Tối ưu hóa điều kiện lên men lactic trong sản xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt

Nguyễn Thị Đoàn và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/1): 61 - 65 
61 
TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT 
NƯỚC UỐNG LÊN MEN LACTIC TỪ GẠO LỨT 
Nguyễn Thị Đoàn*, Nguyễn Văn Bình, Phạm Thị Phương 
 Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên 
TÓM TẮT 
Phương pháp lên men lactic từ gạo lứt không dùng sữa mà dùng gạo lứt làm nguyên liệu lên men, 
sẽ làm cho điều kiện lên men lactic bị thay đổi và do vậy sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. 
Trên cơ sở khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện lên men, chúng tôi nhận thấy tỷ lệ giống, 
nhiệt độ, thời gian là những yếu tố ảnh hưởng đến mật độ của vi khuẩn lactic trong sản phẩm. Mục 
đích của nghiên cứu nhằm xác định được điều kiện lên men lactic tối ưu cho việc sản xuất nước 
uống lên men lactic từ gạo lứt. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra được điều kiện lên men lactic tối ưu 
như sau: Dịch cháo sau khi thanh trùng, làm nguội xuống 40oC, bổ sung giống với tỷ lệ giống 
5,1%, lên men ở điều kiện nhiệt độ 43,22oC, thời gian lên men là 23,95 giờ, sau lên men pH sản 
phẩm đạt 3,42 và mật độ vi khuẩn lactic đạt 1,24.109 CFU/ml. Sản phẩm sau lên men được bảo 
quản ở 4 – 6oC. 
Từ khóa: Lên men lactic, gạo lứt, tối ưu hóa, nhiệt độ lên men, thời gian lên men 
MỞ ĐẦU* 
Phương pháp lên men lactic từ gạo lứt không 
dùng sữa mà dùng gạo lứt làm nguyên liệu, vì 
vậy có thể tận dụng khả năng chữa bệnh của 
gạo lứt kết hợp hoạt động có lợi cho đường 
ruột của vi khuẩn lactic để tạo thành một loại 
thực phẩm có lợi đối với sức khỏe là một 
hướng đi mới trong ngành thực phẩm của 
Việt Nam. Những sản phẩm lên men lactic từ 
gạo lứt đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều 
nước trên thế giới như là một siêu thực phẩm 
tốt cho sức khỏe, giúp phòng chống bệnh tim 
mạch và ung thư [10], [11], điển hình là đồ 
uống Boza ở Bulgari, Serbia, Montenegro, 
Thổ Nhĩ Kỳ, đồ uống Amazake Nhật Bản. Ở 
Việt Nam gạo lứt xem như là thực phẩm chữa 
bệnh, tốt cho người ăn chay, ăn kiêng hỗ trợ 
nhu cầu giảm cân, làm đẹp mà vẫn đủ dinh 
dưỡng, lành với cả người già yếu, trẻ em, 
bệnh nhân tiểu đường, tim mạch, huyết áp [3]. 
Quá trình lên men lactic bị ảnh hưởng bởi các 
yếu tố như tỷ lệ giống, thời gian, nhiệt độ lên 
men do đó mục tiêu của đề tài là tối ưu hóa 
được điều kiện lên men lactic để sản xuất 
nước uống lên men lactic từ gạo lứt. 
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
*
 Tel: 0978 320020, Email: nguyenthidoan@tuaf.edu.vn 
Vật liệu nghiên cứu 
Gạo lứt: Sử dụng gạo lứt đỏ mua tại chợ 
Đồng Quang, Thái Nguyên. 
Vi khuẩn lactic: Lactobacillus bulgaricus mua 
tại Viện Vi sinh vật – Đại học Quốc gia Hà Nội. 
Phương pháp nghiên cứu 
Phân tích chỉ tiêu vi khuẩn lactic tổng số: 
Cấy chính xác một thể tích mẫu (hoặc dịch 
pha loãng) vào trong hoặc lên trên bề mặt môi 
trường thạch MRS. Từ mỗi độ pha loãng cần 
cấy lặp lại ít nhất là 2 hộp. Mỗi mẫu cần làm 
ít nhất 2 độ pha loãng liên tiếp sao cho trên 
mỗi hộp có từ 30-300 khuẩn lạc/hộp. Nuôi 
cấy mẫu ở nhiệt độ 37oC trong thời gian 48 
giờ, quan sát và đếm khuẩn lạc [4]. 
