Biến đổi các thành phần từ sữa tạo thành Kefir: Chất béo :Phụ thuộc nguồn sữa ban đầu (bò, dê...) và lượng béo của sữa được dùng (nguyên béo, tách béo một phầnhay không béo) àtrong quá trình tiêu chuẩn hoá. Lactose :Tiêu thụ một phần lactose, bởi vi khuẩn lactic và nấm men. Lactose trên 100 g sản phẩm sữa Kefir: 2÷2,5 gàTrong quá trình lên men, ủ chín Acid lactic: Hình thành bởi vi khuẩn lactic. Trên 100 g sản phẩm sữa Kefir có 0,6÷1 g àBiến đổi trong quá trình lên men, ủ chin. Protein: Chiếm 3÷3,4 g/100g sản phẩm sữa Kefir.Bị đông tụ một phần trong quá trình thanh trùng. Ethanol :Sản sinh bởi nấm men nếu dùng men: lượng cồn là 0,01÷0,1/100 g sữa, nếu dùng hạt Kefir lượng cồn là 0,02÷1,8 g/100 g sữa→hình thành trong quá trình ủ chin,lên men. Các acid hữu cơ khác: Axetic, fomic, propionic, Succinic, pyruvic, isobutyric, caproic, acid lauric… góp phần tạo hương cho Kefir hay được tiêu thụ bởi chính loài vi khuẩn trong suốt quá trình lên men. CO2 :Sinh ra nhờ nấm men và vi khuẩn lactic lên men dị thể sinh CO2 tạo tính đặc trưng cho Kefir→quá trình lên men và ủ chin. Hợp chất thơm :Acetaldehyde, diacetyl, acetone :góp phần vào hương của sản phẩm.→trong quá trình lên men nhưng hình thành chủ yếu trong quá trình ủ chin. Vitamin:Tăng vitamin B (đối với sữa cừu), pyridoxine (từ sữa cừu, dê, ngựa), acid folic (trừ sữa ngựa), orotic, nicotinic, acid pantothenic: không đổi hay giảm khi cô đặc. V. THAØNH TÖÏU Phöông phaùp chuaån bò chuûng kefir theo phöông phaùp truyeàn thoáng thì : - Raát toán coâng - Đoøi hoûi phaûi qua nhieàu böôùc nhö loïc, röûa - Söû duïng nhieàu laàn vi sinh vaät trong saûn xuaát Kefir töôi - Ñieàu naøy ñoâi khi gaây nhöõng thay ñoåi khoâng toát ñoái vôùi chaát löôïng saûn phaåm. =>Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy, töø giöõa nhöõng thaäp nieân 80, ngöôøi ta ñaõ baét ñaàu söû duïng gioáng laáy töø ngaân haøng gioáng vi sinh vaät ñöôïc baûo quaûn baèng phöông phaùp ñoâng khoâ. (Được điều chế tại phòng thí nghiệm SMR-Lund của Thuỵ Sỹ). Giống này được cấy trực tiếp vào bình lên men .Phöông phaùp naøy: + Ñôn giaûn, +Mang laïi hieäu quaû cao hôn so vôùi phöông phaùp chuaån bò chuûng truyeàn thoáng +Giaûm thieåu soá giai ñoaïn vaø nguy cô taùi nhieãm