v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN iv
MỤC LỤC v
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ix
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT x
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Tổng quan về pho mát 3
1.1.1. Pho mát 3
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ pho mát trên thế giới và Việt Nam 4
1.1.3. Công nghệ sản xuất pho mát 6
1.1.4. Các quá trình chuyển hóa của vi khuẩn lactic trong sản xuất pho mát 8
1.1.4.1. Quá trình chuyển hóa lactose 9
1.1.4.2. Quá trình chuyển hóa axit lactic 10
1.1.4.3. Quá trình chuyển hóa citrate 11
1.1.4.4. Quá trình phân giải lipit và chuyển hóa axit béo 14
1.1.4.5. Quá trình phân giải protein 16
1.2. Giống khởi động cho sản xuất pho mát 19
1.2.1. Các nhóm vi khuẩn lactic khởi động trong công nghiệp sản xuất pho mát
19
1.2.1.1. Các chủng vi khuẩn lactic ưa ấm 20
1.2.1.2. Các chủng vi khuẩn lactic ưa nhiệt 21
1.2.1.3. Các chủng khởi động “thủ công” 22
1.2.2. Chức năng cần thiết của giống khởi động công nghiệp 23
1.2.2.1. Sản xuất axit 23
1.2.2.2. Tổng hợp enzym phân giải protein 23
1.2.2.3. Tổng hợp exopolysaccharide 24

2.4.15. Tách hợp chất dễ bay hơi bằng phương pháp chưng cất 41
vii

Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 42
3.1. Nghiên cứu đặc điểm của giống khởi động cho sản xuất pho mát 42
3.1.1. Khả năng đông tụ sữa 43
3.1.2. Phổ nhiệt độ sinh trưởng 45
3.1.3. Kiểu lên men lactic 46
3.1.4. Khả năng chuyển hóa citrate 47
3.1.5. Khả năng tổng hợp exopolysaccharide 49
3.1.6. Hoạt tính protease ngoại bào 50
3.1.7. Khả năng tổng hợp enzym X – prolyl – dipeptidyl aminopeptidase 51
3.1.8. Khả năng tạo hương thơm của các chủng vi khuẩn lactic trên mẫu pho
mát tươi 52
3.1.9. Hoạt tính chống oxy hóa 52
3.2. Hồ sơ bộ chủng giống tuyển chọn 54
3.2.1. Định tên chủng 54
3.2.2. Khả năng sử dụng các nguồn đường 55
3.2.3. Phổ hoạt tính enzym 58
3.3. Phối trộn 2 chủng M11 và T21 60
3.3.1. Thời gian đông tụ và đặc tính của sữa lên men bởi hỗn hợp chủng M11
và T21 60
3.3.2. Khả năng tạo các hợp chất dễ bay hơi của hỗn hợp chủng M11 và T21
trong lên men sữa 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65
PHỤ LỤC 73


ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sản lượng pho mát trên thế giới giai đoạn 2000 – 2010 5
Hình 1.2: Tỉ trọng kim ngạch nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa 6
của Việt Nam, năm 2009 6
Hình 1.3: Sơ đồ sản xuất pho mát Cheddar (a) và Emmental (b) 8
Hình 1.4: Các con đường lên men hexose (glucose) chính ở vi khuẩn lactic 9
Hình 1.5: Các con đường chuyển hóa lactate trong giai đoạn ủ chín pho mát 10
Hình 1.6: Các con đường chuyển hóa citrate của các chủng Cit
+
thuộc Lactococcus
và Leuconostoc sp. 12
Hình 1.7: Con đường tiềm năng tổng hợp succinate của các chủng Lactobacillus 13
Hình 1.8: Các con đường chuyển hóa axit béo tự do 15
Hình 1.9: Khái quát các con đường chuyển hóa protein tạo hương ở các sản phẩm
sữa lên men 18
Hình 1.10: Vị trí của polysaccharide được tổng hợp bởi các vi khuẩn Gram (+) và
Gram (-) trên tế bào 25
Hình 3.1: Khả năng đông tụ sữa của VNC1 và T21 sau 24 giờ 45
Hình 3.2: Khả năng sử dụng citrate 48
Hình 3.3: Hoạt tính phân giải casein của các vi khuẩn lactic 51
Hình 3.4 : Hình thái tế bào hai chủng T21 và M11 54
Hình 3.5: Khả năng sử dụng các nguồn đường của chủng M11 và T21 sau 48h 57
Hình 3.6: Hoạt tính enzym dịch nội bào của chủng M11 và T21 60