Phương pháp xác định pH: Xác định pH của 
mẫu bằng máy đo pH. 
Phương pháp đánh giá cảm quan: Sử dụng 
phương pháp cho điểm tổng hợp chất lượng 
sản phẩm theo TCVN 10565-1 : 2015 cho sản 
phẩm sữa chua uống [8], [9]. 
Quy trình sản xuất dự kiến: Nguyên liệu gạo 
lứt đem rửa sạch, ngâm trong nước sạch, gạn 
nước, nghiền nhỏ, sau đó nấu theo đúng tỷ lệ 
gạo: nước, rồi xay nhuyễn, lọc bằng vải vô 
trùng, phối trộn đường, thanh trùng ở 95oC, 
để nguội xuống khoảng 40oC, cấy giống, lên 
Nguyễn Thị Đoàn và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/1): 61 - 65 
62 
men, sản phẩm thu được bảo quản ở 4 – 6oC 
[5], [10], [11]. 
Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được xử lý 
trên phần mềm SPSS và Design - Expert 
version 7.0. 
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Trên cơ sở khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến 
điều kiện lên men, nhận thấy tỷ lệ giống, 
nhiệt độ, và thời gian lên men là những yếu tố 
ảnh hưởng đến mật độ của vi khuẩn lactic có 
trong sản phẩm. Nghiên cứu khảo sát đơn yếu 
tố cho kết quả như sau: Tỷ lệ giống sử dụng là 
5%; nhiệt độ lên men là 43oC; thời gian lên 
men là 24 giờ. Để tối ưu hóa điều kiện lên 
men chúng tôi sử dụng phương pháp bề mặt 
chỉ tiêu theo thiết kế thí nghiệm của Box- 
Behnken với ba biến ba cấp độ. Các số liệu 
được xử lý trên phần mền Design Expert 7.0 
để đánh giá mật độ vi sinh vật lactic thu được. 
Áp dụng phương pháp hồi quy các số liệu 
thực nghiệm, thu được trong mô hình đa thức 
bậc hai thể hiện ảnh hưởng của các điều kiện 
lên men đến mật độ vi khuẩn lactic trong sản 
phẩm như sau: 
Y=124+4*A+6,62*B-0,63*C-0,50*A*B-
2,50*A*C-5,25*B*C-20,62*A
2
-15,87*B
2
-
18,88*C
2 
(Trong đó Y: Mật độ của vi khuẩn lactic; A: 
Nhiệt độ; B: Thời gian; C: Tỷ lệ giống). 
Để đánh giá mô hình chúng tôi sử dụng phân 
tích ANOVA. 
Kết quả phân tích ANOVA thể hiện ở bản 
Kiểm tra sự có ý nghĩa và sự tương thích của 
mô hình được tiến hành bằng phân tích bảng 
1. Từ kết quả phân tích ANOVA ta thấy giá 
trị xác suất của mô hình p – value = 0,0001 < 
0,005 do đó mô hình được lựa chọn để giải 
thích cho kết quả thí nghiệm. Hệ số tương 
quan bội của mô hình là R2 = 0,9799 và Adj 
R
2
 = 0,9598 cho thấy mức độ phù hợp của mô 
hình trong việc giải thích các giá trị thí 
nghiệm. Giá trị của thông số Pred R-square 
được sử dụng để đánh giá khả năng dự báo 
của mô hình trong các điều kiện thí nghiệm 
mới. Nếu sự khác nhau giữa Adj R-square và 
Pred R-square < 0,2 thì chúng ta có thể kết 
luận là mô hình lựa chọn là phù hợp để dự 
báo trong các điều kiện khác của thí nghiệm. 
Sự khác nhau giữa Adj R-square (0,9598) và 
Pred R- Squared (0,8496) là 0, 1102< 0,2 điều 
đó chứng tỏ mô hình lựa chọn có thể sử dụng 
để dự đoán các điều kiện khác của thí nghiệm. 
