1. Lên men là gì? 

2. Điều gì khiến lên men có hương vị độc đáo?

3. Giới thiệu các vi sinh vật phổ biến trong lên men

4. Kĩ thuật Backslopping trong lên men

Nói một cách đơn giản, lên men là quá trình thực phẩm được chuyển hóa nhờ vi sinh vật – có thể là vi khuẩn, nấm men hoặc nấm mốc. Nói cụ thể hơn một chút, đó là sự chuyển hóa thực phẩm thông qua các enzyme do chính những vi sinh vật này tạo ra. Và định nghĩa theo khoa học, lên men là quá trình vi sinh vật chuyển hóa nguyên liệu (thường là đường hoặc protein) thành các hợp chất khác trong điều kiện yếm khí (thiếu oxy).

Vị giác là một chức năng sinh học của cơ thể con người, và để hiểu điều gì khiến chúng ta cảm thấy “ngon”, ta cần nhìn lại vai trò của nó trong lịch sử tiến hóa. Tất cả các giác quan của chúng ta đều tồn tại để phục vụ cho sự sống còn.

Vị giác và khứu giác đã được hình thành và điều chỉnh qua hàng trăm triệu năm, để khuyến khích chúng ta ăn những loại thực phẩm có lợi cho cơ thể. Lưỡi và hệ thống khứu giác là những cơ quan phức tạp đến khó tin – chúng tiếp nhận tín hiệu hóa học từ thế giới xung quanh, rồi gửi thông tin đó đến não bộ.

Vị giác giúp ta nhận biết một trái cây chín có vị ngọt – dấu hiệu giàu năng lượng từ đường – hoặc nhận ra thân cây có vị đắng và có khả năng chứa độc tố. Chúng ta sinh ra đã có sự né tránh với một số mùi vị nhất định (và điều này càng được củng cố qua trải nghiệm), như khi ta buồn nôn khi ngửi thấy mùi thịt thối rữa do vi khuẩn gây bệnh phân hủy, trong khi lại cảm thấy mùi thịt nướng trên lửa vô cùng hấp dẫn – vì nó báo hiệu cho não rằng ta sắp ăn một món giàu protein.

Có rất nhiều quá trình sinh học diễn ra trong bất kỳ quá trình lên men nào, nhưng xét về mặt vị giác, quan trọng nhất là những phản ứng giúp phân giải các chuỗi phân tử lớn thành những cấu phần đơn giản. Ví dụ như tinh bột trong các thực phẩm như cơm, lúa mạch, đậu hay bánh mì thực chất là những chuỗi dài của các phân tử glucose – một loại đường đơn. Hay protein, có nhiều trong đậu nành và thịt, cũng được cấu tạo theo cách tương tự – từ những chuỗi dài, xoắn của các axit amin, là những phân tử hữu cơ nhỏ nhưng thiết yếu cho mọi quá trình sống trên Trái Đất. Một trong những acid amin có glutamic acid, khi tác động lên các thụ thể vị giác của chúng ta sẽ được nhận biết là umami – một cảm giác vị đặc trưng, gây nghiện từ những loại thực phẩm như nấm, cà chua, phô mai, thịt, nước tương.

Bản thân các phân tử tinh bột và protein có kích thước quá lớn để cơ thể ta cảm nhận được vị ngọt hay vị umami. Nhưng khi chúng được phân giải thành đường đơn và axit amin tự do nhờ lên men, thực phẩm lập tức trở nên dễ tiêu hóa hơn – và rõ ràng là ngon miệng hơn.

Ví dụ như Koji từ gạo có vị ngọt sâu và rõ – thứ mà gạo nấu chín đơn thuần không bao giờ có.

Thịt bò sống khi được lên men thành garum lại mang đến một vị mặn ngọt, umami đậm đà – chạm vào tầng bản năng sâu nhất của vị giác con người.

Nói một cách đơn giản, vi sinh vật lên men “giải mã” thực phẩm phức tạp thành dạng nguyên liệu cơ thể dễ hấp thụ hơn, đồng thời giúp chúng trở nên giàu dinh dưỡng và đậm đà hương vị. Và chính vì chúng ta yêu thích những mùi vị do vi sinh vật tạo ra, nên mối quan hệ cộng sinh này đã tiếp tục tồn tại và phát triển suốt hàng ngàn năm.

Phần này sẽ khá dài dòng, phức tạp và khoa học nhưng chúng ta cần hiểu rằng từ vi khuẩn tạo acid, nấm mốc tạo enzyme, đến nấm men sinh rượu – mỗi nhóm vi sinh vật đều mang theo một hệ enzyme riêng biệt và tập hợp phản ứng sinh học đặc trưng, tạo nên những “chữ ký vị giác” riêng cho từng loại thực phẩm hoặc đồ uống lên men. Hiểu về điều này cũng đồng nghĩa với việc hiểu về ranh giới mong manh giữa “lên men” và “thối rữa”.

