CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.3 CƠ CHẾ SINH HÓA CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN LACTIC
2.3.2 Vi sinh vật lên men trong rau quả muối chua
Rau quả muối chua là sản phẩm chế biến từ rau quả bằng cách cho đường có sẵn trong nguyên liệu lên men lactic. Trong lên men lactic, sản phẩm hình thành chủ yếu do hoạt động của những vi khuẩn lactic, ngoài ra còn có sự góp phần của nấm men, nấm mốc.
2.3.2.1 Vi khuẩn
Nhóm vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lên men lactic đã được Pasteur tìm ra từ sữa bị chua, chúng thuộc họ Lactobacteriaceae. Vi khuẩn acid lactic thuộc gram dương, không di động, không sinh bào tử, hình cầu hoặc hình que. Chúng là loài yếm khí tùy tiện, phẩn lớn chúng hoạt động bình thường nếu thiếu oxy.
Những vi khuẩn lên men lactic này lên men được các đường monosaccharide hoặc disaccharide nhưng không có khả năng lên men tinh bột và các polysaccharide khác. Sự phát triển của chúng cần carbohydrate trong rau cung cấp năng lượng ở dạng đường và những chất dinh dưỡng cần thiết khác như amino acid và peptone, lipid, vitamin (B1, B2, B6, PP, các acid pentotenic và folic) và chất khoáng. Vi khuẩn lactic lên men đường thành acid lactic, cả CO2 và các acid hữu cơ khác.
Vi khuẩn lên men lactic có thể chia làm 2 loại: vi khuẩn lên men lactic điển hình và vi khuẩn lên men lactic không điển hình.
Bảng 2.3 Vi khuẩn lactic trong các sản phẩm rau lên men
Lên men đồng hình Lên men đồng hình tùy ý Lên men không điển hình bắt buộc
Enterococcus faecium Lactobacillus bavaricus Lactobacillus brevis Enterococcus faecalis Lactobacillus casei Lactobacillus buchneri Lactobacillus acidophilus Lactobacillus coryniformis Lactobacillus cellobiosus Lactobacillus lactis Lactobacillus curvatus Lactobacillus confusus Lactobacillus delbrueckii Lactobacillus plantarum Lactobacillus coprophilus Lactobacillus leichmannii Lactobacillus sake Lactobacillus fermentatum Lactobacillus salivarius Lactobacillus sanfrancisco Streptococcus thermophilus Leuconostoc mesenteroides
Streptococcus bovis Leuconostoc dextranicum
Pediococcus acidilactici Leuconostoc
paramesenteroides Pedicoccus damnosus
Pediococcus pentocacus (Nguồn: Beuchat, 1995)
- Nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình:
Nhóm vi khuẩn này có nhiệm vụ chính là lên men đường và cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (khoảng 90 – 98%). Bao gồm các loài: Streptococcus lactis,
Streptococcus cremoris, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus plantarum, L.
Bulgaricus, ,…
Giống Streptococcus là loài vi khuẩn không nha bào, có dạng liên cầu khuẩn, có khả năng lên men nhiều loại đường như glucose, mantose, lactose, tạo môi trường 0,8 – 1% acid lactic. Nguồn nitơ cho vi khuẩn này là peptone.
Giống Lactobacillus: trực khuẩn, có khả năng chịu được acid cao. Fleming cùng cộng sự (1996) đã kết luận rằng, sự góp phần quan trọng nhất của vi khuẩn Lactobacillus plantarum trong việc tạo mùi vị của sản phẩm lên men, là sự sinh ra hàm lượng acid để bảo quản và ngăn cản những vi sinh vật không mong muốn có thể sinh ra mùi vị xấu cho sản phẩm. Lactobacillus plantarum: trực khuẩn nhỏ, thường kết đôi hoặc chuỗi. Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng là 300C.
- Nhóm vi khuẩn lên men lactic dị hình
Nhóm này gây lên men phức tạp hơn. Chúng tạo nên trong môi trường ngoài acid lactic còn nhiều sản phẩm phụ khác như: acid acetic, rượu ethylic, CO2, H2, một số chất thơm (ester, diacetyl,…). Gồm một số loại sau: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus pentoacetius, Lactobacillus brevis, ,…
Giống Leuconostoc: có dạng hình cầu, nhưng trong môi trường acid tế bào dài ra và nhọn ở 2 đầu. Trong số đó, loài Leuconostoc mesenteroides cùng với một số vi khuẩn lactic đồng hình khác như Lactobacillus plantarum tham gia vào việc chế biến rau muối chua. Leuconostoc mesenteroides là vi khuẩn tham gia trong sự lên men acid lactic bắp cải và dưa chuột. Leuconostoc mesenteroides khởi đầu sự lên men acid lactic mong muốn trong các sản phẩm muối chua, có nhiệt độ tối thích ở khoảng 18 - 220C. Nó có thể chịu đựng được nồng độ muối và đường khá cao, có thể khởi đầu sự lên men trong rau nhanh hơn các loài vi khuẩn lactic khác trên cả một khoảng rộng của nhiệt độ và nồng độ muối.
(Nguồn: http://www.fao.org/docrep/x0560e/x0560e14.htm )
Lactobacillus pentoaceticus: là loại vi khuẩn không sinh bào tử. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chúng là 30 – 350C (khi lên men glucose).