Bảng 1. Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình mật độ vi khuẩn lactic 
Nguồn Tổng phương sai Bậc tự do trung bình phương sai F- Value P-value 
Mô hình 
A-ty le giong 
B-nhiet do 
 C-thoi gian 
 B*C 
 A*C 
 B*A 
 A2 
 B2 
 C2 
 Residual 
Lack of Fit 
Pure Error 
Cor Total 
R-Squared 
Adj R- Squared 
Pred R- Squared 
0,39 
0,013 
0,035 
3,125E-004 
0,011 
0,16 
0,093 
0,13 
8,025E-003 
7,425E-003 
6,000E-004 
0,40 
7 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
1 
7 
5 
2 
14 
0,056 
0,013 
0,035 
3,125E-004 
0,011 
0,16 
0,093 
0,13 
1,146E-003 
1,485E-003 
3,000E-004 
48,72 
11,17 
30,63 
0,27 
9,62 
137,01 
81,17 
114,74 
4,95 
< 0,0001 
0,0124 
0,0009 
0,6177 
0,0173 
< 0,0001 
< 0,0001 
< 0,0001 
0,1766 
0,9799 
0,9598 
0,8496 
Nguyễn Thị Đoàn và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/1): 61 - 65 
63 
Cuối cùng là tối ưu để tìm các giá trị của biến độc lập để đạt được giá trị tối ưu của chỉ tiêu đồng 
thời đánh giá bằng hình ảnh ảnh hưởng của các biến độc lập đến chỉ tiêu. Sử dụng phương pháp 
hàm kỳ vọng để tối ưu hóa mật độ vi khuẩn lactic có trong sản phẩm bằng phần mềm Design – 
Expert 7.0. Điều kiện tối ưu lựa chọn được là tỷ lệ giống 5,05%, thời gian lên men 23,95 giờ, 
nhiệt độ lên men là 43,22oC thông qua kết quả thể hiện trên hình 1, hình 2 và hình 3. 
Design-Expert® Software
mat do vi sinh vat
125
75
X1 = A: ty le giong
X2 = B: nhiet do
Actual Factor
C: thoi gian = -0.05
-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
mat do vi sinh vat
A: ty le giong
B
:
n
h
i
e
t
d
o
84.1072
92.2709
92.2709
100.434
100.434108.598
116.762
Prediction 124.927
Hình 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ giống đến mật độ vi khuẩn lactic 
Qua hình 1 cho thấy tỷ lệ giống sử dụng và nhiệt độ lên men giảm thì mật độ vi khuẩn lactic 
trong sản phẩm cũng giảm theo. Khi tăng đồng thời tỷ lệ giống sử dụng và nhiệt độ lên men thì 
mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm cũng giảm. Thời gian tối ưu xác định được là 23,95 giờ. 
Design-Expert® Software
mat do vi sinh vat
125
75
X1 = A: ty le giong
X2 = C: thoi gian
Actual Factor
B: nhiet do = 0.22
-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
mat do vi sinh vat
A: ty le giong
C
:
t
h
o
i
g
i
a
n
87.9478
95.3436
95.3436
95.3436
102.739
102.739
102.739
110.135
117.531
Prediction 124.927
Hình 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống và thời gian đến mật độ vi khuẩn lactic 
Qua hình 2 cho thấy tỷ lệ giống sử dụng giảm, thời gian lên men giảm thì mật độ vi khuẩn lactic 
trong sản phẩm cũng giảm. Khi tăng tỷ lệ giống sử dụng và thời gian lên men, mật độ vi khuẩn 
lactic giảm, lên men lâu sản phẩm dễ bị tạp nhiễm. Nhiệt độ lên men tối ưu xác định được là 
43,22
o
C. 
Nguyễn Thị Đoàn và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/1): 61 - 65 
64 
Design-Expert® Software
mat do vi sinh vat
125
75
X1 = B: nhiet do
X2 = C: thoi gian
Actual Factor
A: ty le giong = 0.10
-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
mat do vi sinh vat
B: nhiet do
C
:
t
h
o
i
g
i
a
n
86.226
93.9658
93.9658
101.706
101.706
101.706
109.446
117.185
Prediction 124.927
Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến mật độ của vi khuẩn lactic 
Hình 3 cho thấy nhiệt độ lên men giảm, thời 
gian lên men giảm mật độ vi khuẩn lactic 
trong sản phẩm thấp. Khi tăng nhiệt độ lên 
men mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm 
cao, nhưng nếu càng tăng thì mật độ vi khuẩn 
lactic lại giảm. Thời gian lên men càng tăng thì 
mật độ vi khuẩn lactic trong sản phẩm giảm. 
Tỷ lệ giống tối ưu xác định được là 5,1%. 
