ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN THỊ TUYẾT

Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN
LACTIC TRONG SẢN XUẤT NƢỚC UỐNG LÊN MEN TỪ GẠO LỨT”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

: Chính quy

Chun nghành: Cơng nghệ thực phẩm
Lớp

: K44 - CNTP

Khoa

: CNSH – CNTP

Khóa học

: 2012 – 2016

Thái Nguyên 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN THỊ TUYẾT
Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN
LACTIC TRONG SẢN XUẤT NƢỚC UỐNG LÊN MEN TỪ GẠO LỨT”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chun nghành: Cơng nghệ thực phẩm
Khoa

: CNSH – CNTP

Khóa học

: 2012 – 2016

Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Đồn
Khoa CNSH – CNTP – Trƣờng Đại học Nơng Lâm

Thái Nguyên 2016


i


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp, nay tơi đã hồn thành đề tài nghiên
cứu của mình.
Nhân dịp này tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới: Th.S Nguyễn Thị Đồn, Khoa
Cơng nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên đã ln tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi thực hiện đề tài.
Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Công
nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học trong suốt thời
gian học tập.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã ln ủng hộ, động
viên để tơi kiên trì trong học tập và nghiên cứu khoa học.
Do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên đề tài khơng thể tránh khỏi
những sai sót. Tơi rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của thầy cơ và các bạn
để đề tài của tơi đƣợc hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn !

Thái nguyên, tháng 5 năm 2016
Sinh viên

Trần Thị Tuyết


ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................v

DANH MỤC SƠ ĐỒ ................................................................................................ vi
DANH MỤC BIỂU ĐỒ ............................................................................................ vi
PHẦN 1: MỞ ĐẦU....................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................2
1.3. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................2
1.4. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................2
1.4.1 Ý nghĩa khoa học ...............................................................................................2
1.4.2 Ý nghĩa trong thực tiễn ......................................................................................2
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.........................................................................3
2.1. Tổng quan về gạo lứt............................................................................................3
2.1.1. Đặc điểm của gạo lứt.........................................................................................3
2.1.2. Thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt ................................................................3
2.1.3. Công dụng của gạo lứt ......................................................................................5
2.2. Tổng quan về lên men lactic ................................................................................6
2.2.1. Đặc điểm vi khuẩn lactic ...................................................................................6
2.2.2. Chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa chua ...................................7
2.2.3. Quá trình lên men lactic ....................................................................................9
2.2.4. Một số sản phẩm ứng dụng lên men lactic ......................................................10
2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nƣớc ........................................................13
2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ....................................................................13
2.3.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc ...................................................................15
PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........18
3.1. Nguyên vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu ...........................................18
3.1.1. Nguyên liệu nghiên cứu ..................................................................................18
3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................18


iii


3.1.3. Hóa chất và thiết bị sử dụng ............................................................................18
3.1.4. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................19
3.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................19
3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................20
3.3.1. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm........................................................................20
3.3.1.1. Thí nghiệm cho nội dung 1 ..........................................................................20
3.3.1.2. Thí nghiệm cho nội dung 2 ..........................................................................21
3.3.2. Phƣơng pháp phân tích ....................................................................................23
3.3.2.1. Phân tích vi khuẩn lactic tổng số .................................................................23
3.3.2.2. Phƣơng pháp xác định pH ........................................................................... 24
3.3.2.3. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan ................................................................24
3.4. Quy trình sản xuất dự kiến ................................................................................25
3.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu ..................................................................................25
PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................26
4.1. Xác định các yếu tố công nghệ của quá trình lên men lactic trong sản xuất nƣớc
uống lên men lactic từ gạo lứt ...................................................................................26
4.1.1. Kết quả xác định tỷ lệ giống sử dụng trong sản xuất nƣớc uống lên men lactic
từ gạo lứt ...................................................................................................................26
4.1.2. Kết quả nghiên cứu nhiệt độ lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men
lactic từ gạo lứt ..........................................................................................................28
4.1.3. Kết quả nghiên cứu thời gian lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên
men lactic từ gạo lứt ..................................................................................................29
4.2. Kết quả tối ƣu hóa điều kiện lên men trong quá trình lên men lactic trong sản
xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt............................................................................30
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................36
5.1. Kết luận ..............................................................................................................36
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................37



iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Giá trị dinh dƣỡng của 100g gạo lứt chƣa chế biến .....................................4
Bảng 2. Thành phần hóa học của gạo lứt và gạo trắng xát .........................................5
Bảng 3.1. Thành phần của 1 lít mơi trƣờng MRS .....................................................18
Bảng 3.2. Thiết bị sử dụng ........................................................................................19
Bảng 3.3. Tỷ lệ giống bổ sung (%) ...........................................................................20
Bảng 3.4. Nhiệt độ lên men

) ..............................................................................20

