Tài liệu Biến đổi vi sinh vật trong thành phần thủy sản ppt

 Trong quá trình sống của mình, vi sinh vật gây ra những quá trình hóa sinh làm ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên và những quá trình này được ứng dụng trong hà

 Trong quá trình sống của mình, vi sinh vật

gây ra những quá trình hóa sinh làm ảnh

hưởng lớn đến vòng tuần hoàn vật chất trong

tự nhiên và những quá trình này được ứng

dụng trong hàng loạt ngành sản xuất cũng

như làm cơ sở khoa học để chọn các phương pháp bảo quản và chế biến thực phẩm

 Những quá trình hóa sinh này chia thành hai loại: lên men và thối rữa

 Chuyển hoá các hợp chất không chứa nitơ

 Ứng dụng trong chế biến thực phẩm

 Tế bào nấm men giàu protein & các vitamin

 Lên men hiếu khí (lên men acetic, lên men oxalic, lên men citric )

 Lên men kị khí (lên men rượu, lên men lactic, lên men acid butyric )

 Lên men rượu

◦ QT phân huỷ đường thành rượu và khí CO2 (do VSV)

◦ Nấm men giữ vai trò chủ yếu: Saccharomyces, sinh enzym nội bào

◦ Trong tự nhiên nấm men thường gặp trong đất, nước, đặc biệt trong rau quả & các loại trái cây chín

◦ Nguyên liệu: monosaccharit và disaccharit, lactose chỉ lên men

được bởi Saccharomyces lactic Tinh bột, cellulose thì phải thuỷ

phân

◦ Nồng độ đường: 20 – 25%, ở nồng độ 30 – 35% thì quá trình lên

men hầu như bị ngừng

◦ Nhiệt độ: 15 – 250C, thấp: 4 – 50C, cao: 35 – 400C, đến 500C thì quá trình ngừng hoàn toàn

◦ pH thích hợp: 3,5 – 4,5

◦ Nồng độ rượu: 2 – 5% có tác dụng kìm hãm nấm men, 5 – 6% nấm men đình chỉ sinh sản Nấm men lên men rượu vang – 16%,

Saccharomyces ovifornis có thể lên men tới 19 – 22% rượu

◦ Giai đoạn đầu lên men tạo 3,6% glycerin

 Tăng pH (=NaHSO3): đạt 20 – 25% glycerin, CO2 & aldehyt acetic

 Lên men (MT kiềm): 1 phân tử glucose tạo 1 phân tử glycerin và 1 phân tử

aldehyt acetic (1/2 chất này tạo a.acetic, và nữa khác tạo rượu ethylic)

 Môi trường có a.amin, các a.amin bị khử amin tạo rượu bậc cao (propanol,

izobutanol, izoamylic)

◦ Hai dạng lên men rượu: lên men với nấm men nổi và nấm men chìm

 Lên men với nấm men nổi

 Nhiệt độ lên men 20 – 28 0 C

 Các nấm men nổi lên trong quá trình lên men

 Tạo thành nhiều bọt khí

 Khó làm trong sau khi lên men xong

 Lên men với nấm men chìm

 Nhiệt độ lên men thấp

 Nấm men ngưng kết lại với nhau trong quá trình lên men

 Dịch lên men trong sáng sau quá trình lên men

 Ít tạo bọt khí

◦ Ứng dụng:

 Sản xuất rượu ethanol

 Nguyên liệu: tinh bột hoặc rỉ đường

 Tinh bột thì cần thuỷ phân

 Rỉ đường thì cần bổ sung nguồn photpho và nitơ

 Giống men thường dùng là Saccharomyces cerevisiae (8-12%)

