Quy trình sản xuất sữa chua uống YAKULT, Quy trình sản xuất sữa chua uống YAKULT, Quy trình sản xuất sữa chua uống YAKULT, Quy trình sản xuất sữa chua uống YAKULT
Giới thiệu
Ngay từ khi sinh ra, bộ máy tiêu hóa của chúng ta chưa hoàn thiện và không có khả năng tiêu hóa thức ăn Chỉ sau vài giờ, vi khuẩn xâm nhập vào ruột với số lượng gấp 10 lần tế bào trong cơ thể Hệ tiêu hóa chứa hàng trăm loài vi khuẩn, trong đó nhiều loài không thể nuôi dưỡng và chưa được nhận diện Những vi khuẩn này đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển hệ thống miễn dịch ban đầu ở đường ruột Hệ vi khuẩn này bao gồm khoảng 100 ngàn tỷ con và có mối liên hệ chặt chẽ với hệ miễn dịch tự nhiên của con người.
Hình 1: Sự phân bố của hệ vi sinh vật ảnh hưởng lên sức khỏe con người.
(http://www.mercola.com/2003/oct/18/bacteria_gut.htm)
Trương Thị Thu Trâm 5 Khoa CNTP
Khái niệm Probiotics được giới thiệu vào đầu thế kỷ XX bởi nhà khoa học Elie Metchnikoff, người đã đề xuất rằng tuổi thọ cao và sức khỏe tốt của nông dân Bulgaria là nhờ vào việc tiêu thụ nhiều sản phẩm sữa lên men Ông tin rằng vi khuẩn Lactobacillus có tác động tích cực đến hệ tiêu hóa, giúp giảm hoạt động của vi khuẩn gây độc Mối liên hệ giữa Probiotics và sản phẩm sữa lên men vẫn tồn tại cho đến ngày nay, xuất phát từ những quan sát ban đầu của ông Nghiên cứu Probiotics trong những thập kỷ qua đã mở rộng, tách biệt vi khuẩn trong sản phẩm sữa lên men với các loại vi khuẩn có nguồn gốc từ đường ruột Vấn đề liệu vi khuẩn khởi đầu trong yogurt có được coi là Probiotics hay không vẫn là chủ đề tranh luận.
Hai dòng starter của yogurt, Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus, được sử dụng để lên men sữa thành yogurt Mặc dù chúng không có sức đề kháng tốt với điều kiện dạ dày và ruột non, dẫn đến việc không tới ruột già với số lượng lớn, nhưng chúng vẫn có khả năng tăng cường tiêu hóa cho những người thiếu men lactase và cải thiện hệ miễn dịch Vì vậy, hai loại starter này có thể được coi là probiotics.
Hầu hết các vi khuẩn đường ruột đều là những vi khuẩn ôn hoà, trong khi chỉ một số ít có khả năng gây bệnh Phần lớn các vi khuẩn này mang lại lợi ích tích cực cho sức khỏe, do đó chúng được chú ý như những vi khuẩn Probiotics có khả năng hỗ trợ tiêu hóa và cải thiện hệ miễn dịch.
Probiotics được định nghĩa là những vi sinh vật sống có lợi cho sức khỏe, giúp cải thiện hệ vi sinh vật gắn liền với vật chủ và môi trường xung quanh Theo FAO/WHO (2001), probiotics là những vi thể sống mà khi được cung cấp với số lượng hợp lý, sẽ bồi bổ sức khỏe cho người sử dụng Leila Kiani (2006) cũng chỉ ra rằng probiotics là các vi khuẩn sống, thường là vi khuẩn sản sinh acid lactic, có mặt trong yogurt, sữa lên men và nhiều loại thực phẩm lên men khác, mang lại lợi ích cho sức khỏe con người.
Hình 2: Các sản phẩm chứa hệ vi sinh vật Probiotics.
3.3 Tác dụng của Probiotic: Ảnh hưởng lên đường ruột:
• Ảnh hưởng hồi phục, tạo sự hồi phục từ bệnh tiêu chảy.
• Sản sinh ra lactase, làm nhẹ bớt triêu chứng của bệnh khó tiêu lactose.
• Gây ra chứng táo bón.
• Chữa tri bệnh viêm ruột kết.
Bảng 1: Ảnh hưởng của hệ Probiotics lên đường ruột.
Trương Thị Thu Trâm 7 Khoa CNTP Ảnh hưởng lên hệ miễn dịch
• Làm gia tăng phản ứng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu.
• Kích thích sự miễn dịch của hệ tiêu hóa.