Bảng 3.5. Thời gian lên men (giờ) ............................................................................21
Bảng 3.6. Bảng mã hóa các điều kiện tối ƣu .............................................................21
Bảng 3.7. Bảng thiết kế thí nghiệm tối ƣu chất lƣợng sản phẩm ..............................23
Bảng 3.8. Tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng cảm quan sản phẩm ...............................24
Bảng 3.9. Bảng đánh giá mức chất lƣợng sản phẩm ..................................................25
Bảng 4.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ giống đến pH lên men theo thời gian ......................26
Bảng 4.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ giống đến chất lƣợng cảm quan sản phẩm ..............27
Bảng 4.3. Mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm lên men lactic từ gạo lứt.............27
Bảng 4.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến pH tại các thời gian lên men khác nhau .....28
Bảng 4.5. Bảng điểm đánh giá cảm quan chất lƣợng nƣớc uống lên men từ gạo lứt ......29
Bảng 4.6. Kết quả mật độ vi khuẩn lactic và pH ở các khoảng thời gian lên men ...29
Bảng 4.7. Bảng điểm đánh giá chất lƣợng cảm quan nƣớc uống lên men từ gạo lứt ......30
Bảng 4.8. Ma trận thực nghiệm Box – Behnken ba yếu tố .......................................31
Bảng 4.9. Kết quả phân tích ANOVA cho mơ hình mật độ vi khuẩn lactic .............32
Bảng 4.10. Giải pháp đƣợc lựa chọn .........................................................................33


v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Hỉnh ảnh về gạo lứt đỏ ..................................................................................3
Hình 2: Gạo lứt tẻ ....................................................................................................... 3
Hình 5: Lactobacillus bulgaricus ................................................................................8
Hình 6. Streptococcus thermophiles ...........................................................................8
Hình 7: Ảnh hƣởng của nhiệt độ và tỷ lệ giống đến mật độ vi khuẩn lactic ............34
Hình 8: Ảnh hƣởng của tỷ lệ giống và thời gian đến mật độ vi khuẩn lactic ..........34
Hình 9: Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến mật độ của vi khuẩn lactic .........35


vi

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất sữa chua........................................................................11
Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất phomat..........................................................................12
Sơ đồ 3: Quy trình sản xuất bơ chua .........................................................................13
Sơ đồ 4: Quy trình tạo đồ uống lên men từ gạo lứt ...................................................25

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đô 1: Mật độ vi khuẩn lactic và pH ở các khoảng thời gian lên men ..............30


1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Lên men lactic từ lâu đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, sản
phẩm lên men góp phần tăng giá trị dinh dƣỡng, chất lƣợng và an toàn cho sản phẩm.
Đặc biệt lên men lactic đã tạo nhiều sản phẩm có giá trị nhƣ sữa chua, sản phẩm rau,

quả muối chua, thịt chua, nem chua… [9]. Quá trình lên men bởi một số vi khuẩn lactic
tạo ra một số enzym có lợi cho đƣờng ruột, giúp hệ tiêu hoá làm việc tốt. Vi khuẩn
lactic cịn giúp kích thích gia tăng số lợi khuẩn trong đƣờng ruột và khử hoạt tính một
số hố chất gây hại, kích thích tiêu hố, tạo cảm giác ngon miệng và tăng hiệu quả hấp
thụ dƣỡng chất [1].
Gạo lứt từ lâu đã đƣợc nghiên cứu là một loại gạo chứa nhiều chất dinh
dƣỡng, có khả năng phịng và chống nhiều loại bệnh. Hiện nay, sản phẩm của gạo
lứt đang đƣợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới, ngƣời Việt Nam đã xem
gạo lứt nhƣ là món ăn chữa bệnh [17]. Việc lên men gạo lứt với vi khuẩn lactic
cũng đã đƣợc Nhật Bản và Hàn Quốc khảo sát. Với nhiều loại gạo lứt khác nhau,
sau khi ngâm số lƣợng vi khuẩn lactic đều gia tăng rõ trong nƣớc và gạo, ngăn chặn
sự phát triển của những vi sinh vật khác.
Khai thác nguyên liệu gạo lứt với ứng dụng lên men lactic là một hƣớng đi mới.
Phƣơng pháp lên men lactic từ gạo lứt không dùng sữa mà dùng gạo lứt làm nguyên
liệu, vì vậy có thể tận dụng khả năng chữa bệnh của gạo lứt kết hợp hoạt động có lợi
cho đƣờng ruột của vi khuẩn lactic để tạo thành một loại thực phẩm chức năng có lợi
đối với sức khỏe của con ngƣời nhƣ: điều chỉnh hàm lƣợng glucose trong máu ở những
ngƣời bị bệnh đái tháo đƣờng, giảm cholesterol và phòng ngừa tim mạch, tăng cƣờng
hệ thống miễn dịch của cơ thể…. Trong quá trình lên men, sản phẩm bị ảnh hƣởng các
yếu tố về tỷ lệ giống, thời gian, nhiệt độ lên men đến sản phẩm. Vì vậy tơi tiến hành
nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic
trong sản xuất nước uống lên men từ gạo lứt”.


