PHẦN 2. NỘI DUNG TIỂU LUẬN

2. HỆ VI SINH VẬT TRONG SỮA

Hệ VSV và số lượng của chúng trong sữa luôn thay đổi và phụ thuộc vào

mức độ nhiễm VSV trong quá trình vắt sữa. Các VSV có thể được chia thành hai

nhóm chính: Procaryote và Eucaryote. Dưới đây là những VSV thường thấy

trong sữa bò tươi.

2.1. Procaryote

Nhóm VSV Procaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Vùng nhân chỉ là mạch

AND xoắn kép nằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di truyền cho tế bào.

Đại diện quan trọng cho nhóm Procaryote là vi khuẩn (Bacteria)

Số lượng vi khuẩn trong sữa bò tươi sau khi vắt có thể dao động từ vài

nghìn tới vài triệu vi khuẩn lạc (Colony forming units CFU) trong 1 ml sữa. Sữa

được đánh giá là có chất lượng vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml

sữa không lớn hơn 100.000 khuẩn lạc

Các hình thức sinh sản của vi khuẩn:

Sinh sản theo phương pháp vô tính (asexual reproduction) phổ biến nhất là

phương pháp nhân đô. Theo phương pháp này, trong 1 tế bào vi khuẩn, vùng

nhân với các vật chất di truyền AND sẽ được nhân đôi. Tiếp theo là sự sinh tổng

hợp thêm các cơ quan con trong tế bào. Sau cùng tế bào vi khuẩn sẽ được chia

thành hai tế bào mới với thành phần vật chất di truyền như nhau. Thời gian cho

quá trình nhân đôi của 1 tế bào vi khẩn thường kéo dài 20- 30 phút và được gọi

là thời gian thế hệ (generation time).

Giả sử tại thời điểm ban đầu, số tế bào vi khuẩn trong sữa chỉ là 1 tế bào/

ml, với thời gian thế hệ là 30 phút, sau 10 giờ bảo quản ở nhiệt độ tối ưu cho sự

sinh trưởng của VSV, số tế bào vi khuẩn trong sữa sẽ tăng đến giá trị hơn 1 triệu

tế bào/ml, tuy nhiên sự gia tăng số lượng tế bào vi khuẩn sẽ bị giới hạn bởi lượng

các chất dinh dưỡng có trong sữa, ngoài ra, chính sự tích lũy 1 số sản phẩm trao

đổi chất do VSV tiết vào sữa có thể ức chế sự trao đổi chất và sự sinh trưởng của

chất. Trong thực tế, ta sử dụng nhiệt độ thấp để kìm hãm sự sinh sản của vi

khuẩn nói riêng và hệ VSV nói chung trong quá trình bảo quản sữa.

Các vi khuẩn thường gặp trong sữa: vi khuẩn Lactic, Coliform, vi khuẩn

sinh acid propyonic và các vi khuẩn gây thối.

1.1. Vi khuẩn lactic.

Vi khuẩn lactic có dạng hình cầu hoặc hình gậy đứng riêng lẻ hoặc tạo

chuỗi, Gram (+) không có bào tử, không di động, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 25-

47 oC. Hô hấp yếm khí tùy tiện hoặc hiếu khí, không sinh calataza, không phân

huỷ, không khử nitrat, không phân giải protêin trong sữa, lên men đường tạo

thành axit lactic và các sản phẩm khác. Để tồn tại trong sữa, vi khuẩn lactic tổng

hợp năng lượng ATP từ cơ chất lactose. Acid lactic là 1 trong những sản phẩm

từ quá trình tổng hợp năng lượng trên. Dựa vào nhóm sản phẩm được tổng hợp

từ quá trình chuyển đổi năng lượng, người ta chia vi khuẩn lactic thành hai

nhóm:

Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính với hàm

lượng của nó có tỉ lệ vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ khác.

