Lên men là gì? Khám phá nguồn gốc và các phương pháp lên men thông dụng nhất

Lên men, từ tiếng Latin 'fervere', có nghĩa là làm chín. Đây là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất sinh khối hoặc tạo ra các sản phẩm trao đổi chất như axit, khí, hoặc rượu. Lên men không chỉ thúc đẩy quá trình chuyển hóa đường mà còn giúp tăng sinh khối vi sinh vật và sản xuất các sản phẩm hữu ích cho con người. Lên men được phát hiện từ 7.000 năm trước Công Nguyên với dấu vết của rượu trong bình gốm, và đến năm 200 trước Công Nguyên, nhiều sản phẩm lên men như rau muối, phô mai đã được phát hiện. Đầu thế kỷ 19, Theodor Schwann đã phát hiện ra sự sinh sản của vi sinh vật đơn bào và việc sử dụng đường để tạo ra rượu. Năm 1853, Louis Pasteur đã nghiên cứu sâu về lên men vi sinh vật và thanh trùng, và từ những năm 60 của thế kỷ 20, công nghệ sinh học đã làm đa dạng hóa các chủng vi sinh vật và sản phẩm lên men. Quá trình nuôi cấy vi sinh vật bao gồm phân lập và tạo dòng để cung cấp năng lượng cần thiết cho lên men, trong khi việc tạo môi trường dinh dưỡng dựa trên nhu cầu của vi sinh vật nhằm cung cấp nguồn dinh dưỡng tối ưu.

Thanh trùng là quá trình loại bỏ các vi sinh vật có sẵn trong môi trường để tạo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh vật giống.

Lên men: Quy trình nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường được kiểm soát về pH, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian và hàm lượng oxy. Trong giai đoạn này, vi sinh vật sử dụng môi trường để trao đổi chất, từ đó phát triển về số lượng và kích thước, đồng thời sản xuất các sản phẩm trao đổi chất.

Thu hoạch sản phẩm: Đối với men sản xuất sản phẩm, thu được các dịch tiết trao đổi chất của vi sinh vật hoặc sinh khối của chúng. Đối với men khử phế phẩm, mục đích không phải để sản xuất sản phẩm mà để loại bỏ các chất thải.

Vi khuẩn Lactobacillus thường phát triển trong môi trường thiếu oxy, giúp ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây hỏng thực phẩm, từ đó bảo quản và làm tăng hương vị của món ăn. Thực phẩm lên men cũng bổ sung các hệ vi sinh vật có lợi cho đường ruột.

Những sản phẩm lên men phổ biến bao gồm: Rượu, bia, phô mai, khí hydro, và xử lý nước thải,...

Sản phẩm lên men đã được phát hiện từ 7.000 năm trước Công Nguyên qua dấu vết rượu trong các bình gốm. Vào khoảng năm 200 TCN, các sản phẩm lên men như rau muối và phô mai đã được phát hiện nhiều hơn. Đầu thế kỷ 19, Theodor Schwann đã khám phá sự sinh sản của vi sinh vật đơn bào, cho thấy việc sử dụng đường để sản xuất rượu là nguyên nhân khởi đầu của quá trình lên men. Năm 1853, Louis Pasteur đã được công nhận với việc hiểu rõ các nguyên tắc của lên men vi sinh vật và thanh trùng. Từ những năm 60 của thế kỷ 20, công nghệ sinh học phát triển, làm phong phú thêm các chủng vi sinh vật và sản phẩm lên men.

Thực phẩm lên men rất giàu dinh dưỡng và có lợi cho sức khỏe, dễ dàng tích hợp vào chế độ ăn uống hàng ngày. Dưới đây là một số thực phẩm lên men có lợi cho sức khỏe mà bạn nên biết:

Giấm táo

Rau dưa muối

Dưa cải bắp muối

Yogurt

Nấm kefir

Kim chi Hàn Quốc

Tempeh

Lên men ethanol: Quá trình lên men yếm khí chuyển hóa đường thành ethanol và cacbonic trong tế bào chất của nấm men. Phương pháp này thường dùng để sản xuất rượu và bánh mì, nhưng cũng có thể tạo ra pectin gây hại nếu không kiểm soát tốt.

Lên men propionic: Đây là quá trình chuyển hóa axit lactic và muối lactat thành axit propionic nhờ vi sinh vật. Lên men này còn sản sinh các hợp chất như axit axetic, cacbonic và nước, với vi khuẩn bacterium acidipropionic đóng vai trò chính.

Axit propionic từ quá trình này là chất lỏng có mùi hăng, dùng làm chất bảo quản và tạo hương cho sản phẩm. Lên men propionic thường được ứng dụng trong sản xuất axit propionic và vitamin B12.

Lên men lactic: Đây là quá trình biến đổi carbohydrate thành axit lactic nhờ hoạt động của vi khuẩn lactic. Trong quá trình này, đường lactose được đưa vào tế bào vi sinh vật qua các cơ chế đặc biệt.

Lên men lactic trong sản xuất phô mai: Quá trình này tiếp tục với việc phân hủy và chuyển hóa thành các axit, được ứng dụng trong sản xuất sữa chua, phô mai, và bơ,...

Lên men lactic có hai hình thức chính: đồng hình và dị hình, cả hai đều diễn ra trong điều kiện thiếu oxy.

Ứng dụng lên men trong sản xuất sữa chua: Quá trình lên men mang lại nhiều lợi ích và được áp dụng rộng rãi trong đời sống, chẳng hạn như trong sản xuất sữa chua.

Lên men là kỹ thuật phổ biến trong sản xuất thực phẩm như sữa chua, phô mai và rượu. Phương pháp này không chỉ giúp tạo ra thực phẩm bổ dưỡng với màu sắc hấp dẫn mà còn bảo quản lâu dài và cung cấp probiotics, tăng cường hệ miễn dịch và tiêu diệt vi khuẩn đường ruột.

Trong phòng thí nghiệm, lên men được sử dụng để kiểm tra chất lượng vi sinh vật. Quá trình bao gồm các bước: nuôi cấy vi sinh vật, chuẩn bị môi trường dinh dưỡng, thanh trùng, lên men và thu sản phẩm cuối cùng.

Khi sử dụng men để lấy sản phẩm, thu được các dịch tiết hoặc sinh khối của vi sinh vật. Ngược lại, men khử phế phẩm không tạo ra sản phẩm lên men mà chỉ nhằm mục đích loại bỏ các phế phẩm.

Lên men trong xử lý nước thải mang lại lợi ích lớn cho việc bảo vệ môi trường, giúp xử lý hiệu quả và bảo vệ môi trường sống của chúng ta.

Sản phẩm lên men mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe: hỗ trợ tiêu hóa nhờ vào probiotics và vi khuẩn có lợi, giúp phân hủy thức ăn và tiêu diệt vi khuẩn có hại. Chúng còn tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ cơ thể khỏi bệnh viêm nhiễm. Ngoài ra, thực phẩm lên men còn cung cấp enzym quan trọng, giúp tiêu hóa thức ăn hiệu quả hơn và thúc đẩy sản sinh vitamin.

Tuy nhiên, sản phẩm lên men cũng có một số nhược điểm: dưa muối có hàm lượng muối cao, có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư do sự tác động của nitric vào thực phẩm. Điều này cũng có thể gây hại cho người mắc bệnh tim hoặc cao huyết áp.

Tiêu thụ quá nhiều muối từ sản phẩm muối chua có thể dẫn đến tăng huyết áp, đột quỵ và đau tim do hàm lượng muối cao trong các sản phẩm này.