• Ngăn cản sự sinh sôi nảy nở của vi khuẩn gây bệnh
• Giảm khả năng bị nhiễm trùng bởi các vi khuẩn gây bệnh thông thường như (Samonella, Shigella).
Bảng 2: Ảnh hưởng của hệ Probiotics lên hệ miễn dịch. Ảnh hưởng khác:
• Giảm nguy cơ một số bệnh ung thư (ruột, bàng quang).
• Giải độc tác nhân gây ung thư (carcinogen).
• Lấn át tế bào ung thư.
• Giảm nồng độ của Cholesterol trong huyết tương.
• Giảm áp lực máu trong chứng tăng huyết áp.
• Trị được các bệnh dị ứng do thức ăn.
• Tổng hợp chất dinh dưỡng (acid folic, niacin (vit B3), riboflavin (vit B2), vit B6 và B12).
• Tăng cường hoạt tính sinh học của các chất dinh dưỡng.
• Tối ưu hóa ảnh hưởng của vac-cin (vd: vac-cin ngừa bệnh cúm thương hàn).
Bảng 3: Các ảnh hưởng khác của hệ Probiotics
Trương Thị Thu Trâm 9 Khoa CNTP
3.4 Các chủng vi khuẩn trong hệ probiotics:
Bảng 4: Các loại Probiotics thường dùng trên thương mại (Dairy Council ofCalifornia 2000)
3.4.2 Một số hình ảnh các loại vi khuẩn trong hệ Probiotics:
Năm 1930, tiến sĩ Mioru Shirota đã nghiên cứu thành công khuẩn chủng
Lactobacillus casei Shirota Không giống như những vi sinh khác, khuẩn sữa
Shirota có khả năng chống lại sự tấn công của axit, cho phép vi khuẩn này tiến vào ruột non mà không bị tiêu hủy bởi dịch vị dạ dày Tại ruột non, khuẩn sữa Shirota giúp duy trì sự cân bằng lý tưởng cho hệ tiêu hóa Năm 1935, Yakult, sản phẩm sữa chua men sống chứa Lactobacillus casei Shirota, đã ra đời và có mặt trên thị trường toàn cầu.
Hình 3: vi khuẩn Lactobacillus casei Shirota và sản phẩm chứa nó (Yakult).
Trương Thị Thu Trâm 11 Khoa CNTP
Lactobacillus acidohilus là một trong những loại probiotic phổ biến nhất, giúp duy trì sức khỏe đường ruột và âm đạo Vi khuẩn có lợi này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể, ngăn chặn sự xâm nhập và phát triển của các vi sinh vật có hại gây bệnh.
Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus có khả năng phân hủy thức ăn để sản xuất acid lactic và hydrogen peroxide, giúp tạo ra phản ứng chống lại các vi sinh vật gây hại Đồng thời, L acidophilus cũng sản xuất enzyme lactase, enzyme này phân giải đường lactose thành các loại đường đơn giản dễ tiêu hóa Những người không dung nạp đường lactose thường không sản xuất đủ enzyme này, dẫn đến tình trạng tiêu chảy khi tiêu thụ sữa Do đó, thực phẩm bổ sung L acidophilus rất có lợi cho nhóm người này.
Hình 4: vi khuẩn Lactobacillus acidophilus và sản phẩm lên men từ đậu nành(Sojade) chứa Lactobacillus acidophilus.
Hình 5: vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và sản phẩm sữa chua.
Hình 6: Streptococcus thermophilus và sản phẩm sữa chua
Trương Thị Thu Trâm 13 Khoa CNTP
Bifidobacterium bifidum là một loại vi khuẩn có lợi thuộc nhóm Bifidobacterium, đóng vai trò quan trọng trong việc cạnh tranh với vi khuẩn có hại Nghiên cứu cho thấy chúng không chỉ giúp cân bằng hệ vi sinh vật mà còn ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hại, ngăn ngừa tiêu chảy, phòng ngừa ung thư ruột và chống lão hóa Do đó, việc bổ sung Bifidobacterium bifidum vào chế độ ăn uống hoặc các chế phẩm thuốc sẽ mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người.
Nhóm Bifidobacterium thực hiện nhiều chức năng quan trọng, bao gồm sản sinh acid lactic và acetic giúp giảm pH, từ đó ức chế sự phát triển của vi sinh vật như một chất kháng khuẩn hiệu quả Chúng cũng hạn chế lượng ammonia tự do vào máu bằng cách chuyển đổi NH3 thành NH4 Ngoài ra, Bifidobacterium có khả năng tổng hợp các vitamin nhóm B và enzyme tiêu hóa như lactase và lysozyme Một số thành phần tế bào của chúng còn có khả năng kích thích hoạt động miễn dịch của cơ thể và tạo ra sự cạnh tranh với các vi khuẩn đường ruột khác.