Lactobacillus brevis (L.brassica fermentati): tìm thấy chủ yếu trong muối chua bắp cải, rau cải, dưa chuột nên nó còn được gọi là trực khuẩn bắp cải. Trong lên men, ngoài acid lactic, nó còn tạo acid acetic, rượu ethylic và CO2, nó còn tạo hương làm cho sản phẩm có hương vị dễ chịu.
Tóm lại, các loài của giống Streptococcus và Leuconostoc sản xuất acid ít nhất, kế đến là loài lên men không điển hình Lactobacillus – sản xuất lượng acid trung gian, kế theo là Pediococcus và sau cùng là những vi khuẩn lên men đồng hình của giống Lactobacillus – chúng sản xuất nhiều acid nhất.
- Vi khuẩn Butyric
Vi khuẩn Butyric thuộc giống Clostridium, trực khuẩn lớn, chuyển động, sinh bào tử, kỵ khí bắt buộc, vi khuẩn này xâm nhập vào sản phẩm, có khả năng lên men được các loại đường, tinh bột, dextrin, glycerin và các muối lactate. Dưới tác dụng của vi khuẩn Butyric, acetone, acid acetic, acid capronic và acid caprilic. Acid butyric làm sản phẩm rau có mùi hôi thối khó chịu.
Vi khuẩn Butyric rất có hại đối với rau muối chua vì chúng cản trở sự phát triển của nấm men, làm dưa bị khú khi muối dưa chưa kịp chua.
Vi khuẩn này rất nhạy cảm với môi trường acid, pH tối thích của chúng là 6,9 – 7,3 và chúng ngừng sinh trưởng ở pH<4,9. Nhiệt độ tối thích của vi khuẩn butyric là 30 – 400C. Chúng tạo bào tử có khả năng chịu nhiệt cao.
– Vi khuẩn gây thối
Đa số thuộc nhóm vi khuẩn sinh bào tử. Vi khuẩn gây thối chia làm 2 loại:
Loại hiếu khí: Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis.
Loại yếm khí: Bacillus botulinus.
Ngoài ra còn có loài Proteus hoạt động phân hủy các sản phẩm có protein thành các chất H2S, NH3, indol,…làm cho dưa bị thối. Đa số chúng rất nhạy cảm với độ acid và hàm lượng NaCl. Chúng là loài có thể ưa ấm, ưa nóng và ưa lạnh.
2.3.2.2 Nấm men
Nấm men có cấu tạo đơn bào, không di động, sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi hoặc phân cắt. Nấm men được phân bố rộng rãi trong tự nhiên như các loại rau quả, ở đất, nước, không khí.
Nấm men có thể hoạt động trong hầu hết quá trình lên men rau quả. Nấm men có thể hiện diện với số lượng rất ít trong nước muối dưa trong những ngày đầu sau khi ngâm muối (Etchell và cộng sự, 1956; trích dẫn bởi Lê Mỹ Hồng, 2000). Chúng thường hoạt động ở giai đoạn lên men chính của quá trình muối dưa cho đến khi lượng carbohydrate không còn nữa.
Hầu hết nấm men có lợi về mặt lên men thực phẩm là từ họ Saccharomyces, có hình cầu, hình elip, hình ống. Loại được sử dụng rộng rãi là Saccharomyces cerevisiae – có ý nghĩa quan trọng trong lên men lactic.
Ngoài ra, còn có các loại nấm men có tính chất oxy hóa, chúng có thể sử dụng acid lactic và hạ thấp độ acid của nước muối tạo điều kiện cho các vi khuẩn gây hư hỏng khác phát triển.
2.3.2.3 Nấm mốc
Nấm mốc phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có cấu trúc hình sợi phân nhánh, phát triển rất nhanh trên bề mặt cơ chất thành các dạng lông tơ, dạng mạng nhện hoặc sợi bông, một số tạo thành màng hoặc lớp mỏng gọi là hệ sợi nấm.
Nấm mốc là loại vi sinh vật hiếu khí bắt buộc. Nấm mốc có thể phát triển được ở một số môi trường mà nấm men và vi khuẩn không phát triển được như môi trường có độ ẩm thấp, nồng độ muối và đường cao.
Nấm mốc cũng là sinh vật quan trọng trong công nghiệp thực phẩm, nhiều loại nấm mốc có lợi được sử dụng trong công nghiệp sản xuất các chế phẩm enzyme, tổng hợp acid hữu cơ, chất kháng sinh,… Nhưng bên cạnh đó, nhiều nấm mốc sản xuất độc tố không mong muốn và góp phần làm hư hỏng sản phẩm thực phẩm, gây bệnh cho người.
Trong và sau quá trình lên men lactic thường gặp các loài nấm mốc như Aspergillus, Oidium lactis,… Đặc biệt nhất là loại sinh enzyme thủy phân pectin, có thể gây hư hỏng quan trọng do enzyme làm mềm cấu trúc mô rau quả. Enzyme thủy phân pectin hiện diện trong rau quả lúc ngâm muối hoặc là có thể sinh ra do nấm mốc sinh sống trên bề mặt nước muối dưa.