Lactobacillus caesi: Đây là những trực khuẩn rất ngắn (1.15µm×

0.5µm×1.0µm) gây lên men chua sữa tự nhiên. Hô hấp yếm khí tùy tiện. Lên

men tốt glucoza, maltoza, lactoza tạo trong môi trường 0,8- 1% acis lactic. Ở

điều kiện bình thường gây chua sữa trong 10- 12 giờ. Nguồn Nito cho vi khuẩn

này cần cung cấp là pepton. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là 10 oC, tối

ưu là 35oC và cao nhất là 45oC. Chúng thủy phân casein và gelatin rất yếu.

Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phẩm được tạo thành từ quá trình

chuyển hóa đường gồm: acid lactic, acid acetic, etanol và khí CO2… hàm lượng

acid lactic không cao hơn nhiều so với các sản phẩm còn lại.

Vi khuẩn Leuconostoc: có hình cầu, trong môi trường acid chúng trở nên

dài và nhọn ra, lên men đường tạo chất thơm như acety, acetoin. Điển hình là

Leuconostoc citrovoum dùng để chế men trong sản xuất bơ. Leuconstoc

dextracicum kháng nhiệt sản sinh dextran keo từ một số đường.

Trong một số sản phẩm từ sữa như phô mai, bơ, yoghurt người ta sử dụng

vi khuẩn lactic để thực hiện một số chuyển hoá cần thiết . Giống vi khuẩn lactic

trong sản suất công nghiệp là những canh trường VSV thuần khiết được nhân lên

qua nhiều các từ 1 tế bào ban đầu đã qua tuyển chọn. Còn các vi khuẩn lactic có

mặt trong sữa tươi sau khi vắt được xem là VSV tạp nhiễm. Chúng sẽ tạo ra

những chuyển hoá ngoài ý muốn của nhà sản xuất trong quá trình bảo quản sữa

trước khi chế biến.( Giảm pH, đông tụ casein, xuất hiện các hợp chất mới trong

sữa: etanol, acid acetic,…làm thay đổi thành phần và giá trị cảm quan của sữa.)

Các vi khuẩn lactic nhiễm vào sữa thuộc nhiều nhóm khác nhau như:

Streptococus, lactoccus, lactobacillus, leuconostoc, Bifidobacterium…chúng

gồm các nhóm vi khuẩn lên men đồng hình lẫn dị hình. Khi thanh trùng ở 80oC,

hầu hết các vi khuẩn lactic nhiễm trong sữa bị tiêu diệt.

Các trực khuẩn lactic: là tác nhân của quá trình chế biến sữa chua,

phomat, ủ lên men thức ăn gia súc. Bao gồm Lactobacterium bulgarium tích tụ

đến 3,2% acid lactic, 40- 45oC, gây đông tụ sữa sau 12h. Lactobacterium lactic

phát triển ở nhiệt độ 22- 50oC, ngoài ra còn có hai trực khuẩn xếp chuỗi là

Lactobacterium casei có thể phát triển ở nồng độ muối cao 5,5% và

Lactobacterium plantaraum. Cả hai có tác dụng trong quá trình ủ phomat.

Betabacterium Causasicum, Betabacterium breve. Hai loại này khi phát triển

trong sữa có độ acid thấp, không tạo được những cụm đông.

1.2. Vi khuẩn coliform:

Nó được tìm thấy trong đường ruột hệ tiêu hóa động vật và trong phân

người ta cũng tìm thấy đất, nước hoặc thực vật nhiễm phân có chứa Coliform.

Coliform thuộc nhóm vi khuẩn Gram (-), kị khí tuỳ tiện, nhiệt độ sinh trưởng tối

ưu: 30 ÷ 44oC.

Trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hoá đường lactose tạo axit lactic

và các hợp chất hữu cơ khác, khí CO2 , H2… Chúng làm phân giải protein trong

sữa tươi tạo ra các sản phẩm khác làm cho sữa có mùi khó chịu. Ở 75 oC trong

khoảng 20 giây vi khuẩn Colifrom sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn.

