Sữa chua mỗi hộp đều có vị và độ đặc như nhau, bia từng mẻ có hương ổn định, nem chua công nghiệp chua đều và an toàn: bí mật nằm ở chủng khởi động. Thay vì trông chờ vào vi sinh vật có sẵn trong môi trường như cách làm truyền thống, ngành thực phẩm hiện đại chủ động cấy những vi sinh vật được tuyển chọn để kiểm soát quá trình lên men.

Chủng khởi động là gì?

Chủng khởi động (starter culture, men giống) là chế phẩm chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống được tuyển chọn, được cấy vào nguyên liệu thực phẩm để khởi động và dẫn dắt quá trình lên men theo hướng mong muốn. Chủng khởi động có thể là vi khuẩn, nấm men, nấm mốc hoặc hỗn hợp.

Từ “cấy ngược” truyền thống đến chủng công nghiệp

Trong lên men truyền thống, người ta thường dùng phương pháp cấy ngược (back-slopping): lấy một phần sản phẩm lên men thành công lần trước cho vào mẻ mới, như giữ “men cái” làm sữa chua, bột chua (sourdough), nước dưa cũ cho mẻ dưa mới, bã nem cho mẻ nem mới. Cách này dựa vào hệ vi sinh vật tự nhiên, có thể tạo hương vị độc đáo nhưng thiếu ổn định và có nguy cơ nhiễm vi sinh vật không mong muốn. Chủng khởi động công nghiệp được phân lập, định danh, đánh giá an toàn và sản xuất dưới điều kiện kiểm soát.

Vai trò của chủng khởi động

  • Axit hóa: vi khuẩn lactic chuyển đường thành axit lactic, hạ pH, làm đông tụ protein sữa, ức chế vi sinh vật gây bệnh và gây hư hỏng.
  • Tạo hương vị: diacetyl (mùi bơ), acetaldehyde (mùi đặc trưng sữa chua), este, ethanol, các sản phẩm phân giải protein và chất béo.
  • Tạo cấu trúc: sinh exopolysaccharide (EPS) làm sữa chua sánh, mịn, ít tách nước; sinh CO₂ tạo lỗ trong phô mai, làm nở bánh mì.
  • Bảo quản và an toàn: cạnh tranh dinh dưỡng, sinh bacteriocin (như nisin), hydro peroxide; giảm nguy cơ Listeria, Staphylococcus aureus, Salmonella trong sản phẩm lên men.
  • Chín và phát triển màu: trong xúc xích lên men, Staphylococcus, Kocuria khử nitrat thành nitrit, góp phần tạo màu đỏ và hương.
  • Chức năng sức khỏe: một số chủng có đặc tính probiotic.

Phân loại theo nhiệt độ

  • Chủng ưa ấm (mesophilic): hoạt động tốt ở khoảng 20–30 °C; ví dụ Lactococcus lactis, Leuconostoc; dùng cho phô mai tươi, cheddar, gouda, bơ lên men, sữa lên men kiểu Bắc Âu.
  • Chủng ưa nhiệt (thermophilic): hoạt động tốt ở khoảng 37–45 °C; ví dụ Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus helveticus; dùng cho sữa chua, phô mai Thụy Sĩ, phô mai Ý.

Theo tiêu chuẩn Codex cho sữa lên men (CXS 243-2003), sữa chua (yoghurt) được lên men bởi hai loài S. thermophilus và L. delbrueckii subsp. bulgaricus cộng sinh, với tổng số vi sinh vật khởi động tối thiểu 10⁷ CFU/g trong sản phẩm đến hết hạn sử dụng.

Phân loại theo thành phần

  • Chủng xác định (defined): một hoặc vài chủng đã biết rõ; ổn định, dễ kiểm soát.
  • Chủng hỗn hợp (mixed, undefined): nhiều chủng chưa định danh đầy đủ, thường có nguồn gốc truyền thống; hương vị phức tạp, bền với thể thực khuẩn hơn nhưng kém đồng nhất.

Ứng dụng theo sản phẩm

  • Sữa chua, sữa chua uống, phô mai, kefir (kefir dùng hạt kefir chứa hỗn hợp vi khuẩn và nấm men).
  • Nem chua, xúc xích lên men, lạp xưởng lên men: Pediococcus, Lactobacillus sakei, Lactobacillus plantarum, Staphylococcus xylosus, S. carnosus. Dùng chủng khởi động giúp nem chua giảm pH nhanh, đồng đều, giảm nguy cơ vi sinh vật gây bệnh so với lên men tự nhiên (xem công nghệ rào cản).
  • Dưa muối, kim chi, cà muối: Lactobacillus plantarum, Leuconostoc mesenteroides.
  • Tương, nước tương, miso, tương bần: nấm mốc Aspergillus oryzae, A. sojae làm mốc giống (koji), sau đó vi khuẩn lactic chịu muối và nấm men chịu muối hoàn thiện hương vị.
  • Bánh mì, bia, rượu vang, rượu gạo: nấm men Saccharomyces cerevisiae; men rượu truyền thống Việt Nam (bánh men) là hỗn hợp nấm mốc, nấm men, vi khuẩn.
  • Giấm, kombucha: vi khuẩn acetic (Acetobacter, Komagataeibacter), kombucha dùng màng SCOBY cộng sinh nấm men – vi khuẩn.
  • Cacao, cà phê lên men có kiểm soát: hướng ứng dụng mới để chuẩn hóa hương vị.

Dạng chế phẩm

  • Chủng lỏng, chủng mẹ: nhân giống tại nhà máy qua nhiều cấp; tốn công, rủi ro nhiễm.
  • Chủng đông lạnh sâu, đông khô dạng cấy trực tiếp (DVS, DVI): cho thẳng vào bồn lên men, không cần nhân giống; đồng nhất, tiện lợi, phổ biến nhất hiện nay.

Thể thực khuẩn: kẻ thù của chủng khởi động

Thể thực khuẩn (bacteriophage) là virus tấn công vi khuẩn. Trong nhà máy sữa, thể thực khuẩn có thể làm chủng khởi động chết hàng loạt, khiến mẻ lên men chậm hoặc thất bại. Biện pháp kiểm soát gồm luân phiên chủng (rotation), dùng chủng kháng thể thực khuẩn, vệ sinh nghiêm ngặt, kiểm soát không khí và whey trong nhà máy.

Bảo quản và sử dụng

  • Bảo quản đúng nhiệt độ khuyến cáo (đông lạnh sâu hoặc tủ lạnh), tránh ẩm với dạng đông khô.
  • Kiểm tra hoạt lực (khả năng axit hóa) định kỳ.
  • Tuân thủ liều cấy và nhiệt độ lên men theo khuyến cáo của nhà cung cấp.
  • Quản lý hồ sơ, mã lô chủng để truy xuất khi có sự cố.

Câu hỏi thường gặp

Có thể dùng sữa chua thành phẩm làm men cái? Có, đây là cách cấy ngược truyền thống. Tuy nhiên sau vài lần, tỷ lệ các chủng có thể thay đổi, hoạt lực giảm và có nguy cơ nhiễm tạp, nên cần thay men mới định kỳ.

Chủng khởi động có phải là probiotic? Không nhất thiết. Probiotic là chủng đã được chứng minh mang lại lợi ích sức khỏe với liều xác định; nhiều chủng khởi động chỉ có vai trò công nghệ.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Ngành Công Nghệ Thực Phẩm Là Gì? Tổng Quan A-Z