TCA cycle Tricarboxylic acid cycle
WHO Tổ chức Y tế Thế giới 1

LỜI MỞ ĐẦU

Pho mát là một thực phẩm giàu dinh dưỡng, có hàm lượng protein cao với đầy
đủ các axit amin không thay thế, chứa nhiều vitamin như: Vitamin A, riboflavin,
vitamin B, vitamin D và các chất khoáng: kẽm, photpho, canxi. Pho mát cũng mang
lại nhiều lợi ích về sức khỏe như: Bảo vệ răng, chống loãng xương, ngăn ngừa ung
thư.
Theo thống kê của FAO, sản lượng pho mát trên toàn thế giới liên tục tăng qua
các năm. Năm 2013, sản lượng pho mát đạt khoảng 20 triệu tấn/năm. Trong đó, sản
xuất và tiêu thụ sản phẩm này chỉ tập trung ở các nước phát triển. Ở Việt Nam, hầu
hết pho mát được nhập khẩu và mức tiêu thụ còn khiêm tốn: kim ngạch nhập khẩu
pho mát chỉ đạt 24,04 triệu USD (năm 2008), chiếm khoảng 7% tổng kim ngạch
nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa. Một trong những nguyên nhân là do sản
phẩm chưa hợp với thị hiếu của người Việt Nam và giá thành cao. Tuy nhiên, cùng
với đà tăng trưởng kinh tế thì nhu cầu về các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng, tốt
cho sức khỏe như pho mát sẽ tăng cao. Năm 2009, mức tiêu thụ sữa và các sản
phẩm từ sữa bình quân đầu người đang ở mức rất thấp 11,2 kg/người/năm so với
mức bình quân 62 kg/người/năm của Châu Á, 96 kg/người/năm của thế giới và 248
kg/người/năm ở các nước phát triển. Như vậy có thể thấy nhu cầu về sữa và các sản
phẩm từ sữa trong đó có pho mát ở Việt Nam còn rất lớn.
Vi khuẩn lactic được coi là vi sinh vật an toàn và đã được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực sản xuất và bảo quản thực phẩm. Trong ngành công nghiệp sản
xuất pho mát, các vi khuẩn lactic với vai trò là giống khởi động được sử dụng nhằm
tạo lập các đặc điểm đặc trưng về cảm quan, cấu trúc và dinh dưỡng cho sản phẩm.

sữa bò, cừu, dê , nhưng chủ yếu là từ sữa bò. Pho mát là một thực phẩm có nguồn
gốc lâu đời, được cho là bắt nguồn từ khu vực nằm giữa hai con sông Tigris và
Euphrates, nay là Iraq, cách đây khoảng 8000 năm [26, 59].
Pho mát là một thực phẩm giàu dinh dưỡng, có hàm lượng protein, chất béo
tương đối cao, ở dạng dễ hấp thu, có đầy đủ các axit amin không thay thế, các
vitamin và chất khoáng [9, 58].
Theo định nghĩa của FAO/WHO, pho mát là sản phẩm rắn hoặc bán rắn, ở
dạng tươi hoặc đã qua ủ chín, thu được bằng cách làm đông tụ sữa hoặc các nguyên
liệu từ sữa: sữa gầy, sữa tách béo, cream, whey cream, nhờ hoạt động của enzym
rennet hoặc các tác nhân đông tụ thích hợp khác và làm tách một phần nước khỏi
quện sữa đông [62].
Pho mát có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: tác nhân đông tụ
casein, độ ẩm, loại vi sinh vật tham gia vào quá trình ủ chín hay dựa vào cấu trúc
của pho mát. Phân loại theo độ ẩm, pho mát được chia các loại như sau:
Bảng 1.1: Phân loại pho mát theo độ ẩm [66]
Loại pho mát

Độ ẩm, % Sản phẩm
Pho mát mềm 55- 80
Pho mát tươi, không ủ chín: Cottage, Ricotta,
Quarg, Mozzarella
Pho mát ủ chín bề mặt bằng nấm mốc: Brie,
Camembert
Pho mát bán
rắn
41 - 55
Pho mát có quá trình ủ chín: Limburger,
Gorgonzola, Roquefort
Pho mát rắn 20 - 40
Pho mát ủ chín có cấu trúc mắt: Emmental

triển, tập trung nhiều ở khu vực châu Âu và bắc Mỹ. Tuy nhiên, các số liệu thống kê
cũng cho thấy lượng pho mát tiêu thụ được cho đã tăng ở hầu hết các nước.