Hình 7: Vi khuẩn Bifidobacterium bifidum và chế phẩm thuốc chứa nó.
Trương Thị Thu Trâm 15 Khoa CNTP
4 Ứng dụng hệ vi sinh vật Probiotics trong sữa chua men sống Yakult: 4.1 Giới thiệu Yakult:
Yakult là một sản phẩm sữa lên men chứa vi khuẩn có lợi cho hệ tiêu hóa, được phát triển bởi tiến sĩ Minoru Shirota tại Nhật Bản vào những năm 1930 Ông đã nghiên cứu và chọn lọc vi khuẩn Lactobacillus casei dòng Shirota, giúp duy trì sự cân bằng của hệ vi khuẩn đường ruột, từ đó hỗ trợ sức khỏe tiêu hóa Kể từ khi ra mắt, Yakult đã trở thành một phần quan trọng trong chế độ ăn uống hàng ngày của hơn 24 triệu người ở 17 quốc gia trên toàn thế giới.
Bảng 5: Thành phần dinh dưỡng của sữa men sống Yakult.
4.2 Ảnh hưởng của Yakult đến sức khỏe của con người:
Yakult được đóng dưới dạng chai nhỏ 65ml, mỗi chai có chứa tới 6,5 tỉ khuẩn sữa Shirota
Khi được sử dụng thường xuyên, Yakult sẽ giúp:
• Tăng cường sức khỏe cho hệ tiêu hóa, ngăn ngừa rối loạn đường ruột.
• Giảm thiểu những chất có hại trong cơ thể.
• Ngăn ngừa chứng táo bón, tiêu chảy.
• Nâng cao khả năng miễn dịch để chống lại những căn bệnh truyền nhiễm, ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư
Nhờ những công dụng trên, Yakult đã trở thành thức uống duy nhất của Nhật Bản có hơn 25 triệu người trên toàn thế giới thưởng thức mỗi ngày.
Trương Thị Thu Trâm 17 Khoa CNTP
4.3 Nguyên liệu trong sản xuất sữa chua Yakult:
Hình: bò sữa nuôi ở trang trại.
Hình: sữa tươi vắt từ bò đã qua tiệt trùng.
Sữa là chất lỏng dinh dưỡng được sản xuất từ các tuyến sữa của động vật, cung cấp nguồn thức ăn thiết yếu cho động vật non Với đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển, sữa có khả năng đồng hóa cao, vì vậy nó đã trở thành thực phẩm bổ dưỡng quan trọng, đặc biệt cho trẻ sơ sinh.
Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác.
4.3.1.2 Thành phần vật lý của sữa:
Sữa tươi ở dạng lỏng, hơi nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị hơi ngọt.
Tỷ trọng của sữa biến thiên từ 1.028 – 1.038 (g/l) pH: 6.5 - 6.8 Độ acid: 0.14 – 0.18% acid lactic Độ nhớt của sữa: 2.0 cP tại 20 o C
4.3.1.3 Thành phần hóa học của sữa:
Bảng 5: Thành phần hóa học của một số loại sữa
Nước đóng vai trò quan trọng trong sữa, không chỉ là thành phần chính mà còn là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, tạo điều kiện cho các phản ứng sinh hóa diễn ra.
Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87% /lít sữa
Trương Thị Thu Trâm 19 Khoa CNTP
Khi đun nóng sữa để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột, nước trong sữa sẽ bốc hơi, giúp việc vận chuyển và bảo quản dễ dàng hơn so với sữa tươi.
Chất béo là thành phần quan trọng trong sữa, với hàm lượng thay đổi tùy loại Sữa ít béo chứa khoảng 3g chất béo trong 100ml, trong khi sữa nhiều béo có hàm lượng chất béo khoảng 5-6g trong 100ml.
Tác dụng của Probiotic
Ảnh hưởng lên đường ruột:
• Ảnh hưởng hồi phục, tạo sự hồi phục từ bệnh tiêu chảy.
• Sản sinh ra lactase, làm nhẹ bớt triêu chứng của bệnh khó tiêu lactose.
• Gây ra chứng táo bón.
• Chữa tri bệnh viêm ruột kết.
Bảng 1: Ảnh hưởng của hệ Probiotics lên đường ruột.
Trương Thị Thu Trâm 7 Khoa CNTP Ảnh hưởng lên hệ miễn dịch
• Làm gia tăng phản ứng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu.
• Kích thích sự miễn dịch của hệ tiêu hóa.