2

1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men lactic trong
sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt.
1.3. Mục đích nghiên cứu

- Xác định đƣợc các yếu tố công nghệ của quá trình lên men lactic trong sản xuất
nƣớc uống lên men từ gạo lứt:
+ Xác định đƣợc tỷ lệ giống sử dụng trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo lứt
+ Xác định đƣợc nhiệt độ lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo
lứt
+ Xác định đƣợc thời gian lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo
lứt
- Tối ƣu hóa đƣợc điều kiện lên men lactic trong sản xuất nƣớc uống lên men từ gạo
lứt.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1 Ý nghĩa khoa học
Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại kiến thức đã học.
Giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng và học tập nghiên cứu khoa học.
Biết đƣợc các phƣơng pháp nghiên cứu một số vấn đề khoa học, xử lý và
phân tích số liệu, cách trình bày một bài báo khoa học.
Sử dụng vi khuẩn lactic nhằm nâng cao hiệu quả lên men và tạo chất lƣợng
tốt cho sản phẩm.
1.4.2 Ý nghĩa trong thực tiễn
Nhằm nâng cao hiệu quả lên men và tạo chất lƣợng tốt cho sản phẩm, làm
giảm chi phí giá thành, tăng năng suất… đáp ứng nhu cầu của con ngƣời.


3

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về gạo lứt
2.1.1. Đặc điểm của gạo lứt
Gạo lứt là loại gạo chỉ xay bỏ vỏ trấu, vẫn còn lớp cám bao bọc bên ngoài.
Nếu giã sạch lớp cám này sẽ cho ra gạo trắng là loại chúng ta ăn hằng ngày. Lớp
cám của hạt gạo lứt chứa nhiều chất dinh dƣỡng quan trọng nhƣ: vitamin E, B1 ,

B3 , B6, magie, mangan, chất xơ, sắt…[17] [22].

Hình 1: Hỉnh ảnh về gạo lứt đỏ

Hình 2: Gạo lứt tẻ

Có 3 cách phân loại gạo lứt:
- Phân loại theo tính chất gồm : gạo lứt tẻ, gạo lứt nếp.
- Phân loại theo chiều dài của hạt gạo gồm: gạo ngắn (

5,5 mm), gạo

trung bình (5,5 – 6 mm), gạo dài (6 - 6,5 mm).
- Phân loại theo màu sắc hạt gạo gồm: gạo lứt nâu vàng, nâu đỏ, gạo lứt
tím, gạo lứt đen, gạo lứt đỏ [17].
2.1.2. Thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt
Thành phần của gạo lứt gồm tinh bột, chất đạm, chất béo, chất xơ cùng
các vitamin nhƣ:E,B1,B3,B6các axit nhƣ pantothenic (vitamin
B5),paraaminobenzoic (PABA), folic (vitamin M), phytic, các nguyên tố vi lƣợng
nhƣ canxi, sắt, magiê, selen, glutathion (GSH), kali và natri…[23] [17].
Trƣờng hợp gạo trắng qua quá trình xay, giã, 67% vitamin B3, 80% vitamin
B1, 90% vitamin B6, một nửa lƣợng mangan và hầu hết chất xơ bị mất đi. Các


4

chuyên gia dinh dƣỡng cũng nhận thấy, một lon gạo lứt khi nấu thành cơm chứa
84mg magiê, trong khi đó ở gạo trắng chỉ có 19 mg. Lớp cám của gạo lứt cũng
chứa một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hòa huyết áp, làm
giảm cholesterol xấu, giúp ngăn ngừa qua các bệnh tim mạch [17].

Gạo lứt có thể nấu thành cơm bằng cách ngâm gạo với nƣớc khoảng 15-20 phút
cho mềm và nấu nhƣ cơm nấu gạo trắng. Khi hạt cơm chín thƣờng khơng nở nhƣ gạo
trắng, ăn hơi ráp nhƣng nếu ăn quen sẽ thấy hƣơng vị ngon ngọt đặc biệt [23] [17].
Giáo sƣ tiến sỹ Hiroshi Kayahara của viện sinh học Nhật Bản là ngƣời đã
phân tích chất gạo lứt và tìm ra rằng gạo lứt ngâm một ngày một đêm (khoảng 22
giờ) ở nhiệt độ trong nhà sẽ bắt đầu

trƣơng nở

và tiết ra nhiều

chất enzyme cùng vitamin từ cám gạo[22] [17]. Gạo trắng thì khơng nẩy mầm
bằng cách này. Gạo lứt sau ngâm nƣớc rồi đem nấu thành cơm sẽ mềm hơn và có
vị ngọt hơn cơm thƣờng do các enzyme đã thủy phân tinh bột thành đƣờng [17].
Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng của 100g gạo lứt chưa chế biến [17]
Chỉ tiêu
Năng lƣợng

Chỉ số dinh dƣỡng
1,548 kJ (370 kcal)