5 Hình 1.1: Sản lượng pho mát trên thế giới giai đoạn 2000 – 2010 [28]
Ở Việt Nam, tính đến năm 2009, mức tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa bình
quân đầu người là 11,2 kg/người/năm thấp hơn nhiều so với mức bình quân của
Châu Á (62 kg/người/năm) và của thế giới (96 kg/người/năm) [4]. Tuy nhiên, cùng
với việc thu nhập bình quân đầu người đang tăng lên hàng năm và thói quen tiêu thụ
sữa được hình thành thì thị trường sữa Việt Nam có tiềm năng tăng trưởng khá tốt
trong tương lai. Theo thống kê của Tổng cục hải quan, kim ngạch nhập khẩu sữa và
các sản phẩm từ sữa của 11 tháng đầu năm 2009 chỉ đạt 287,14 triệu USD, giảm
28,92% so với cùng kì năm 2007 nhưng tới năm 2013, con số này đã tăng lên 839,4
triệu USD, tăng 25% so với cùng kỳ năm 2012 (673,8 triệu USD) [78].
Hiện nay, các sản phẩm pho mát: Chedda, Gouda, Emmental, Pasmesan,
Mozzarella, Edam đã được nhập khẩu vào Việt Nam nhưng mức tiêu thụ chưa cao.
Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng các sản phẩm sạch và có giá trị dinh dưỡng cao ngày
Triệu tấn
6

càng tăng nên các sản phẩm như pho mát sẽ có nhiều triển vọng. Năm 2008, kim
ngạch nhập khẩu pho mát đạt 24,04 triệu USD, tăng 7,33 triệu USD so với năm
2007. Năm 2009, kim ngạch nhập khẩu pho mát 11 tháng đầu năm chiếm 7,23%
tổng kim ngạch nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa [6]. Đến nay, pho mát đã trở
thành loại thực phẩm khá quen thuộc ở các thành phố lớn. Đánh giá được nhu cầu
về pho mát sẽ tăng trưởng ở Việt Nam, đặc biệt là loại pho mát chế biến hợp với
khẩu vị và sở thích của người Việt Nam, các công ty chế biến sữa quy mô vừa và
nhỏ như công ty Cổ phần Sữa Ba Vì đang chuẩn bị tham gia vào lĩnh vực sản xuất

lactis; ở pho mát Emmental là các vi khuẩn ưa nhiệt và có thể có các vi khuẩn
propionic; các pho mát sử dụng sữa chưa thanh trùng thì hệ vi sinh vật sẵn có trong sữa
được xem như là giống khởi động.
- Tách nước khỏi quện sữa: Giai đoạn này gồm các bước cắt quện sữa, gia nhiệt
nhằm làm đẩy nhanh quá trình tách nước. Ở mỗi loại pho mát, thời gian và nhiệt độ gia
nhiệt quện sữa là khác nhau: Ở pho mát Cheddar quện sữa được gia nhiệt tới 37 –
39
o
C, pho mát Parmigiano – Reggiano, Emmental nhiệt độ gia nhiệt lên tới 53 – 55
o
C.
- Tạo hình và muối: Sau khi tách nước, quện sữa có thể được xay nhỏ, bổ sung
thêm muối và ép, tạo khuôn hoặc được ép thành khuôn trước, sau đó bổ sung muối
bằng cách ngâm trong bể muối từ 1 -2 ngày. Kết thúc quá trình này, thu được pho mát
tươi và sử dụng được.
- Ủ chín: Pho mát tươi có thời hạn sử dụng ngắn (1 – 2 tuần). Để kéo dài thời gian
sử dụng cũng như tạo cảm quan về hương vị, các loại pho mát thường được ủ chín. Nhiệt
độ ủ chín thường 4 – 12
o
C, tùy từng pho mát mà thời gian ủ chín có thể từ 1 – 2 tháng
(Emmental), 2 – 3 tháng (Gouda) hoặc tới 2 năm (Parmigiano – Reggiano).
8 Hình 1.3: Sơ đồ sản xuất pho mát Cheddar (a) và Emmental (b) [59]
1.1.4. Các quá trình chuyển hóa của vi khuẩn lactic trong sản xuất pho mát
Quá trình sản xuất pho mát đòi hỏi phải có vi khuẩn lactic (LAB). Chúng có
thể được chủ động bổ sung vào sữa hoặc sử dụng ngay những vi khuẩn có mặt trong
sữa tươi.
Vi khuẩn lactic đã được sử dụng trên toàn thế giới, đóng vai trò quan trọng