• Ngăn cản sự sinh sôi nảy nở của vi khuẩn gây bệnh
• Giảm khả năng bị nhiễm trùng bởi các vi khuẩn gây bệnh thông thường như (Samonella, Shigella).
Bảng 2: Ảnh hưởng của hệ Probiotics lên hệ miễn dịch. Ảnh hưởng khác:
• Giảm nguy cơ một số bệnh ung thư (ruột, bàng quang).
• Giải độc tác nhân gây ung thư (carcinogen).
• Lấn át tế bào ung thư.
• Giảm nồng độ của Cholesterol trong huyết tương.
• Giảm áp lực máu trong chứng tăng huyết áp.
• Trị được các bệnh dị ứng do thức ăn.
• Tổng hợp chất dinh dưỡng (acid folic, niacin (vit B3), riboflavin (vit B2), vit B6 và B12).
• Tăng cường hoạt tính sinh học của các chất dinh dưỡng.
• Tối ưu hóa ảnh hưởng của vac-cin (vd: vac-cin ngừa bệnh cúm thương hàn).
Bảng 3: Các ảnh hưởng khác của hệ Probiotics
Trương Thị Thu Trâm 9 Khoa CNTP
Các chủng vi khuẩn trong hệ probiotics
Tổng quát
acidophilus
longum
Ảnh hưởng của Yakult đến sức khỏe của con người
Yakult được đóng dưới dạng chai nhỏ 65ml, mỗi chai có chứa tới 6,5 tỉ khuẩn sữa Shirota
Khi được sử dụng thường xuyên, Yakult sẽ giúp:
• Tăng cường sức khỏe cho hệ tiêu hóa, ngăn ngừa rối loạn đường ruột.
• Giảm thiểu những chất có hại trong cơ thể.
• Ngăn ngừa chứng táo bón, tiêu chảy.
• Nâng cao khả năng miễn dịch để chống lại những căn bệnh truyền nhiễm, ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư
Nhờ những công dụng trên, Yakult đã trở thành thức uống duy nhất của Nhật Bản có hơn 25 triệu người trên toàn thế giới thưởng thức mỗi ngày.
Trương Thị Thu Trâm 17 Khoa CNTP
Nguyên liệu trong sản xuất sữa chua Yakult
Hình: bò sữa nuôi ở trang trại.
Hình: sữa tươi vắt từ bò đã qua tiệt trùng.
Sữa là chất lỏng dinh dưỡng do các tuyến sữa tổng hợp từ máu, được tiết ra từ tuyến vú của động vật, và là nguồn thức ăn chính cho động vật non Sữa cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển cơ thể, với khả năng đồng hóa cao, vì vậy nó đã được con người sử dụng như một thực phẩm bổ dưỡng, đặc biệt là cho trẻ sơ sinh.
Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác.
4.3.1.2 Thành phần vật lý của sữa:
Sữa tươi ở dạng lỏng, hơi nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị hơi ngọt.
Tỷ trọng của sữa biến thiên từ 1.028 – 1.038 (g/l) pH: 6.5 - 6.8 Độ acid: 0.14 – 0.18% acid lactic Độ nhớt của sữa: 2.0 cP tại 20 o C
4.3.1.3 Thành phần hóa học của sữa:
Bảng 5: Thành phần hóa học của một số loại sữa
Nước là thành phần chính của sữa, đóng vai trò là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, đồng thời là môi trường lý tưởng cho các phản ứng sinh hóa diễn ra.
Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87% /lít sữa
Trương Thị Thu Trâm 19 Khoa CNTP
Khi đun nóng sữa để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột, nước trong sữa sẽ bốc hơi, giúp việc vận chuyển và bảo quản trở nên dễ dàng hơn so với sữa tươi.
Chất béo đóng vai trò quan trọng trong sữa, với hàm lượng chất béo thay đổi tùy loại Sữa ít béo chứa khoảng 3g chất béo trong 100ml, trong khi sữa nhiều béo có khoảng 5-6g chất béo trong cùng lượng sữa.
Chất béo trong sữa tồn tại dưới dạng những hạt cầu béo nhỏ, có kích thước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loài giống, từng con vật và thời gian trong chu kỳ tiết sữa Những hạt chất béo lớn dễ tách ra khỏi sữa hơn so với các hạt nhỏ Khi để sữa đứng yên, các hạt chất béo sẽ nổi lên trên bề mặt, hình thành một lớp váng mỏng gọi là váng sữa.
Ngoài ra chất béo của sữa gồm 20 loại acid béo khác nhau, trong đó 2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo chưa no
Chất béo trong sữa có thể thay đổi về thành phần và tính chất do quá trình thủy phân và oxy hóa, dẫn đến việc giảm chất lượng sữa và thậm chí làm hỏng sản phẩm.