Cacbonhydrat

77,24g

Đƣờng

0,85g

Chất xơ


3,5g

Chất béo

2,92g

Protein

7,94g

Vitamin B1

0,401mg

Vitamin B2

0,093mg

Vitamin B3

5,091mg

Vitamin B5

1,493mg

Vitamin B6

0,509mg


Vitamin B9

20mg

Canxi

23mg

Mg

143mg

Kali

223mg


5

Bảng 2. Thành phần hóa học của gạo lứt và gạo trắng xát[17]
Tên các chất

Gạo lứt (%)

Gạoxát trắng(%)

Chất đạm

7,1


5,4

Chất béo

3

6

Tinh bột

7

6,5

Vitamin B

1,2

0,5

Vitamin B2

0,6

0,33

Vitamin B6

6,2


2,3

Vitamin B12

0,5

0,3

Vitamin B15

0,13

0,7

Từ bảng trên ta có thể nhận thấy, thành phần dinh dƣỡng của gạo lứt cao hơn
gạo trắng xát khá nhiều.
2.1.3. Công dụng của gạo lứt
Những lợi ích cho sức khỏe của gạo lứt bắt đầu với chất xơ của nó, 300g gạo
lứt cung cấp khoảng 14% giá trị dinh dƣỡng chất xơ hằng ngày cho cơ thể, đã đƣợc
chứng minh là có thể giảm lƣợng cholesterol. Nói cách khác gạo lứt dùng để chống
xơ vữa động mạch. Chất xơ cũng có tác dụng giữ cho mức đƣờng trong máu dƣới
mức kiểm sốt, do đó gạo lứt là một lựa chọn ngũ cốc tuyệt vời cho ngƣời bị tiểu
đƣờng [22] [17].
Nhiều nghiên cứu khoa học chứng minh rằng trong lớp cám của gạo lứt chứa
một chất dầu đặc biệt có tác dụng điều hịa huyết áp, làm giảm cholesterol xấu, giúp
ngăn ngừa các bệnh về tim mạch. Đặc biệt, đối với phụ nữ, nó làm giảm nguy cơ
ung thƣ, giảm cholesterol và tốt cho hệ tim mạch của phụ nữ sau mãn kinh [17]
[23].
Cám là lớp vỏ ngoài màu nâu của hạt gạo đã đƣợc sử dụng qua nhiều thế kỷ

trong kỹ thuật chăm sóc da.
Nghiên cứu dƣợc lý thực nghiệm cho thấy cám gạo có tác dụng bảo vệ chống
viêm dây thần kinh và trị các bệnh về da. Cám tinh thu đƣợc sau khi chà xát gạo có


6

tác dụng làm tăng huyết sắc tố trong máu, chống thiếu máu. Thử nghiệm lâm sàng
trên ngƣời cho thấy hoạt chất trong dầu cám gạo có tác dụng làm hạ nồng độ
cholesterol trong máu. Dầu cám gạo là một hoạt chất chiết từ cám gạo có tác dụng
chống ung thƣ, tăng hoạt tính miễn dịch của cơ thể bệnh nhân ung thƣ [17].
Chất xơ cịn có tác dụng giúp no lâu nên khi ăn cơm gạo lứt, bạn sẽ không bị
tăng cân.
2.2. Tổng quan về lên men lactic
2.2.1. Đặc điểm vi khuẩn lactic
Năm 1780, Scheele ngƣời Thụy Điển lần đầu tiên tách đƣợc axit lactic từ sữa
bò lên men chua. Năm 1857, Pasteur chứng minh rằng sữa chua là kết quả hoạt
động của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic. Năm 1878, Liester
phân lập thành công vi khuẩn lactic đầu tiên và đặt tên là Bacterium hiện nay gọi là
Streptococcus lactic, về sau các nhà khoa học liên tiếp phân lập đƣợc nhiều loài vi
khuẩn lactic khác nhau. Công nghệ lên men sản xuất axit lactic đã đƣợc hình thành
từ năm 1881 [16] [27].
Vi khuẩn lactic đƣợc xếp vào họ Lactobacteriaccae. Chúng có thể là cầu
khuẩn, trực khuẩn ngắn hoặc dài nhƣng đều là vi khuẩn gram dƣơng, không tạo bào
tử và hầu hết không di động [1] [8].
Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, khơng chứa cytochrom và
enzyme catalase, có khả năng sinh tổng hợp enzyme peroxydase rất mạnh. Chúng
phân giải H2O2 để tạo ra H2O và O2 để phát triển. Đa số các trực khuẩn lactic đồng
hình tạo thành acid cao hơn (khoảng 2 – 3,5%), liên cầu khuẩn (khoảng 1%) [9]
[14].