Lactate cũng là một chất thơm của pho mát. Ở một số pho mát Thụy Sĩ,
lactate là nguồn cơ chất chính cho vi khuẩn propionic Propionibacterium sp. sinh
trưởng. Chúng chuyển hóa lactate thành axit propionic (cũng là hợp chất thơm) và
CO
2
– tạo ra cấu trúc mắt của pho mát [60]. Ngoài ra, lactate có thể bị oxy hóa theo
các con đường khác nhau, tổng hợp nên các hợp chất thơm khác như acetate,
ethanol, formate ở giai đoạn ủ chín. Tuy nhiên, mức độ oxy hóa này phụ thuộc vào
hệ vi sinh vật và sự sẵn có oxy trong pho mát. Một số chủng lactobacili và
pediococci phân lập từ pho mát Cheddar có khả năng oxy hóa lactate thành acetate
và CO
2
trong điều kiện hiếu khí ở phòng thí nghiệm và hệ thống oxy hóa này được
cho là cũng xảy ra dưới những điều kiện ủ chín của pho mát Cheddar. Khi có mặt
của oxy, một vài chủng pediococci có thể oxy hóa lactate thành formate và acetate.
Sự có sẵn oxy không chỉ phụ thuộc vào kích thước khối pho mát mà còn do tính
thấm oxy của vật liệu bao gói quy định. Ở các loại pho mát có màng bọc, quá trình
oxy hóa lactate xảy ra rất hạn chế do lượng oxy sẵn có thấp [61].

Hình 1.5: Các con đường chuyển hóa lactate trong giai đoạn ủ chín pho mát [59,61]
1) Sự raxemic hóa; 2) Chuyển hóa bởi Propionibacterium freudenreichii ở pho mát Thụy
Sĩ; 3) Quá trình oxi hóa lactate; 4) Chuyển hóa thành formate, ethanol và acetate; 5)
Chuyển hóa kị khí lactate thành butyrate và H
2
.
11

Ở một số loại pho mát rắn, quá trình đường phân có thể tạo ra một số sản
phẩm không mong muốn trong giai đoạn ủ chín. Dưới điều kiện kị khí, Clostridium
tyrobutyricum chuyển hóa lactate thành butyrate và khí H

và Leuconostoc sp. [59, 61]
Các chủng Cit
+
không sử dụng citrate như là nguồn năng lượng nhưng chúng
nhanh chóng chuyển hóa citrate khi có mặt của lactose và một số loại đường khác
theo các con đường như hình 1.6. Sản phẩm của quá trình chuyển hóa là CO
2
,
diacetyl, acetate, acetoin và có thể có 2,3 – butanediol. CO
2
đóng vai trò chính trong
việc tạo nên cấu trúc “mắt” của một số pho mát Hà Lan. Diacetyl là một hợp chất
thơm quan trọng của pho mát, nhưng các phản ứng dẫn đến sự tổng hợp diacetyl thì
chưa được nghiên cứu sâu. Diacetyl có thể được tổng hợp trực tiếp từ acetaldehyde
13

– thiamine pyrophosphate (Acetaldehyde TPP) và acetyl – CoA nhưng enzym
diacetyl synthase chưa được nhận dạng một cách rõ ràng ở LAB hoặc có thể được
tổng hợp từ quá trình oxy hóa α – acetolactate [56]. Diacetyl thường được tổng hợp
với một lượng rất nhỏ (<0,11 mmol) trong khi đó lượng acetoin sinh ra cao hơn 10
– 50 lần [59].
Một số loài Lactobacillus có khả năng sử dụng citrate để tổng hợp succinate
(hình 1.7). Succinate là một axit hữu cơ, có vị cay mặn, là một trong 15 hợp chất cần
thiết tạo nên hương vị của pho mát. Ở pho mát Emmental, hàm lượng succinate được
công bố là 0,8 – 1,4 g/kg [25]. Ở pho mát Cheddar, một số loài Lactobacillus tổng
hợp succinate thông qua chu trình tricacboxilic acid dạng rút gọn (chu trình TCA)
[42]. Ở pho mát Thụy Sĩ, succinate được các vi khuẩn propionic tổng hợp từ quá trình
dị hóa axit aspartic. Các chủng này không phải đóng vai trò là chủng khởi động.