1.3. Vi khuẩn sinh acid butyric (Clostridium)

Được tìm thấy trong đất, trên thực vật, trong phân… Do đó, chúng dễ bị

nhiễm vào sữa. Là vi khuẩn Gram (+) thuộc nhóm kị khí bắt buộc, có khả năng

sinh bào tử. Nhiệt độ sinh trưởng tối thích là 37oC. Tế bào sinh dưỡng hình que,

tuy nhiên do nội bào tử (endospore) có kích thước lớn hơn chiều ngang của tế

bào sinh dưỡng nên tế bào chứa bào tử thường có dạng hình thoi hoặc dùi trống.

Vi khuẩn Clostrudium chuyển hoá đường trong sữa thành nhiều sản phẩm

khác nhau như các axit hơi, acid butyric, butalnol, etalnol,…làm sữa có mùi khó

chịu, làm thay đổi thành phần hoá học của sữa và giá trị cảm quan của sữa trong

quá trình bảo quản.

Các bào tử Clostridium khá bền với nhiệt độ. Ví dụ như Clostridium

sporogenes có giá trị D115o

C = 3,2 phút và D121oC= 1,2 phút (D là thời gian tiệt

trùng cần thiết ở nhiệt độ xác định → Tổng số tế bào Clostridium trong sữa giảm

đi 10 lần.

Như vậy, quá trình thanh trùng sữa không thể tiêu diệt được hoàn toàn các

bào tử Clostridium chịu nhiệt. Khi đó, ta phải dùng các giải pháp kỹ thuật như vi

lọc, ly tâm hoặc sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chế Clostridium.

1.4. Vi khuẩn propionic (giống propionicbacterium)

Được tìm thấy trong dạ cỏ và đường ruột của nhóm nhai lại, trong đất…

Chúng có hình cầu, xếp thành đôi trong hoặc chuỗi, Gram(+)thuộc nhóm kị khí

không bắt buộc. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 30oC.

Vi khuẩn Propionic chuyển hoá đường thành axit propionic, axit acetic,

khí CO2 … làm hư hỏng chất lượng sữa , nhiệt độ phát triển thích hợp là 30-35 oC có khả năng sinh vitamin. Tuy nhiên, trong công nghiệp sản suất một số loại

phômai như Emmenthal, Gruye`ne,… Người ta sử dụng canh trường

Propionicbacterium thuần khiết để tạo ra cấu trúc lỗ hỏng (mắt phômai) và

hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt

khi thanh trùng sữa ở 75oC trong thời gian 20 giây.

1.5. Vi khuẩn gây thối:

Đó là các vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong

môi trường sữa, không gây lên men đường sữa, là vi khuẩn sinh bào tử, có khả

năng sinh ezym protease xúc tác quá trình thuỷ phân protein tạo ra các sản phẩm

polypeptit, peptit, acid amin. Các acid amin tiếp tục bị phân huỷ tạo NH3, H2S …

làm cho sữa có mùi khó chịu.

Các giống vi khuẩn thường gặp trong sữa là: Pseudomonas,

Brevibacterium, Achoromobactre, Micrococcus… Chúng có dạng hình cầu hoặc

hình gậy thuộc nhóm kỵ khí lẫn hiếu khí. Trong tự nhiên, các vi khuẩn này tìm

thấy trong phân, trong nước hoặc thức ăn gia súc… Đáng chú ý hơn cả là loài

Pseudomonas fluorescens. Các enzyme protease và các lipase được sinh bởi loài

này rất bền nhiệt. Chúng là nguyên nhân chính gây nên quá trình phân giải

protein (proteolysis) và lipid (lipolysic) nhanh chóng làm hư hỏng chất lượng

sữa.

Ngoài hai quá trình thủy phân nói trên, một số vi khuẩn tạo khí (CO2,

H2…) sinh tổng hợp các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ protein.

Một số vi khuẩn khác có thể sinh được protease có chức năng xúc tác tương tự

như remin làm xuất hiện sự đông tụ casein trong sữa.