Đa số vi khuẩn lactic, đặc biệt là trực khuẩn đồng hình rất kén chọn thành
phần dinh dƣỡng trong môi trƣờng và chỉ phát triển đƣợc trong môi trƣờng có tƣơng
đối đầy đủ các acid amin hoặc các hợp chất nitơ phức tạp. Ngồi ra chúng cịn nhu
cầu về vitamin (B1, B2, B6, PP), các acid pantotenic và folic. Bởi vậy, mơi trƣờng
ni vi khuẩn lactic có thành phần khá phức tạp [9] [16].


7

Vi khuẩn lactic chịu đƣợc ở trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và cồn
etylic, nhiều loài vẫn sống đƣợc trong mơi trƣờng có 10 – 15% cồn hoặc cao hơn,
một số trực khuẩn bền với NaCl (tới 7 – 10%) [10] [26].
Các vi khuẩn lactic ƣa ấm có nhiệt độ sinh trƣởng tối thích là 25 – 350C, các
lồi ƣa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 – 450C, ƣa lạnh phát triển ở nhiệt độ tƣơng
đối thấp (50C hoặc thấp hơn). Khi gia nhiệt tới 60 – 800C hầu hết chúng bị chết sau
10 – 30 phút. Sự phát triển của nó cần có sự có mặt của peptone, acid amin hay
muối amơn. Chúng có u cầu đặc biệt về chất dinh dƣỡng là giàu vitamin, acid
amin và khống chất. Q trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trƣờng acid pH từ
5,5 – 6 [10] [25].
Nhóm vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật có ý nghĩa quan trọng nhất trong
cơng nghiệp sữa là tác nhân lên men sản xuất hàng loạt các sản phẩm từ sữa nhƣ
sữa chua, bơ chua… Ngoài ứng dụng trong cơng nghiệp sữa, vi khuẩn lactic cịn
đƣợc sử dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất axit lactic, công nghiệp muối chua
rau, chế biến thịt cá, sản xuất men tiêu hóa trong y học và dùng để ủ chua thức ăn
gia súc trong công nghiệp [10] [26].
2.2.2. Chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong sản xuất sữa chua
Vi sinh vật trong sản xuất sữa chua là vi khuẩn lactic với hai lồi đặc trƣng:
Lactobacillus bulgaricus: lên men đờ ng hin
̀ h , là trƣ̣c khuẩ n tròn đôi khi ở
dạng hạt, thƣờng kế t thành chuỗi dài , Gram (+), khơng có khả năng di động. Chúng

có khả năng lên men đƣợc các loại đƣờng glucose, lactose, galactose, không lên
men đƣơ ̣c saccaroza , xylose, arabinose, sorbose, dulcitol, mannitol, dextrin, inulin.
Đây là giố ng ƣa nhiê ̣t, nhiê ̣t đô ̣ thích hợp cho phát triể n là 40 – 450C, tố i thiể u là 15
– 200C, loại này có thể tạo 2,7% axit lactic từ đƣờng lactoza [10] [9].


8

Hình 5: Lactobacillus bulgaricus
Streptococcusthermophilus là cầu khuẩn k ết thành chuỗi dài, chủ yế u lên
men lactic đồ ng hình. Giố ng ƣa ấ m , sinh sản tốt nhất ở 37 - 450C. Trong mơi trƣờng
nó tích tụ đƣợc 0.8 – 1% acid. Thƣờng dùng phố i hơ ̣p với trƣ̣c khuẩ n lactic (thƣờng
là Lactobacillus bulgaricus) để chế biến sữa chua và các loại đặc biệt nhƣ phomai
[10][9].

Hình 6. Streptococcus thermophiles
Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hỗn hợp hai loài vi khuẩn này cho kết quả
sinh ra axit lactic tốt hơn là chỉ sử dụng riêng từng lồi. Lactobacillus bulgaricus có
chứa enzyme phân giải protein nên có khả năng phân tách đƣợc một số axit amin từ
casein. Các axit amin này có vai trị nhƣ chất kích thích hoạt động cho lồi
Streptococcusthermophilus. Trong số các axit amin tách đƣợc thì axit amin valin
đóng vai trị quan trọng nhất [10][9] [26].


9

2.2.3. Quá trình lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyể n hoá đƣờng thành acid lactic nhờ vi sinh
vâ ̣t, điể n hình là vi khuẩ n lactic [7] [9]. Lên men lactic là m ột trong nhƣ̃ng loa ̣i hình
lên men phát triể n nhấ t trong thiên nhiên.