Hình 1.7: Con đường tiềm năng tổng hợp succinate của các chủng Lactobacillus [25]

diglyceride. Chất béo trong sữa của các động vật nhai lại chứa lượng lớn các chuỗi
axit béo ngắn và trung bình, khi bị thủy phân chúng đóng góp đáng kể vào việc tạo
hương của nhiều loại pho mát. Các axit béo tự do có thể phản ứng với ethanol hoặc
các nhóm chứa gốc lưu huỳnh tạo ra các ester hoặc thioester (hình 1.8). Có tới 14
loại ester khác nhau được tìm thấy trong pho mát Emmental, và ester cũng được cho
là góp phần vào hương thơm ở pho mát Parmigiano – Reggiano. Các ester phổ biến
nhất trong số 38 ester được tìm thấy trong pho mát Parmigiano – Reggiano bao
gồm: ethyl butanoate, ethyl hexanoate, ethyl acetate, ethyl octanoate, ethyl
decanoate và methyl hexanoate [42, 60].
16

1.1.4.5. Quá trình phân giải protein
Phân giải protein là quá trình phức tạp nhất và có thể là quan trọng nhất trong số
các sự kiện sinh hóa diễn ra ở giai đoạn ủ chín pho mát. Quá trình này ảnh hưởng đến
sự hình thành hương vị của pho mát theo nhiều hướng khác nhau. Một vài chuỗi
peptit ngắn, axit amin tạo hương vị và có thể là cả vị không mong muốn (như vị
đắng) cho pho mát (bảng 1.2). Sự phân giải casein làm thay đổi cấu trúc pho mát (làm
mềm) tạo điều kiện để giải phóng các hợp chất có vị trong khi nhai. Ngoài ra, quá
trình này còn là nguồn cung cấp cơ chất (axit amin) cho một loạt các quá trình dị hóa
diễn ra sau đó như: sự khử amin, khử cacboxyl, chuyển amin, khử lưu huỳnh [59].
Bảng 1.2: Mô tả vị và ngưỡng giá trị của vị của một số axit amin của pho mát
Cheddar (ủ chín 6 tháng) [60]
Axit
amin
Q
(cal/mol)

Ngưỡng vị
(mg/100mL)


axit amin thường là tăng lên trong quá trình chín, ngoại trừ arginine [63].
Mặc dù một số peptit, axit amin có hương vị đặc trưng như vị đắng, ngọt, malt
nhưng nhìn chung chúng chỉ tạo nên hương vị cơ bản của pho mát. Việc tác động
nhằm làm tăng quá mức hoạt tính của một vài enzym phân giải protein, cũng như
việc thêm các axit amin vào pho mát hầu như không ảnh hưởng tích cực đến hương
vị của sản phẩm. Sự phân giải protein một cách không cân đối có thể dẫn tới sự dư
thừa các peptit có vị đắng và do đó, làm giảm hương vị vốn có của pho mát [74].
18 Hình 1.9: Khái quát các con đường chuyển hóa protein tạo hương ở các sản phẩm
sữa lên men [70]
Trong tế bào, hầu hết axit amin bị chuyển hóa thành α – keto axit nhờ enzym
aminotransferase. Axit α – Keto là chất trung gian, có thể bị chuyển hóa thành axit
hydoroxy, aldehyde hay CoA – ester. Các phản ứng này hầu hết diễn ra nhờ enzym,
nhưng cũng có thể xảy ra sự chuyển đổi hóa học như sự hình thành benzaldehyde từ
axit phenypyruvic [65]. Các aldehyde có thể bị khử hydro hoặc hydro hóa để tạo
thành các chất tương ứng là alcohol và axit hữu cơ. Các hợp chất này là cơ chất cho
các enzym esterase và acyltransferase hoạt động, tạo ra các (thio) – ester. Một trong
những vai trò sinh học của sự phân giải axit amin là tổng hợp nên các tiền chất,
chẳng hạn như cần thiết cho sự tổng hợp sterol và các chuỗi axit béo có nhánh.
Con đường chuyển hóa axit amin quan trọng khác, được bắt đầu bởi enzym
lyase như: cystathionine β – lyase có khả năng xúc tác chuyển hóa methionine thành
Ngoại bào
Nội bào
Axit amin
Axit amin
19

methanethiol [23]; threonine aldolase, thuộc lớp enzym lyase khác, có thể chuyển

thermophilus và Propiani bacterium shermanii.
4 Provolone
Hỗn hợp các chủng Lactobacillus chịu nhiệt và
Streptococcus thermophilus