Sữa không chỉ chứa chất béo thuộc nhóm lipid mà còn có photphatide và một số chất khác, tuy nhiên hàm lượng của chúng khá thấp Cụ thể, trong một lít sữa, photphatide chiếm khoảng 0.5-0.7g, chủ yếu là lecithin.
Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein.
Sữa chứa 19 loại axit amin khác nhau trong thành phần protein, bao gồm các axit amin không thay thế như valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, phenylalanine, tryptophan và lysine.
Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu : Casein chiếm khoảng 80%, lactalbumine
Gluxit có ở trong sữa chủ yếu là lactose dạng hòa tan Hàm lượng lactose trong sữa khoảng 4.5-5.1% tùy theo từng loại sữa: sữa bò (4.9%).
Lactose khó bị thủy phân hơn các loại đường khác Khi bị thủy phân sẽ cho một phân tử glucose và một phân tử galactose.
Khi tiệt trùng sữa ở nhiệt độ cao, lactose bị biến đổi thành caramen, dẫn đến màu sắc sữa sau tiệt trùng thường sẫm hơn so với lúc chưa khử trùng Ngoài ra, lactose còn có khả năng kết hợp với các nhóm amin của protein sữa, tạo thành hợp chất melanoidin có màu sắc tối.
Dưới tác động của vi khuẩn lactic, lactose trải qua quá trình lên men lactic để chuyển hóa thành acid lactic Acid lactic này có thể được chuyển đổi thành acid propionic, acid acetic và khí cacbonic, đóng vai trò quan trọng trong việc chế biến một số loại phô mai.
Sự lên men lactic được ứng dụng rộng rãi vào việc sản xuất ra các sản phẩm chế biến của sữa như sữa chua, phômai…
Sữa cung cấp đầy đủ nhu cầu về khoáng chất cho cơ thể, với hàm lượng khoáng chất dao động từ 0.6-0.8%, trong đó sữa bò chứa khoảng 0.7%.
Chất khoáng trong sữa gồm: K, Ca, Na, Mg, Fe, Mn, I, Al, Cr…
Muối khoáng ở trong sữa phổ biến là muối photphate, clorua, citrate, caseinate…
Sữa là nguồn thực phẩm giàu vitamin thiết yếu cho cơ thể, mặc dù hàm lượng vitamin không quá cao Hàm lượng và loại vitamin trong sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chế độ ăn uống, điều kiện chăn nuôi, giống loài và độ tuổi của gia súc.
Trong sữa bò có rất nhiều loại vitamin tan trong chất béo (vitamin A, D, E,
Trương Thị Thu Trâm 21 Khoa CNTP
Sữa là nguồn cung cấp vitamin quan trọng, bao gồm vitamin A, D và nhóm vitamin B tan trong nước Vitamin A có mặt nhiều trong sữa non và các sản phẩm từ sữa như bơ, với hàm lượng từ 0.2-2 mg/l sữa, phụ thuộc vào lượng carotene trong thức ăn của gia súc Vitamin D trong sữa có hàm lượng khoảng 0.002 mg/l, góp phần vào sự phát triển và sức khỏe của cơ thể.
Trong quá trình khử trùng sữa, vitamin D không bị biến đổi, trong khi hàm lượng các vitamin khác có sự thay đổi đáng kể Vitamin B1 có khoảng 0.4 mg/l sữa, nhưng giảm dần trong quá trình khử trùng và bảo quản Vitamin B2, với khoảng 1.7 mg/l, cao nhất trong sữa non và giảm theo thời gian Vitamin B12 có mặt với lượng từ 0.1-0.3 mg/l, trong khi vitamin PP khoảng 1.5 mg/l, không bị ảnh hưởng bởi thức ăn của bò vì được tổng hợp trong cơ thể Hàm lượng vitamin C trong sữa thay đổi lớn, cao trong sữa non nhưng giảm dần về sau và cũng giảm trong quá trình khử trùng.
Các enzim là các protein có khả năng kích hoạt các phản ứng hóa học và ảnh hưởng đến giai đoạn và tốc độ của phản ứng
Enzim xúc tác phản ứng mà khôngbị biến đổi về lượng nên được gọi là xúc tác sinh học.
Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất của enzim là nhiệt độ và pH o Nhiệt độ thích hợp của enzim là 25-50 0 C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt
Trong sữa có nhiều loại enzim khác nhau, chúng ảnh hưởng tới chất lượng của sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa.
Sữa tươi chứa một số khí như nitơ, cacbonic và oxi, với hàm lượng khí trong mỗi lít sữa khoảng 50-90 ml.