Lên men lactic là m ột quá trin
̀ h trao đổ i năng lƣơ ̣ng . Các phân tử ATP đƣợc
hình thành trong quá trình chu yể n hoá cơ chấ t sẽ đƣơ ̣c vi khuẩ n giƣ̃ la ̣i trong tế bào
để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trƣởng của vi sinh vật . Ngƣơ ̣c la ̣i các
sản phẩm nhƣ acid lactic , ethanol, CO2 đƣơ ̣c vi khuẩ n thải vào môi trƣờng lên men .
Kế t quả là hàm lƣợng acid lactic tích luỹ trong mơi trƣờng lên men ngày càng tăng ,
làm giảm pH môi trƣờng và kéo theo những biến đổi lý hoá khác [14][16].
Trong quá triǹ h lên men lactic , ngoài sản phẩm là acid lactic , acid acetic,
ethanol, CO2 trong dich
̣ lên men còn xuấ t hiê ̣n nhi ều hơ ̣p chấ t hoá ho ̣c khác . Chúng
là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men

. Hàm lƣợng của

chúng trong dịch lên men thƣờng rất thấp (vài ppm hoặc ít hơn ). Mơ ̣t sớ hơ ̣p chấ t
trong nhóm trên rấ t dễ bay hơi . Chúng đóng vai trị quan trọng trong việc góp phần
hình thành nên mùi vị đặc trƣng cho nhƣ̃ng sản phẩ m lên men lactic [9].
Khi nồng độ của acid lactic đạt 2 – 3% sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh
vật khác, kể cả E.coli. Chính vì thế nên lên men lactic đƣợc ứng dụng để sản xuất
nhiều sản phẩm khác nhau nhƣ: sữa chua, bơ chua, phomai, dƣa chua…
Phƣơng trình tóm tắt của q trình lên men lactic:
C6H12O6 → 2C3H6O3 + 136 Kj (32,4 Kcal).
Lên men lactic gồ m có lên men đồ ng hin
̀ h và lên men di ̣hin
̀ h [9].
Lên men đồ ng hình : Lƣơ ̣ng acid lactic ta ̣o thành chiế m hơn

90%, chỉ m ột

lƣơ ̣ng nhỏ pyruvat bi khƣ

̣ ̉ carbon chuyể n thành acid acetic , ethanol, CO2 và acetoin.
Lƣơ ̣ng sản phẩ m phu ̣ ta ̣o ra phụ thuộc sự có mặt của oxy [9].
Các chủng vi sinh vật đƣợc sử dụng trong lên men đồng hình nhƣ

:

Lactobaterium casei, Lactobacterium cremoris, Lactobacterium bulgaricus,


10

Lactobacterium delbruckii… Phƣơng trình tổng quát trong quá trình lên men đồng
hình [26:]
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2CH3CHOHCOOH + 2ATP
Trong một số trƣờng hợp, lên men đồng hình có thể đƣợc chuyển sang dạng
dị hình khi điều kiện lên men thay đổi [10] [9].
Lên men di ̣hiǹ h: Chỉ có 50% lƣơ ̣ng đƣờng ta ̣o thành acid lactic, ngồi ra cịn
có các sản phẩm phụ khác nhau nhƣ acid acetic

, ethanol, CO2, các sản phẩm ph ụ

tƣơng tác với nhau ta ̣o thành ester có mùi thơm . Phƣơng trình tở ng quát trong q
trình lên men dị hình:
C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OH
Lƣơ ̣ng sản phẩ m phu ̣ ta ̣o thành hoàn toàn phu ̣ thuô ̣c vào giố ng vi sinh vâ ̣t
môi trƣờng dinh dƣỡng và điề u kiê ̣n ngoa ̣i cảnh

,

. Acid lactic thƣờng chiế m 40%


lƣơ ̣ng đƣờng đã đƣơ ̣c phân huỷ , rƣơ ̣u etylic 10%, acid acetic 10% và các loại kh í
gầ n 20% [10][9].
2.2.4. Một số sản phẩm ứng dụng lên men lactic
- Quy trình sản xuất sữa chua [10] [9]:


11

Sữa nguyên liệu

Tiêu chuẩn hóa

Đồng hóa

Gia nhiệt

Thanh trùng

Lên men

Làm nguội

Rót

Bảo quản lạnh

Sữa chua
Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất sữa chua
-


Quy trình sản xuất phomat[10][9]:


12

Sữa tƣơi

Lọc kiểm tra
Định lƣợng
Cream

Chuẩn hóa

CaCl2

Đồng hóa
Thanh trùng 72

Lên men 30 -35

Đơng tụ 18 -22
Tách huyết thanh sữa
Ép định hình

Ƣớp muối ( W=72%)

Đóng hộp

Phomat


Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất phomat

Huyết
thanh


13

- Sản xuất bơ chua [10]:
Cream

Vi khuẩn lactic

Thanh trùng

Nhân giống

Cấy giống

Muối

Tạo hạt bơ

Sữa bơ

Bao gói

Lên men và xử lý
nhiệt lạnh

Sơ đồ 3: Quy trình sản xuất bơ chua
2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nƣớc
2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Sản phẩm từ gạo lứt phù hợp cho ngƣời bệnh tim mạch, tiểu đƣờng và muốn
giảm cân mà không có tác dụng phụ. Các sản phẩm đƣợc chế biến từ gạo lứt đã
đƣợc bán trên thị trƣờng hiện nay nhƣ: cơm gạo lứt rong biển, các loại cháo gạo lứt
nhƣ muối mè, thịt băm, các loại bột gạo lứt, trà gạo lứt [17].
Căn cứ vào kết quả phân tích máu của trƣờng Đại học Quốc gia Hồ Chí
Minh xác định những ngƣời thanh lọc gan bằng nƣớc gạo lứt cho kết quả máu rất