Là một trong những dạng sống xuất hiện sớm nhất trên Trái Đất, vi khuẩn là những sinh vật đơn bào, tồn tại với số lượng không thể đếm xuể ở hầu như mọi ngóc ngách của hành tinh. Cho đến nay, khoa học mới chỉ khám phá được một phần rất nhỏ trong số đó.

Trong thế giới vi khuẩn, có những chủng gây hại, tạo ra độc tố có thể tiêu diệt cả những sinh vật lớn hơn gấp nhiều lần. Nhưng đồng thời, cũng có hàng tỉ vi khuẩn có lợi (lợi khuẩn) đang sống trên và trong cơ thể chúng ta – hỗ trợ tiêu hóa, điều hòa miễn dịch, bảo vệ khỏi tác nhân gây bệnh. Và trên thực tế, phần lớn vi khuẩn là hoàn toàn vô hại đối với con người.

LAB là nhóm vi khuẩn hình que hoặc hình cầu, có mặt phổ biến trên bề mặt rau củ, trái cây và thậm chí trên da người.

Chúng được sử dụng trong lên men vì có khả năng chuyển hóa đường thành acid lactic, tạo nên vị chua dễ chịu và đặc trưng của những món như kimchi, dưa chua, yogurt hay kombucha sơ khai.

Một điểm nổi bật của LAB là khả năng chịu được môi trường acid (pH thấp) do chính chúng tạo ra. Đồng thời, chúng chịu mặn tốt (halo-tolerant) và sống được trong điều kiện không có oxy (kỵ khí - anaerobic), giúp việc lên men diễn ra ổn định trong môi trường kín.

LAB không chỉ tạo ra vị chua mà còn đóng vai trò bảo quản, kiểm soát hệ vi sinh, và trong nhiều trường hợp còn giúp phát triển vị umami.

AAB cũng là nhóm vi khuẩn hình que phổ biến, thường xuất hiện tự nhiên trên bề mặt thực phẩm.

Điểm đặc trưng của AAB là khả năng chuyển rượu thành acid acetic (giấm) – mang lại vị chua sắc, mạnh đặc trưng của giấm gạo, giấm táo, hoặc kombucha trưởng thành.

AAB thường được sử dụng song song với nấm men (yeast): nấm men lên men đường thành rượu, sau đó AAB chuyển rượu thành acid. Chúng cần oxy để hoạt động, nên thuộc nhóm vi khuẩn hiếu khí – do đó quá trình lên men có sự tiếp xúc với không khí.

AAB giúp tạo chiều sâu hương vị và độ sáng vị chua, rất phù hợp khi cần cấu trúc acid nổi bật và mạnh.

Nấm là một nhóm sinh vật rất lớn trên Trái Đất, từ nấm men đơn bào đến nấm mốc, hay thậm chí là các loại nấm lớn như nấm puffball.

Các loài nấm đa bào có cấu trúc sợi như nấm mốc và nấm ăn được phát triển bằng cách hấp thụ chất dinh dưỡng thông qua các sợi nhỏ giống như tua, gọi là hyphae. Các sợi hyphae này liên kết với nhau tạo thành một mạng lưới gọi là mycelium, tương tự như rễ cây. Nấm tiết enzyme qua hệ thống mycelium, giúp tiêu hóa thực phẩm trong môi trường xung quanh, sau đó hấp thụ dưỡng chất đã được phân giải.

Saccharomyces cerevisiae là một loài nấm men cực kỳ hữu ích, đóng vai trò trong ba nền tảng ẩm thực quan trọng nhất của nhân loại: bánh mì, bia và rượu vang. Loài này xuất hiện phổ biến trong tự nhiên – điều này thể hiện rõ qua các sản phẩm bánh và rượu được lên men tự phát.

S. cerevisiae chuyển hóa đường thành rượu, bằng cách phân giải glucose để tạo ra năng lượng hóa học cần thiết cho sự sống của nó, đồng thời sinh ra carbon dioxide và ethanol như sản phẩm phụ. Tùy vào từng chủng hoặc phân loài, nấm men có thể tạo ra biến thể hương vị rất khác nhau. Ví dụ, chủng được sử dụng làm bánh mì không thích hợp để làm bia hoặc rượu vang.

Nấm men có thể sống và sinh sôi trong điều kiện có oxy, nhưng quá trình lên men rượu là kỵ khí (không có oxy). Saccharomyces chết ở nhiệt độ trên 60°C (140°F).

Brettanomyces là một chi nấm men có dạng trụ dài, được sử dụng để tạo hương vị chua trong bia, nhờ khả năng sinh ra acid acetic như một sản phẩm chuyển hóa.

Brettanomyces cũng tồn tại tự nhiên trên vỏ trái cây, và hiện nay có thể mua dưới tên gọi như “nấm men saison”. Loài nấm men này có thể tồn tại trong môi trường có oxy, nhưng sản sinh ethanol trong điều kiện kỵ khí. Giống như các loại nấm men khác, Brettanomyces không sống được ở nhiệt độ trên 60°C (140°F).