Cơ sở khoa học của quá trình lên men
4.4.1.1 Lên mên lactic đồng hình:
Lên men lactic đồng hình là quá trình lên men mà trong đó acid lactic chiếm đến 90% tổng sản phẩm, bên cạnh một lượng nhỏ các sản phẩm khác như acid acetic, aceton và di-acetyl.
Phương trình tổng quát của lên men đồng hình:
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2CH3CHOHCOOH + 2ATP
Vi khuẩn lactic đồng hình thường chiếm ưu thế, tuy nhiên, trong sản xuất thực phẩm lên men truyền thống như sữa chua và formage, vi khuẩn lactic dị hình được sử dụng để tạo ra hương vị và cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm.
Quá trình lên men diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn lactic, bắt đầu bằng việc đường lactose trong sữa được đưa vào tế bào qua cơ chế vận chuyển của màng tế bào chất Sau đó, lactose được phân giải thành hai monosaccharide và tham gia vào các chu trình chuyển hóa khác nhau.
Glucose - 6 – photphat Fructose – 6 – photphat Fructose –1, 6 – diphotphat Photpho dioxyaceton Photphoglyceraldehyde
Trương Thị Thu Trâm 29 Khoa CNTP
Axit lactic Hình 8: Sơ đồ lên men lactic đồng hình.
4.4.1.2 Lên men lactic dị hình:
Lên men lactic dị hình là quá trình sản xuất acid lactic cùng với nhiều sản phẩm phụ như acid acetic, ethanol, acid succinic và CO2 Những hợp chất này, đặc biệt là diacetyl và acetaldehyde, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra mùi vị đặc trưng cho các sản phẩm lên men từ sữa.
Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men là:
C6H12O6 CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH + C2H5OH+
CO2… o Acid lactic được tạo thành từ acid pyruvic do sự tiếp nhận trực tiếp hydrogen từ dehydrase theo phương trình:
Acid succinic được hình thành từ acid pyruvic thông qua phản ứng với CO2 và tiếp theo là quá trình tiếp nhận hydrogen từ dehydrase Phương trình phản ứng diễn ra như sau: CH3COCOOH + dehydrase-H2 → CH3CHOHCOOH + dehydrase.
CH3COCOOH + CO2 COOH-CH2-CO-COOH
COOHCH2COCOOH+ 2Dehydrase-H2 COOH(CH2 )2 COOH + H2O +
2 dehydr ase o Ethanol va acid acetic tạo thành nhờ men aldehydrase từ acetaldehyde theo phương trình sau:
Quá trình chuyển hóa 2CH3CHO và H2O dưới tác động của aldehydrase tạo ra C2H5OH và CH3COOH Sự hình thành các khí trong điều kiện yếm khí tỷ lệ thuận với các hợp chất phụ sinh ra, phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng và các loại vi khuẩn lactic có mặt.
CH3CHOHCOOOH HOOCCH2COCOOH CH3CH2OH
HOOC(CH2)2COOH Acide succinic
Hình 9: Sơ đồ tóm tắt của quá trình lên men dị hình.
4.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic:
4.4.2.1 Glucid: Để duy trì sự sống, điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào vi khuẩn cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon Nguồn
Trương Thị Thu Trâm, sinh viên năm 31 Khoa Công nghệ Thực phẩm, đã chỉ ra rằng đường lactose là một glucid quan trọng Hầu hết các loại vi khuẩn đều sở hữu enzyme lactase, cho phép chúng thủy phân lactose thành glucose và galactose.
Glucose và galactose VK các hợp chất khác và sinh năng lượng.
4.4.2.2 Azốt: o Protid: sự tương tác giữa casein trong dữa với vi khuẩn lactic khi có sự hiện diện của ion H + trong môi trường làm tăng khả năng len men lactic Đồng thời, casein là chất đệm trung hòa một lượng acid sinh ra trong quá trình lên men. o Pepton: trong sữa đã có pepton nhưng vì nhu cầu sử dụng pepton rất cao của vi khuẩn nên phải bổ sung lượng pepton từ bên ngoài vào môi trường sữa để làm tăng tốc độ lên men.
Vi khuẩn phát triển tốt ở môi trường có đủ 16 loại acide amine.
Vi khuẩn lactic có khả năng phát triển trong cả môi trường có oxy và không có oxy, nhưng chúng phát triển tốt nhất ở môi trường có nồng độ oxy thấp.
