Những thú vị bất ngờ về quá trình lên men

Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta đã tiếp xúc với rất nhiều các sản phẩm lên men như bia, nước hoa quả, sữa chua, dưa muối,... Đây đều là những sản phẩm tạo thành của quá trình lên men và tạo ra những hương vị đặc trưng. Vậy lên men là gì? Có bao nhiêu phương pháp lên men phổ biến hiện nay? Tính ứng dụng của lên men trong đời sống.

1. Tổng quan về quá trình lên men

1.1. Lên men là gì?

Lên men là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra sinh khối hoặc kích thích sự tạo thành các sản phẩm trao đổi chất. Chẳng hạn như việc chuyển đổi 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 dưới điều kiện thiếu oxi.

Len men được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men như sữa chua, phô mai. Ngoài ra, lên men còn được áp dụng rộng rãi hơn trong việc tăng cường sinh trưởng 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 sự lên men được gọi là "zymology".

1.2. Sự ra đời của lên men

Đầu thế kỷ 17, khi quan sát thấy cặn rượu vang cũng có thể sử dụng để lên men rượu,  Johan Baptist van Helmont  đã gọi chúng là "fermentum". Thuật ngữ "lên men" có nguồn gốc từ tiếng La Tinh "fervere," có nghĩa là "làm chín" và ban đầu được sử dụng để mô tả hoạt động của nấm men trong việc lên men các dịch chiết từ trái cây hoặc biến đổi đường từ ngũ cốc.

Năm 1936, nhà khoa học Theodore Schwann đã phát hiện ra nguyên nhân của 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 tìm ra mối liên quan giữa lên men và nấm men. Ông đưa ra kết luận loài vi sinh vật này đã dùng cơ chất là đường có sẵn trong nho để chuyển thành rượu vang trong điều kiện môi trường kỵ khí. Ông đã gọi sự lên men là “sự sống thiếu không khí”.

Lên men rượu vang

Vào năm 1897, nhà hóa học người Đức Eduard Buechner tìm hiểu sâu xa hơn về quá trình lên men. Ông đã thực hiện chiết xuất một chất lỏng từ các tế bào nấm men, chuyển hóa từ đường ra rượu mà không cần dùng đến nấm men với kết luận là sự chuyển hóa này có bản chất hóa học mà không phải sinh học. Thí nghiệm của Buechner được coi là sự khởi đầu của lĩnh vực sinh hóa và đã giành giải Nobel hóa học vào năm 1907.

Quá trình lên men là một quá trình không cần oxy, nghĩa là nó có thể xảy ra dưới điều kiện thiếu oxi. Tuy nhiên, ngay cả khi có đủ lượng oxy, các tế bào nấm men thường ưa thích quá trình lên men dưới điều kiện hiếu khí nếu có đủ đường cung cấp.

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

2.1. Lên men bằng lactic

Quá trình lên men lactic là sự biến đổi carbohydrate thành axit lactic do sự hoạt động của các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn lactic. Quá trình lên men lactic có hai dạng chính, đó là đồng hình và dị hình, cả hai đều diễn ra trong môi trường thiếu oxy.

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

Lên men sữa chua

2.2. Lên men bằng ethanol

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

Sự biến đổi này diễn ra trong tế bào của nấm men, ethanol cùng carbonic được coi là "chất thải" mà chúng sản xuất trong quá trình tăng trưởng.

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

2.3. Lên men propionic

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

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

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

Lên men propionic đóng vai trò quan trọng trong tạo lỗ thoáng khí phô mai

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

Các men vi sinh vật được sử dụng và sinh ra trong quá trình lên men đều được xem là lợi khuẩn. Nếu sử dụng các sản phẩm lên men có quy trình, đủ liều lượng và sử dụng đúng thời gian sẽ rất có lợi cho sức khỏe. Một số loại  thực phẩm lên men đơn giản, ngon và tốt cho sức khỏe như:

- Kim chi, bắp cải muối, sữa chua: Hỗ trợ quá trình tiêu hóa, giảm cân, kiểm soát lượng cholesterol.

Rau củ quả lên men góp phần 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 vang, bia: Nếu sử dụng ở liều lượng phù hợp sẽ mang lại lợi ích cho làn da và sức khỏe tổng thể.

Thực phẩm lên men mang nhiều lợi ích cho cơ thể như cải thiện hương vị món ăn và kích thích vị giác, tuy nhiên cũng cần phải chú ý đến những tiềm ẩn rủi ro. Chẳng hạn như các thực phẩm muối như dưa muối, cà muối hay nước mắm thường chứa nhiều muối và có hương vị mặn, không tốt những người cao huyết áp hoặc có các vấn đề về tim mạch. Đồng thời, các loại thực phẩm trong quá trình chăm bón và thu hoạch vẫn còn tồn sư nhiều chất hóa học học, quá trình lên men chưa đủ, có thể sinh ra nitrosamine - một chất có khả năng gây ung thư cho người tiêu dùng.

Hơn nữa, việc để thực phẩm quá chua, xuất hiện dấu hiệu mốc hoặc nhầy nhớt có thể gây ngộ độc thực phẩm hoặc việc lên men không đúng cách có thể tạo điều kiện cho sự phát triển của các vi khuẩn gây hại gây ra những ảnh hưởng xấu tới sức khỏe.

Hy vọng với những kiến thức chia sẻ ở trên, LabVIETCHEM mong rằng bạn đọc sẽ có phương pháp thích hợp trong lựa chọn quá trình lên men thực phẩm.