 Chưng cất được rượu trắng hoặc cồn cao độ

 Sản xuất bia

 Nguyên liệu: đại mạch, ngũ cốc, malt

 Nấm men: Saccharomyces carlsbergensis, lên men chìm

 Lên men chính: 6 – 10 0 C

 Lên men phụ: 1 – 4 0 C

 Sau khi dịch lên men chín, đem lọc và bảo hoà CO2

 Sản xuất rượu vang

 Nguyên liệu: nho, nhiều loại trái cây khác

 Giống men: Saccharomyces vini, Saccharomyces oviformis lên men chìm, chịu

 Giống men: Saccharomyces cerevisiae, Candida, Torula,…

 Sinh khối nấm men được ép thành bánh, sấy khô đến độ ẩm 7 – 10%, số lượng

tế bào 7 – 10 tỷ/g

 Lên men lactic

◦ Là QT chuyển hoá đường thành a lactic (do VSV)

vsv

◦ Lên men lactic đồng hình

Theo sơ đồ Embden – Mayerhorf – Parnas (aldolase

và triozophotphatizomerase)

◦ Lên men lactic dị hình

C6H12O6 CH3-CO-COOH +2H 2CH3-CHOH-COOH + 94Kcal

2C6H12O6 CH3-CHOH-COOH + HOOC-(CH2)2-COOH + CH3-COOH

+ C2H5OH + CO2 + H2

VK Lactic điển hình lacticodehydrogenase

◦ Nguyên liệu: monosaccharit & disaccharit

hình cầu /hình que T o tối thích 25 – 35 0 C, các loài ưa nhiệt (40 – 45 0 C) 60 – 80 0 C, bị tiêu diệt sau 10’ – 30’

◦ Các loài VK: Knăng tạo acid & sức chịu acid khác nhau

 Trực khuẩn lactic đồng hình tạo acid cao (2 – 3,5%), phát triển:

pH 3,8 – 4 Lên men tốt nhất: pH 5,5 - 6

 Liên cầu khuẩn khoảng 1%, ko phát triển: pH 3,8 – 4

và a amin Trực khuẩn có hoạt tính này cao hơn

◦ VK lactic chịu được đk khô hạn, bền với CO2 & ethylic, nhiều loài chịu 10 – 15% cồn, 1 số trực khuẩn bền với NaCl (7 –

10%)

trong các sp thực phẩm (rau, quả, sữa, thịt,…)

◦ Vi khuẩn lên men lactic đồng hình:

 Streptococcus lactis Ưa ấm (30 – 35 0 C), tích tụ được 0,8-1%

acid Một số chủng tạo thành nizin Được sử dụng nhiều trong chế biến các sản phẩm sữa: sữa chua, crem-bơ chua, phomat

 Streptococcus cremoris Tạo ít acid trong môi trường, nhiệt độ thích hợp là 25 0 C

 Streptococcus thermophilus Nhiệt độ tối thích 40 – 45 0 C, tích tụ được khoảng 1% acid

 Lactobacillus bulgaricus Trực khuẩn kết thành chuổi, không lên men được saccharose, nhiệt độ thích hợp 40-45 0 C, tích tụ tới 2,5 – 3,5% acid

 Lactobacillus casei Trực khuẩn, tích tụ 1,5% acid, nhiệt độ thích hợp 30 – 35 0 C, có hoạt tính protease Được sử dụng trong chế biến phomat

 Lactobacillus acidophilus Nhiệt độ thích hợp 37 – 40 0 C, tích tụ được 2,2% acid Có khả năng sinh bacterioxin ức chế vi khuẩn gây bệnh đường ruột

 Lactobacillus plantarum Nhiệt độ thích hợp 30 0 C, tích tụ được 1,3% acid Sử dụng chủ yếu trong muối chua rau quả

◦ Các vi khuẩn lên men dị hình

 Lactobacillus brevis Tạo được 1,2% acid lactic, ngoài

ra chúng tạo được tới 2,4% a acetic và rượu ethylic, tạo CO2, tạo hương cho sản phẩm Tìm thấy chủ yếu trong rau cải muối chua