4.4.2.5 Nhiệt độ: tùy theo giống vi sinh vật:
VSV ưa lạnh:tmin = 0 o C tmax – 30 o C top = 5 -10 o C
VSV ưa ấm: tmin = 3 o C tmax E – 50 o C top = 20 -35 o C
4.4.2.6 pH của môi trường: pH ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của vi sinh vật Ngoài ra, đối với vi khuẩn lên men lactic đồng hình thì pH của môi trường không ảnh hưởng nhưng đối với vi khuẩn lactic lên men đồng hình thì ngược lại.
Khi pH của môi trường cao thì sản phẩm tạo ra chủ yếu là acid lactic.
Khi pH của môi trường thấp thì ngoài acid lactic còn có thêm acid acetic và các sản phẩm khác.
Quy trình sản xuất sữa chua men sống Yakult của Nhật Bản
4.5.1 Hình ảnh về nhà máy Yakult của Nhật Bản:
Hình 10: Sơ đồ dây chuyền sản xuất Yakult của nhà máy
1 thùng trộn nguyên liệu thô.
4 thùng bảo quản sản phẩm sau hki lên men.
6 thùng pha trộn lần nữa (có thể phối thêm các hương liệu ở đây).
7 máy làm ra các lọ (hũ) và khử trùng hũ bằng cách thổi hơi nóng vào.
9 máy chọn lọc các hũ đạt yêu cầu sản xuất.
10 máy in giấy dán nhãn cho các hũ.
11 máy rót dung dịch vào hũ và đóng kín miệng hũ.
12 máy đóng các hũ yakult thành lốc 5 hũ.
Trương Thị Thu Trâm 33 Khoa CNTP
Tóm tắt qui trinh sản xuất sữa men sống Yakult
Trương Thị Thu Trâm Khoa CNTP
Thuyết minh qui trình sản xuất
• Tiến hành: sữa bột, đường và nước được trộn chung trong một cái thùng trộn lớn và sau đó được bơm sang thùng thanh trùng.
Quá trình trộn hỗn hợp sữa có mục đích chính là tạo sự đồng nhất, giúp việc nấu sữa trở nên dễ dàng hơn Bên cạnh đó, quá trình này cũng góp phần tiêu diệt một phần vi sinh vật ở nhiệt độ thấp, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các bước tiếp theo trong quy trình sản xuất sữa.
• Tiến hành: dung dịch hỗn hợp sữa trên được gia nhiệt ở nhiệt độ cao khoảng 90 0 C trong 30 phút.
Mục đích của quá trình thanh trùng sữa là để hoà tan hoàn toàn sữa bột, chuẩn bị cho việc cấy giống và lên men Quá trình này giúp loại bỏ và tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh có trong sữa nguyên liệu bằng cách làm biến tính protein và phá huỷ cấu trúc tế bào vi sinh vật, đảm bảo sản phẩm an toàn cho người tiêu dùng Đồng thời, việc vô hoạt các enzym và tiêu diệt vi khuẩn gây thối cũng nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.
Khi nhiệt độ dung dịch tăng và có sự khuấy trộn, các hạt sữa bột và đường lactose sẽ được hòa tan và khuếch tán, tạo thành một dung dịch đồng nhất Đồng thời, một số vi sinh vật cũng sẽ bị tiêu diệt trong quá trình này.
Ngâm thùng thanh trùng vào bồn nước lạnh để làm nguội là bước quan trọng chuẩn bị cho quá trình cấy giống Nhiệt độ này rất thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn lactic.
Mục đích của giai đoạn chuẩn bị là tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men sữa, đảm bảo nhiệt độ thích hợp để phát triển các giống vi sinh vật.
• Mục đích: nhằm chuẩn bị cho quá trình lên men.
Vi khuẩn Lactobacillus casei dòng Shirota, đã được phân lập và kiểm nghiệm, được cho vào bồn lên men ở nhiệt độ 37°C, tương đương với nhiệt độ cơ thể người Quá trình lên men diễn ra trong khoảng 6 đến 9 ngày, hoặc cho đến khi vi khuẩn đạt được sự phát triển tối ưu.
Lactobacillus casei đạt đến nồng độ lý tưởng của chúng.
Mục đích của quá trình lên men sữa là tạo ra cấu trúc và hương vị cho sản phẩm, chuyển đổi đường đa thành đường đơn, và sản sinh acid lactic để giảm pH của dịch sữa Ngoài ra, quá trình này còn giúp chuyển hoá một phần casein thành pepton và acid amin, đồng thời tạo ra các chất tạo hương, góp phần quan trọng vào chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Trong quá trình lên men, vật liệu trải qua nhiều biến đổi quan trọng Về mặt hóa học, pH dung dịch giảm do sự sản sinh acid lactic, đồng thời thành phần hóa học của nguyên liệu cũng có sự thay đổi lớn với việc tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau Về mặt hóa sinh, các phản ứng xảy ra dưới tác dụng của hệ enzym vi khuẩn, góp phần làm phong phú thêm quá trình lên men.