KẾT LUẬN 
Điều kiện tối ưu để lên men lactic trong sản 
xuất nước uống lên men lactic từ gạo lứt là: 
Tỷ lệ giống sử dụng là 5,1%, nhiệt độ lên men 
là 43,22
oC, thời gian lên men là 23,95 giờ, 
mật độ vi khuẩn lactic đạt 1,24.109 CFU/ml, 
pH của sản phẩm đạt 3,42. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Thị Đoàn, Nguyễn Thị Dương, Trần Thị 
Tuyết, Phạm Thị Phương (2016), “Nghiên cứu một 
số điều kiện thích hợp để sản xuất nước uống lên 
men lactic từ gạo lứt”, Tạp chí Khoa học và Công 
nghệ, Đại học Thái Nguyên, số 12/1, tr. 83 – 87. 
2. Hoàng Đình Hòa, (2016), Tối ưu hóa trong công 
nghiệp thực phẩm, Nxb Khoa học và Kỹ thuật. 
3. Đào Thị Lương, Nguyễn Thị Anh Đào, Nguyễn 
Thị Kim Quy, Trần Thị Lệ Quyên, (2010), “Phân 
lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic dùng trong chế 
biến và bảo quản thức ăn thô xanh và phụ phẩm 
nông nghiệp”, Tạp chí khoa học - Đại học Quốc 
gia Hà Nội, số 6, tr. 1 – 6. 
4. Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu 
Thủy, Nguyễn Thanh Hằng, Lê Thị Lan Chi, 
(2007), Các phương pháp phân tích nghành công 
nghệ lên men, Nxb Khoa học và Kỹ thuật. 
5. Đỗ Thị Quý, (2010), Hoàn thiện quy trình chế 
biến đồ uống lên men lactic từ gạo lứt, Luận văn 
thạc sĩ Khoa học Nông nghiệp, Mã số 60.54.10, 
Trường Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội. 
6. Lê Thị Liên Thanh, Lê Văn Hoàng, (2002), 
Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, 
Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
7. Nguyễn Văn Thanh, Huỳnh Ngọc Lan, (2001), 
“Nghiên cứu phối hợp Bifidobacterium bifidum và 
Lactocbacillus acidophilus để sản xuất chế phẩm 
trị loạn đường ruột”, Báo cáo khoa học, Hội nghị 
khoa học – công nghệ Dược, 6 (3), tr. 30 – 35. 
8. Tổng cục tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, 
TCVN 10565-1 : 2015. 
9. Hà Duyên Tư, (2010), Kỹ thuật phân tích cảm 
quan thực phẩm, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 
10. Yuji O. D. A., Yasunori Ichinose and Hiroaki 
Yamauchi, (2002), “Utilization of Lactobacillus 
amylovorus as an alternative microorganism for 
saccharifying boiled rice”, Food Science and 
Technology Research, 8(2), pp. 166 – 168. 
11. Yoshihide Hagiwara, Miyauchi Tetsuji, Yuki 
Morimasa, (1977), “Procecss for preparing food 
product containing a lactic acid bacteria – 
fermented product of cereal – germ”, 
Us4056637A, Us 05/693, pp. 761. 
Nguyễn Thị Đoàn và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/1): 61 - 65 
65 
SUMMARY 
OPTIMIZATION OF LACTIC FERMENTATION CONDITION 
FOR PRODUCING A BEVERAGE LACTIC ACID FERMENTATION 
FROM BROWN RICE 
Nguyen Thi Doan
*
, Nguyen Van Binh, Pham Thi Phuong 
University of Agriculture and Forestry - TNU 
Lactic fermentation method used brown rice as raw materials for fermentation, will make 
technological elements of fermentation lactic to change and therefore will affect product quality. 
The purpose of this research is to determine the optimal conditions for producting fermented lactic 
drink from brown rice. Results of this study showed the optimal lactic fermentation conditions as 
follows: After pasteurizing, porridge was cooled down to 40
o
C, after that it was added with the 
rate of 5.1% lactic acid bacteria, then it was fermented at 43.22
 o
C and 23.95 hours, concentration 
of lactic acid bacteria was 1.24.10
9
 CFU/ml after fermentation, pH reached 3.42. The fermented 
product was stored at 4 - 6
o
C. 
Keywords: Lactic acid fermentation, brown rice, optimal conditions, lactic acid bacteria 
Ngày nhận bài: 20/8/2018; Ngày phản biện: 11/9/2018; Ngày duyệt đăng: 12/10/2018 
* Tel: 0978 320020, Email: nguyenthidoan@tuaf.edu.vn