14

sạch, hồng cầu rất tròn và huyết thanh rất trong. Trong khi ở những ngƣời khác
hồng cầu méo mó, đầy rẫy những độc tố và ký sinh trùng [24] [28].
Gần đây các nhà khoa học đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về vi khuẩn
lactic và ứng dụng của nó:
Đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu vi khuẩn lactic đƣờng ruột động vật, đa dạng
sinh học và định hƣớng ứng dụng của Phó giáo sƣ Lê Thanh Bình thuộc Viện cơng
nghệ sinh học – Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam (2008). Mục đích của đề tài
này ứng dụng trong bảo quản thực phẩm vì các chủng vi khuẩn lactic phân lập có
khả năng tổng hợp Bacteriocin và đƣợc phát triển thành các sản phẩm probiotic ứng
dụng trong y học bảo vệ sức khỏe con ngƣời, bảo vệ môi trƣờng [24].
Đề tài nghiên cứu: Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic dùng trong chế
biến và bảo quản thức ăn thô xanh và phụ phẩm nông nghiệp cho gia sức nhai lại
của Đào Thị Lƣơng và cộng sự (2014) Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học –
Đại học Quốc gia Hà Nội. Đề tài này phục vụ cho việc chế biến tận dụng các chế
phụ phẩm trong nghành nông nghiệp phục vụ cho chăn nuôi [25].
Sử dụng lên men lactic để sản xuất sữa chua: Sữa chua đặc và yaourt là sản
phẩm lên men lactic từ sữa bò tƣơi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khi đã

khử chất béo và thanh trùng vi khuẩn gây bệnh . Quy trình sản xuất nhƣ sau:
Nguyên liệu sữa bột → Phối trộn vào nguyên liệu đƣờng và bơ chất ổn định ở
450C→ Gia nhiệt lên 600C để chuẩn bị đồng hóa → Đồng hố 1 → Làm lạnh
xuống 50C→ Chứa ở bồn 1 đến 2h ở 50C → Thanh trùng ở 950C trong 1 phút →
Đồng hoá 2 ở 950C→ Hạ nhiệt xuống khoảng 430C→ Cấy men → Ủ ở 430C →
Làm lạnh xuống 150C → Bồn rót → Đóng gói, dán nhãn [9].
Đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu quá trình lên men sữa chua – caxi của Vƣơng
Trọng Hòa, Tống Thị Mơ (2014), Khoa sinh – Kinh tế Nông Nghiệp Trƣờng Đại
học Sƣ Phạm Hà Nội. Đề tài thích hợp với trẻ em bị rối loạn tiêu hóa, ngƣời già
[26].
Hiện nay có nhiều nghiên cứu về lên men lactic từ gạo lứt tuy nhiên vẫn
chƣa đƣợc công bố nhƣ một số đề tài sau:


15

Nƣớc uống lên men lactic từ gạo lứt luvita– của Tiến sỹ Nguyễn Thị Thanh
Thủy - Khoa Công nghệ thực phẩm – Trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội. Đã đề
xuất quy trình nhƣ sau: Gạo lứt → Làm sạch, ngâm 22 giờ→ Xay thô, lọc sơ bộ và
nấu 25 – 30 phút → Lọc lại → Phối trộn đƣờng (6g/100ml)→ Hấp khử trùng 950C
trong 30 phút→ Làm nguội ở 400C trong 30 phút → Cấy giống tỷ lệ 5%→ Lên men
→ Bảo quản lạnh [17].
Ngồi ra cịn rất nhiều đề tài nghiên cứu vi khuẩn lactic với mục địch chế tạo
các chế phẩm probiotic bảo vệ sức khỏe con ngƣời.
2.3.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc
Một nhóm các nhà khoa học Nhật Bản đã tìm thấy gạo lứt ngâm lâu 22 tiếng
đồng hồ chứa rất nhiều chất bổ dƣỡng vì gạo lứt ở trạng thái nẩy mầm thì các
enzyme ngủ trong hạt gạo ở trạng thái này đƣợc kích thích hoạt động và cung cấp
tối đa các chất dinh dƣỡng. Gạo lứt nẩy mầm không những chỉ đem lại nhiều chất
dinh dƣỡng mà còn nấu rất dễ dàng và cung cấp vị hơi ngọt vì các enzyme đã tác