1.6. Các vi khuẩn sinh hương:

Gồm nhóm vi khuẩn trong quá trình hoạt động có khả năng tạo trong sữa

các axit bay hơi như axit acetic, axit propyonic và nhiều chất thơm (diacetin, các

ete). Các vi khuẩn sinh hương gồm có Streptococcus citrovorus phát triển ở nhiệt

độ thích hợp là 30oC. Streptococcus paracitrovorus và Streptococcus dicetalactis

nhiệt độ thích hợp để phát triển là 35oC có khả năng tạo diacetin cho sản phẩm

có mùi dễ chịu. Các vi khuẩn này gây đông tụ sữa sau 16 – 18 giờ.

1.7. Các vi khuẩn gây đắng:

(Streptococcus liquefaciens): nhiệt độ thích hợp 30oC, có khả năng tạo các

axit, tạo enzym đông tụ sữa. Enzym và axit này tác dụng đồng thời lên protêin

của sữa làm cho sữa đặc lại thành cục và độ axit giảm, loại này phát triển trong

sữa gây ra quá trình pepton hoá do đó tạo vị đắng khó chịu cho sản phẩm.

2.2. Eucaryote

Nhóm VSV eukaryote có nhân hoàn chỉnh. Nằm trong tế bào chất, nhân

được bao bọc bởi màng nhân, bên trong là các nhiễm sắc thể lưu giữ thông tin di

truyền. Hai đại diện của nhóm thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và

nấm sợi.

2.1. Nấm men (yeast):

Là những cơ thể đơn bào có hình cầu, oval, hoặc hình trứng…Nấm men

được tìm thấy trong tự nhiên; trên thực vật, trong nước, đất…Một số loài nấm

men thường gặp trong sữa như: Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces

marxianus, Debaromyces hanseni, Torulosis lactic condersi… Nhiều loài nấm

men thuộc nhóm kỵ khí tùy tiện.

Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất.

Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong

quá trình bảo quản sữa.

Ở một số địa phương nấm men được sử dụng trong công nghệ sản xuất các

sản phẩm lên men truyền thống sữa. Như ở cộng hòa Liên bang Nga, Kefir là sản

phẩm lên men từ sữa bởi hệ VSV gồm vi khuẩn lactic và nấm men. Các sản

phẩm chính từ quá trình lên men như: etanol acid lactic, CO2 … tạo vị chua và

nồng đặc trưng cho Kefir.

Sự sinh sản của nấm men:

Nấm men có thể sinh sản bằng phương phát hữu tính (sexual reproduction)

hoặc vô tính.

Trong nhóm phương pháp sinh sản vô tính, nấm men tạo ra các tế bào mới

theo kiểu nảy chồi hoặc phân đôi. Trong quá trình nảy chồi, đầu tiên trên tế bào

nấm men sẽ xuất hiện một chồi nhỏ. Tiếp theo là quá trình nhân đôi của nhân và

tổng hợp thêm các cơ quan con trong tế bào. Chồi sẽ từ từ lớn lên và khi đã chứa

đủ các cơ quan cần thiết, chồi tách khỏi tế bào mẹ và tồn tại độc lập, quá trình

nảy chồi có thể thực hiện cùng một lúc tại nhiều vị trí khác nhau trên thành tế

bào mẹ. Khi đó, nấm men sẽ có hình chum, tế bào kết dính lại với nhau hoặc

hình sợi giả ( Pseudomycellium)

Trong nhóm phương pháp sinh sản hữu tính, thông thường hai tế bào nấm

men sẽ tiếp hợp nhau tạo điều kiện cho sự tiếp hợp giữa hai nhân. Tiếp theo là sự

phân chia vật chất di truyền trong nhân và tạo thành các bào tử, mỗi tế bào sẽ

mang thông tin di truyền từ hai bào tử ban đầu. Sau này là quá trình giải phóng

bào tử và sự chuyển hóa chúng về lại trạng thái tế bào sinh dưỡng. Các tế bào

sinh dưỡng này có thể sẽ tiếp tục sinh sản theo phương pháp sinh sản hữu tính

hay vô tính.