Aspergillus oryzae (phát âm: “oh-RAI-zee”) là một loại nấm mốc sinh bào tử, còn được biết đến với cái tên Koji. Loại nấm này đã được con người thuần hóa và lai tạo hàng trăm năm, phát triển cực nhanh trong môi trường nóng ẩm, đặc biệt khi có sẵn nguồn tinh bột dồi dào từ các nguyên liệu như gạo nấu chín hoặc lúa mạch.

(Nói chung, môi trường lý tưởng cho Aspergillus là khoảng 30°C và độ ẩm 70–80%; nhiệt độ trên 42°C sẽ khiến nó chết.)

Koji tiết ra các enzyme protease, amylase và một lượng nhỏ lipase, lần lượt phân giải protein, tinh bột và chất béo. Chúng ta sử dụng các enzyme này để sản xuất các thực phẩm như miso, shoyu (xì dầu) và garum.

Là họ hàng gần của Aspergillus oryzae, Aspergillus luchuensis (phát âm: “loo-CHOO-en-sis) cũng chuyển hóa tinh bột và protein, đồng thời tạo ra acid citric như một sản phẩm phụ. Nó thường được dùng để lên men tạo nền cho các loại rượu chưng cất truyền thống ở châu Á như soju Hàn Quốc và awamori Nhật Bản – bởi quá trình chưng cất sẽ loại bỏ cồn, còn acid citric vẫn còn lại.

Dù không phổ biến như A. oryzae, loài nấm này tạo nên hương vị rất đặc biệt và thơm ngon.

Enzyme không phải là vi sinh vật, thậm chí không phải sinh vật sống, mà là chất xúc tác sinh học giúp thực hiện các phản ứng hóa học trong cơ thể sinh vật hoặc vật chất hữu cơ. Enzyme thường có hậu tố -ase trong tên gọi, như protease (phân giải protein) hay amylase (từ tiếng Latin “amylum” – tinh bột, có chức năng phân giải tinh bột).

Enzyme là một loại protein, được tiến hóa để thực hiện các chức năng rất riêng biệt.

Cách enzyme hoạt động khá phức tạp, nhưng có thể hình dung chúng giống như sự kết hợp giữa chìa khóa và kéo:

- Chìa khóa vì mỗi enzyme phù hợp với một loại cơ chất cụ thể (giống như ổ khóa), chỉ hoạt động với phân tử đó và không ảnh hưởng đến phân tử khác.

- Kéo vì enzyme có thể “cắt” các chuỗi phân tử thành các đoạn nhỏ hơn.

Enzyme hoạt động hiệu quả nhất trong môi trường ấm và ẩm, nhưng nếu nhiệt độ quá cao, chúng sẽ bị “nấu chín” và mất khả năng hoạt động.

(Mình sẽ có một series riêng cho phần này) 

Backslopping là một kỹ thuật quan trọng trong việc chuẩn bị môi trường vi sinh cho quá trình lên men, đặc biệt là trong sản xuất kombucha và giấm. Về cơ bản, ý tưởng là “tiêm” vào nguyên liệu bạn muốn lên men một lượng vi sinh vật có lợi bằng cách thêm vào một phần từ mẻ lên men trước đó của cùng loại nguyên liệu.

Ví dụ, khi bạn đổ một lượng giấm lê (perry vinegar) đã hoàn thành vào một hũ lê ép tươi, bạn không chỉ làm giảm độ pH của dung dịch mà còn bổ sung một lượng vi khuẩn acetic acid (AAB) mạnh khỏe. Việc hạ pH (tăng độ chua) có tác dụng ức chế hoặc tiêu diệt các vi sinh vật không chịu được môi trường acid, đồng thời đảm bảo quần thể AAB có lợi sẽ chiếm ưu thế và lên men lê thành giấm lê. Nói cách khác, backslop giúp “thiên vị” cho những vi sinh vật mà bạn mong muốn phát triển.

Tất nhiên, nếu đây là lần đầu tiên bạn làm một loại lên men nào đó, bạn sẽ không có mẻ trước để dùng cho việc backslop. Trong trường hợp đó, bạn cần tìm một nguyên liệu thay thế tương đương. Với giấm, chúng tôi khuyến nghị dùng giấm táo chưa tiệt trùng. Với kombucha, bạn có thể dùng một loại kombucha chưa tiệt trùng có hương vị tương tự, hoặc phần nước ngâm kèm theo SCOBY.

Điểm hạn chế của phương pháp này là bạn sẽ làm loãng hương vị thuần khiết của mẻ giấm hoặc kombucha mà mình đang làm. Tuy nhiên, điều đó hoàn toàn ổn – vì nó cho bạn một lý do tuyệt vời để làm lại lần nữa, và lần này, bạn sẽ có thể dùng chính mẻ đầu tiên làm nguyên liệu cho backslop.

Hết phần 1 :v