động vào các chất đƣờng và chất đạm trong hạt gạo. Gạo lứt nấu chín cung cấp
khoảng 230 kcal , 3.5 g chất xơ, 5 g chất đạm, 50 g carbohydrate và các vitamin B6,
Thiamin B1, Riboflavin B2, Niacin B3, Folacin, Vìtamin E, cùng các chất khống
khác [17].
Một thành phần quan trọng khác là chất dầu trong vỏ bọc ngoài của gạo lứt
có tác dụng giảm cholesterol trong máu, một yếu tố quan trọng gây nên bệnh tim
mạch. Các nhà khoa học đã tìm thấy ở trong chất cám bọc ngồi hạt gạo lứt có chất
dầu tên là tocotrienol factor (TRF) có tác dụng khử trừ những chất hóa học gây nên
hiện tƣợng đông máu và đồng thời giảm cholesterol [23] [17].
Lên men lactic đã đƣợc thế giới nghiên cứu và ứng dụng từ rất lâu, những
nghiên cứu về khảo cổ cho thấy phomat đƣợc sản xuất từ thời tiền sử vào khoảng
7000 năm trƣớc công nguyên. Công nghệ sản xuất phomat dựa trên cơ sở quá trình
lên men lactic [27]. Ngoài ra trong nghành sữa, các loại nƣớc uống của Nhật , Hàn
Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ nhƣ: đồ uống Boza, rƣợu amazake của Nhật Bản sử dụng
Lactobacillus làm vi sinh vật lên men


16

Đồ uống Boza: Boza là đồ uống thông dụng ở Anbani, Bulgari, Serbia,
Montenegro, Macedonia, Thổ Nhĩ Kỳ. Thức uống này đƣợc làm từ bột bắp, lúa mì
và gạo, là chất lỏng có độ nhớt cao, chứa acid lactic và cồn khoảng dƣới 1% đƣợc
tạo ra trong quá trình lên men. Boza có màu vàng nhạt, vị chua ngọt tùy theo các
nƣớc khác nhau [17]. Quy trình nhƣ sau: Bột bắp, bột mì, bột gạo đƣợc phối trộn
tƣơng ứng với tỷ lệ (2 : 1 : 1) → nấu sôi hỗn hợp với 5 lần nƣớc trong 1 giờ, khuấy
liên tục → làm mát về nhiệt độ phòng qua đêm → chất sệt đƣợc pha loãng với tỷ lệ
2,5 : 1, thêm 20% đƣờng và trộn kỹ → cấy 2% chủng từ Boza mua thành phẩm ở
chợ → vơ trùng bình tam giác 1 lít chứa 500ml hỗn hợp đã cấy chủng → ni ở
300C. Q trình lên men đƣợc theo dõi trong vòng 40 giờ [17].
Đồ uống Amazake: là loại rƣợu của Nhật Bản đƣợc lên men từ gạo mà chủ

yếu là gạo lứt. Amazake sử dụng Lactobacillus làm vi sinh vật lên men. Sản phẩm
có tinh bột, oligosarccharide, lactose, sữa nguyên kem [17]. Quy trình sản xuất nhƣ
sau: Gạo (16g) ngâm trong 24 giờ → cho thêm nƣớc cất trong 30 phút → nấu chín ở
1050C trong 20 phút → làm lạnh, thêm dung dịch nuôi cấy Lactobacillus
amylovorus vào → đƣờng hóa ở 550C trong 24 giờ ở pH = 4.2 → sản phẩm [17].
Đồ uống Sobia: là loại đồ uống đƣợc lên men từ bột malt và bột mì. Sản
phẩm Sobia có pH nằm trong khoảng từ 3.37 – 5.53, nồng độ acid lactic từ 0,1 –
0,3%. Quy trình sản xuất nhƣ sau: Bột Malt (150 – 200g) + bột mì (150 – 200g) →
thêm nƣớc (8 – 10 lít) → trộn → lọc qua vải thƣa → thêm đƣờng (7 – 10%) →
thêm quế và bạch đậu khấu → trộn → lên men ở nhiệt độ ấm (30 – 400C) trong 24
giờ → sản phẩm [17].
Đồ uống Oat: Oat đƣợc lên men từ yến mạch. Vi sinh vật đƣợc sử dụng để
lên men là: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus
acidophilus. Quy trình sản xuất nhƣ sau: Yến mạch mua từ chợ và đƣợc làm sạch
bên ngoài → xay bằng máy và lọc. Tinh bột của yến mạch cũng đƣợc xay 3 lần để
có tổng số chất xơ trong bột là cao nhất. Đƣờng đã đƣợc nghiền nhỏ mua từ chợ,
Giống vi khuẩn: Lactobacillus plantarum, L. paracasei,L. Acidophilus [17]. Quy
trình: Trộn 5% tinh bột, 4% đƣờng, 0,2% inulin, 0,5% whey protein tạo thành 1 hỗn


17

hợp đồng nhất → đun nóng từ từ (mỗi phút tăng 10C) cho đến sôi và cho sôi đều
trong 3 phút để phá vỡ tinh bột yến mạch → đem khử trùng chất sệt vừa đƣợc nấu ở
1210C trong 15 phút → làm lạnh đến 370C, khuấy trộn suốt thời gian này để tránh
sự tạo màng bề mặt [17].