 Lactobacillus lycopersici Là biến chủng của L brevis

gây hư hỏng cà chua quả, cũng như cà chua đóng

hộp, nước cà chua thanh trùng chưa triệt để

 Các liên cầu khuẩn tạo hương (Str diacetilactic, Str citrovorus, …) Ngoài acid, CO2, chúng còn tạo thành các chất thơm (ester, diacetil) Nhiệt độ thích hợp của các vi khuẩn này 25 – 300C

 Rau quả sơ chế

Vai trò của muối trong làm dưa

◦ Hút nước từ rau quả tạo môi trường lên men

◦ Ức chế các vsv gây thối có sẵn trên rau quả

◦ Tạo cấu trúc và hương vị cho sản phẩm

 Có 2 dạng:

◦ Ý nghĩa của lên men lactic

 Trong công nghiệp sữa: sữa chua, yaourt Muối chua rau quả, ủ chua thức ăn chăn nuôi, chế biến bánh mì đen Những năm gần đây vi khuẩn lactic còn được sử dụng trong chế biến giò chả, xúc xích, làm chín cá

muối (tạo vị, hương thơm, độ rắn chắc,…)

 chế biến lông thú Lông thú được ủ chua sẽ bóng

mượt hơn

 Acid lactic được sử dụng trong ngành công nghiệp

bánh kẹo Muối canxi lactat dùng làm dược tá

 Lên men lactic tự phát lại phá hỏng các quy trình công nghệ và lam hư các sản phẩm thực phẩm: trong sản xuất bia, dịch quả, rượu, chúng sẽ lên men dịch

đường làm chua, gây đục khó lắng trong, tạo mùi vị chua nồng khó chịu

 Dạng lên men này phát triển rộng rãi trong thiên

nhiên, hủy cellulose trong điều kiện kị khí tạo a

butyric và a acetic, và các loại khí như: CO2, H2, CH4

của enzim cellulase, cellulose bị phân hủy thành các hợp chất đơn giản hơn là cellubio, sau đó enzim

cellubiase chuyển thành glucose

 Vi khuẩn sử dụng cellulose là: Bacillus cellulosae

hydrogenicus và Bacillus cellulosae methanicus Loài 1 lên men cellulose thành a acetic và a butiric với hàm lượng tương đương nhau và một ít khí (chiếm 1/3

khối lượng cellulose phân hủy), chủ yếu là hydro Loài

2 tạo a acetic chủ yếu và một lượng khí lớn hơn (1/2 khối lượng cellulose phân hủy) không có hydro mà là metan

 Phân huỷ pectin

◦ Là những loại vsv có hoạt tính pectinase, các loài này

trường gặp trong nhóm nấm, vi khuẩn

◦ Phân huỷ pectin có tác dụng rất lớn đối với tách sợi đay, gai

◦ Vsv phân huỷ cellulose – pectin có thể làm giảm chất

lượng đáng kể các nguồn nguyên liệu thực phẩm là

thực vật (rau, quả)

 Phân huỷ pectin dẫn đến làm tơi thịt quả và rau cho

tới khi các mô bị rã

 Phân huỷ cellulose dẫn đến phá hỏng thành tế bào của thịt quả làm cho vsv lọt vào bên trong các tổ chức

 Lên men butyric (clostridium)

◦ Là quá trình chuyển hoá đường thành acid butyric, CO2, H2 dưới tác dụng của vsv

◦ Những sản phẩm phụ: aceton, rượu butyric và ethylic, acid ecetic

◦ Chúng phổ biến trong thiên nhiên Thường có trong sữa,

bơ, nước thải, trong đất, phân chuồng, trên hạt ngũ cốc, đậu, khoai tây Hay gặp là: Clos butylicum, Clos