Trương Thị Thu Trâm 37 Khoa CNTP
Phản ứng oxi hoá khử đường lactose thành acid lactic trong điều kiện yếm khí
Phản ứng thuỷ phân đường sữa thành dạng đường đơn giản
Quá trình thủy phân một phần protein thành pepton và acid amin diễn ra trong quá trình lên men, khi vi khuẩn được cấy vào và phát triển mạnh mẽ Nguồn năng lượng cho vi khuẩn lấy từ việc chuyển hóa đường lactose thành acid lactic Trong quá trình này, ngoài sản phẩm chính là acid lactic, còn có các sản phẩm trung gian và phụ như diacetyl, chất tạo hương vị đặc trưng của sữa chua, cũng như các hợp chất hữu cơ khác như acid acetic và este, góp phần nâng cao chất lượng của sản phẩm.
Hương trái cây được thêm vào dung dịch sữa lên men và sau đó được chuyển đến bồn chứa có dung tích 12.000 lít, được làm lạnh đến khoảng 2 độ C.
• Mục đích: là giai đoạn hoàn thiện sản phẩm theo nhu cầu người tiêu dùng và nâng cao giá trị cho sản phẩm.
Trước khi đóng chai, dung dịch sẽ được pha loãng với nước đã khử khoáng, khử Clo và Flo thông qua công nghệ thẩm thấu ngược Sau đó, dung dịch này sẽ được tiệt trùng bằng tia UV và được lưu trữ trong bồn chứa có dung tích 25.000 lít với tỷ lệ 1:1.
4.7.8 Đồng hóa: để tạo một hỗn hợp dung dịch sữa uống mịn, đồng nhất.
Sau khi ra khỏi máy đồng hóa, sữa Yalkult được rót ngay vào hũ Khi hũ đầy, nắp kim loại được đóng lại và in hạn sử dụng Tiếp theo, sản phẩm được chuyển qua băng chuyền đến bộ phận đóng gói.
• Mục đích: hoàn thiện sản phẩm, tạo mẫu mã bắt mắt, tăng giá trị sản phẩm.
Mỗi lọ Yakult được sắp xếp thành nhóm 5 lọ và được bọc bằng màng polyethylene Mỗi 10 gói, với 5 lọ Yakult trong mỗi gói, sẽ được bọc lại bằng màng polyethylene để tạo thành một gói lớn gồm 50 lọ Yakult, được gọi là “slab”.
Mỗi slab được đặt lên các pallet gỗ, sau đó được gói lại và bảo quản ở nhiệt độ 2 – 3 độ C cho đến khi phân phối đến cửa hàng.
Trương Thị Thu Trâm 39 Khoa CNTP
Một số sản phẩm sữa Yakult
Hình: các sản phẩm Yakult trên thị trường.
Yakult, một sản phẩm lên men từ sữa, đã xuất hiện từ lâu và hiện nay đã phổ biến tại thị trường Việt Nam Đây không chỉ là một thức uống giải khát thông thường mà còn được xem như một loại dược phẩm có lợi cho sức khỏe, giúp cải thiện hệ tiêu hóa và tăng cường sức đề kháng.
Yakult là một nguồn dinh dưỡng phong phú, cung cấp đầy đủ các yếu tố cần thiết cho cơ thể Sản phẩm này phù hợp với mọi lứa tuổi, đặc biệt là trẻ em, người bệnh và người cao tuổi.
Tóm lại, Yakult là một thực phẩm thiết yếu trong chế độ ăn uống hàng ngày, giúp duy trì sức khỏe thể chất và tinh thần sảng khoái, tạo điều kiện tốt nhất để bắt đầu một ngày mới.
Trang web
http://www.yakult.com.au/index.html http://www.yakult.co.uk/ http://google2.fda.gov/search? q=yakult&client&site&lr=&proxystylesheet&output=xml_no_ dtd&getfields=*
Tiếng việt
Vương Thị Việt Hoa.Vi Sinh Thực Phẩm.Nhà xuất bản Đại Học Nông Lâm, TP.HCM.
Lê Thị Liên Thanh, Lê Văn Hoàng Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa NXB Khoa Học và Kĩ Thuật, Hà Nội,2000.
Tiếng Anh
Food and Agriculture Organization of the United Nations Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food including Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria 2001.
Laurent Verschuere và CTV 2000 Probiotic Bacteria as Biological Control Agents in Aquaculture Microbiology and molecular biology reviews, Dec 2000, p 655– 671.
Trương Thị Thu Trâm 41 Khoa CNTP