2.2. Nấm sợi (moulds)

Có dạng hình sợi, phân nhánh. Trong tự nhiên nấm sợi được tìm thấy

trong nhiều loại thực phẩm, quần áo, sách vở,…Trên một số vật liệu vô cơ dính

bụi như thấu kính, máy ảnh, ống nhòm… nấm sợi vẫn có thể phát triển, sinh

acid và làm mờ các vật liệu này. Hầu hết các nấm sợi thuộc nhóm hiếu khí bắt

buộc, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 20- 30oC.

Dưới đây là một số loài nấm sợi thường nhiễm vào sữa: Penicillium

camembertii, P. casei, Geotrichum candidum, Rhizopus stolonifer…

Trong số các nấm sợi nói trên, vài loài thuộc nhóm Penicillium được sử

dụng trong một số loại phô mai. Việc nhiễm nấm sợi vào gây nhiều khó khăn

trong công nghệ chế biến sữa, đặc biệt là trong sản suất phô mai và ảnh hưởng

xấu tới chất lượng sản phẩm.

Tuy nhiên, khác với nhóm vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt, hầu hết các loài

nấm men và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 75oC trong

thời gian từ 10- 15s. Vấn đề quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt về vệ sinh

an toàn để tránh hiện tượng tái nhiễm VSV vào sữa sau khi đã qua thanh trùng.

Hình thức sinh sản của nấm sợi:

Chúng thường sinh sản theo phương pháp vô tính bằng cách tạo ra bào tử.

Sự phát triển của hệ nấm sợi kéo theo việc tổng hợp các bào tử nấm sợi với số

lượng lớn. Các bào tử này có thể tồn tại trong các điều kiện không thuận lợi về

nhiệt độ, độ ẩm… gặp điều kiện thích hợp chúng sẽ phát triển thành các hệ nấm

sợi mới.

Một số nấm sợi có thể sinh sản theo phương pháp hữu tính thông qua sự

kết hợp và trao đổi vật chất di truyền giữa các sợi nấm.

Như vậy, sự sinh trưởng và sự trao đổi chất của hệ VSV có trong sữa là

những quá trình sinh học quan trọng trong bảo quản sữa tươi. Sự sinh trưởng của

VSV sẽ làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa học các tính chất cảm quan của sữa

(màu sắc, mùi vị…) để hạn chế những biến đổi sinh học trong quá trình bảo quản

sữa ta cần sử dụng 3 biện pháp kết hợp dưới đây:

Đảm bảo các điều kiện vệ sinh trong giai đoạn vắt và vận chuyển sữa từ

nơi thu hoạch về nhà máy chế biến, nhằm giảm đến mức tối đa hàm lượng VSV

ban đầu có trong sữa.

Tại nhà máy, nếu sữa tươi chưa đưa vào chế biến ngay thì có thể tiến hành

thanh trùng sữa (nhiệt độ 63oC, thời gian 15s).

Quá trình bảo quản sữa từ sau khi vắt đến trước khi chế biến phải được

thực hiện trong điều kiện nghiêm ngặt: nhiệt độ sữa không lớn 4oC, tránh sự

khuấy trộn và sự có mặt của oxy trong sữa.

Theo Mahieu H (1985), nếu hàm lượng VSV trong sữa tươi không lớn hơn

10.000 tế bào/ml, quá trình bảo quản sữa ở 4oC có thể kéo dài trong ba ngày mà

không có những thay đổi đáng kể về chất lượng sữa. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng,

sau ba ngày bảo quản sữa cho dù ở nhiệt độ thấp, tổng hàm lượng VSV trong sữa

có thể tăng đến 1.000.000 tế bào/ml. Khi đó, những biến đổi làm hư hỏng chất

lượng sữa do VSV sẽ diễn ra với tốc độ nhanh hơn.

Nếu hàm lượng VSV trong sữa tươi sau khi vắt lên đến 50.000 tế bào/ml,

quá trình bảo quản sữa ở 4oC chỉ có thể kéo dài trong hai ngày. Sau hai ngày,

lượng VSV trong sữa sẽ tăng lên 1.000.000 tế bào/ml.