Những thú vị bất ngờ về quá trình lên men

Chu Văn An

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta tiếp xúc với rất nhiều sản phẩm lên men như bia, nước ép trái cây, sữa chua, đồ chua,… Đây đều là sản phẩm của quá trình lên men và tạo ra hương vị đặc trưng. Vậy quá trình lên men là gì? Hiện nay có bao nhiêu phương pháp lên men phổ biến? Ứng dụng của quá trình lên men trong đời sống.

1. Tổng quan về quá trình lên men

1.1. Quá trình lên men là gì?

Lên men là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra sinh khối hoặc kích thích hình thành các sản phẩm trao đổi chất. Chẳng hạn như việc chuyển hóa đường thành các sản phẩm như axit, khí hoặc rượu với sự có mặt của nấm men hoặc vi khuẩn. Điều này có thể xảy ra trong trường hợp lên men axit lactic trong tế bào cơ trong điều kiện thiếu oxy.

Len men được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men như sữa chua và phô mai. Ngoài ra, quá trình lên men còn được ứng dụng rộng rãi hơn trong việc tăng cường sự phát triển của vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy, giúp tích lũy các sản phẩm trao đổi chất có lợi cho con người. Lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến quá trình lên men được gọi là “zymology”.

1.2. Sự ra đời của quá trình lên men

Vào đầu thế kỷ 17, khi ông quan sát thấy bã rượu cũng có thể được sử dụng để lên men rượu vang, Johan Baptist van Helmont đã gọi chúng là “fermentum”. Thuật ngữ “lên men” có nguồn gốc từ tiếng Latin “fervere”, có nghĩa là “chín” và ban đầu được sử dụng để mô tả hoạt động của nấm men trong việc lên men chiết xuất trái cây hoặc chuyển hóa đường từ ngũ cốc.

Năm 1936, nhà khoa học Theodore Schwann phát hiện ra nguyên nhân gây ra quá trình lên men rượu là do các sinh vật đơn bào, cụ thể là nấm đường Saccharomyces.

Năm 1854, nhà sinh vật học người Pháp Louis Pasteur đã phát hiện ra mối quan hệ giữa quá trình lên men và nấm men. Ông kết luận vi sinh vật này đã sử dụng chất nền đường có sẵn trong nho để chuyển hóa thành rượu trong điều kiện môi trường kỵ khí. Ông gọi quá trình lên men là “cuộc sống không có không khí”.

Lên men rượu vang

Năm 1897, nhà hóa học người Đức Eduard Buechner đã khám phá thêm quá trình lên men. Ông chiết xuất một chất lỏng từ tế bào nấm men, chuyển hóa đường thành rượu mà không sử dụng men, và kết luận rằng sự chuyển đổi này mang tính chất hóa học chứ không phải sinh học. Thí nghiệm của Buechner được coi là bước khởi đầu của lĩnh vực hóa sinh và đã mang lại cho ông giải thưởng Nobel về hóa học năm 1907.

Lên men là một quá trình không có oxy, nghĩa là nó có thể xảy ra trong điều kiện thiếu oxy. Tuy nhiên, ngay cả khi có đủ oxy, tế bào nấm men thường thích lên men trong điều kiện hiếu khí nếu được cung cấp đủ đường.

2. Tổng hợp các loại len men được sử dụng phổ biến hiện nay

2.1. Lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa carbohydrate thành axit lactic nhờ hoạt động của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn lactic. Lên men lactic có hai hình thức chính là đồng hình và dị hình, cả hai đều diễn ra trong môi trường thiếu oxy.

Trong quá trình này, lactose sẽ được chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật thông qua các cơ chế đặc biệt. Đường này sau đó sẽ trải qua quá trình phân hủy và chuyển thành axit. Chủ yếu được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm như sữa chua, phô mai và bơ.

Sữa chua lên men

2.2. Lên men bằng etanol

Quá trình lên men ethanol xảy ra trong môi trường kỵ khí yếu, trong đó đường được chuyển hóa thành ethanol. Trong quá trình này xảy ra nhiều phản ứng khác nhau với sự tham gia của nhiều enzym khác nhau.

Quá trình biến đổi này diễn ra trong tế bào nấm men, ethanol và carbon dioxide được coi là “chất thải” mà chúng tạo ra trong quá trình tăng trưởng.

Quá trình lên men ethanol được áp dụng rộng rãi trong sản xuất đồ uống có cồn như bia, rượu và thậm chí cả bánh mì. Tuy nhiên, quá trình này có thể tạo ra một lượng đáng kể pectin, tiềm ẩn nguy cơ sức khỏe.

2.3. Lên men propionic

Lên men propionic là quá trình chuyển hóa axit lactic và muối lactate thành axit propionic dưới tác động của vi sinh vật. Ngoài axit propionic, nó còn tạo ra các sản phẩm phụ như axit axetic, axit cacbonic và nước.

Quá trình lên men propionic chủ yếu có sự tham gia của vi khuẩn Bacterium acidipropionic – một loại vi khuẩn tương tự như vi khuẩn lactic. Axit propionic hình thành trong quá trình này là chất lỏng có mùi đặc trưng, ​​không chỉ dùng làm chất bảo quản mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hương vị cho sản phẩm.

Do đó, quá trình lên men propionic không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các lỗ khí trong các sản phẩm như phô mai mà còn được sử dụng rộng rãi trong quá trình tổng hợp axit propionic và vitamin B12.

Lên men propionic đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các lỗ khí trong phô mai

3. Thực phẩm lên men có lợi và có hại gì?

Các enzyme vi sinh vật được sử dụng và sản xuất trong quá trình lên men được coi là chế phẩm sinh học. Nếu sử dụng sản phẩm lên men đúng cách, đúng liều lượng và đúng thời điểm sẽ rất có lợi cho sức khỏe. Một số thực phẩm lên men đơn giản, ngon miệng và tốt cho sức khỏe bao gồm:

– Kim chi, bắp cải muối, sữa chua: Hỗ trợ tiêu hóa, giảm cân, kiểm soát cholesterol.

Trái cây và rau quả lên men giúp hỗ trợ tiêu hóa

– Nước mắm, nước tương, phô mai: Nguồn thực phẩm lên men giàu protein, cung cấp axit amin cho cơ thể, giúp bổ sung dinh dưỡng và tăng cường hệ miễn dịch.

– Rượu, bia: Nếu sử dụng với liều lượng thích hợp sẽ mang lại lợi ích cho làn da và sức khỏe tổng thể.

Thực phẩm lên men có nhiều lợi ích cho cơ thể như cải thiện hương vị thực phẩm, kích thích vị giác nhưng chúng ta cũng cần chú ý đến những nguy cơ tiềm ẩn. Ví dụ, các thực phẩm muối như dưa chua, cà tím ngâm hay nước mắm thường chứa nhiều muối và có vị mặn, không tốt cho người bị huyết áp cao hoặc có vấn đề về tim. Đồng thời, thực phẩm trong quá trình bón phân, thu hoạch còn chứa nhiều chất hóa học, quá trình lên men không đủ có thể sinh ra nitrosamine – chất có thể gây ung thư cho người tiêu dùng.

Hơn nữa, việc để thực phẩm quá chua, có dấu hiệu ẩm mốc, nhớt nhớt có thể gây ngộ độc thực phẩm hoặc lên men không đúng cách, tạo điều kiện cho vi khuẩn có hại phát triển gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe.

Hy vọng với những kiến ​​thức được chia sẻ ở trên, Labvietchem hy vọng bạn đọc sẽ có những phương pháp phù hợp trong việc lựa chọn quy trình lên men thực phẩm.