 Ester hoá với methylic cho mùi táo

 Ester hoá với ethylic cho mùi mận

 Ester hoá với amylic cho mùi dứa, …

 Là quá trình oxy hoá không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ, sản phẩm tạo thành là các acid hữu

cơ

◦ Là quá trình oxy hoá rượu ethylic tới acid acetic do vi khuẩn

◦ Vi khuẩn thuộc giống Acetobacter, Gluconobacter

 Là những trực khuẩn G-, không sinh bào tử, hiếu khí

 khả năng chịu acid cao, vẫn phát triển ở pH = 3,2

 Nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển khoảng 20 – 35 0 C

 Các vi khuẩn lactic thường có hình sợi dài, kết thành màng trên

bề mặt cơ chất, do khả năng tạo nhầy của vỏ tế bào

 Vi khuẩn acetic dễ thay đổi hình dạng

◦ Vi khuẩn này rất phổ biến trong tự nhiên, thường gặp

chúng ở các loại quả chín, rau dưa, bia, rượu,…

CH3-CH2OH + O2 CH3COOH + H2O

 Lên men citric

◦ Là quá trình chuyển hoá đường thành acid citric

◦ Nấm mốc Aspergillus niger được sử dụng trong qúa trình lên men này

◦ Có hai phương pháp lên men sản xuất acid citric

 Phân huỷ chất béo và acid béo

lipase Là các trực khuẩn sinh hoặc không sinh bào tử,

nấm mốc, một số nấm men

◦ Quá trình thuỷ phân tạo thành acid béo và glycerin

 Glycerin được nhiều vsv sử dụng và tạo thành CO2, H2O

 Các acid béo không bão hoà bị oxy hoá trước tạo thành các peroxyt bởi enzym lipoxygenase

 Các peroxyt dễ dàng bị oxy hoá tiếp theo để tạo thành những sản phẩm trung gian: aldehyt, ceton,… làm cho chất béo có những mùi vị khó chịu

 Thối rữa là quá trình phân hủy các chất

protein dưới tác dụng của vi sinh vật Quá trình này rất quan trọng trong vòng tuần hoàn vật chất Quá trình này được tiến

hành thường xuyên trong tự nhiên, đất, nước, trong cả điều kiện yếm khí và hiếu khí Sản phẩm thối rữa có thể làm ô nhiễm môi trường sống và các vi sinh vật gây thối

là nguyên nhân làm hỏng thực phẩm giàu protein

cuối cùng của giai đoạn này

Đối với các nucleoprotid sẽ bị phân huỷ thành axit nucleotic

và protid đơn giản Sau đó protid bị phân huỷ như sơ đồ trên, còn axit nucleotic bị phân huỷ thành axit photphoric, pentose và hỗn hợp các bazơ nitơ

 Nhiều trường hợp tạo thành dẫn xuất của

H2S là các mercaptan có mùi tanh và hôi thối với một lượng rất nhỏ

 Khi phân huỷ các amin thơm (có vòng bezen)

sẽ tạo thành các sản phẩm đặc trưng của quá trình thối rữa Khi phân huỷ phenyl alamin ta được axit benzoic, tirozin → crezol,

trytophan → indol và scatol Indol và scatol có mùi hôi thối rất khó chịu (mùi phân) và có khả năng gây độc

 Giai đoạn 3

Các chất hữu cơ được hình thành do quá trình

phân giải sơ bộ aminoaxit sẽ tiếp tục chuyển hoá,

sự chuyển hoá này tuỳ thuộc vào loài vi sinh vật

và tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường mà rất

khác nhau

Trong điều kiện hiếu khí các chất này được oxi hoá

và có thể được vô cơ hoá hoàn toàn Sản phẩm cuối cùng là: NH3, CO2, H2O, H2S, H3PO4

Trong điều kiệm yếm khí các sản phẩm không

được oxi hoá hoàn toàn, trong môi trường sẽ

tích tụ các axit hữu cơ, rượu, amin, trong đó có nhiều chất độc và gây mùi hôi thối

 Nhóm vi sinh vật hiếu khí

 Nhóm vi sinh vật hiếu khí tuỳ nghi

 Nhóm vi sinh vật yếm khí

 Vi sinh vật thối rữa đóng vai trò cực kỳ quan

trọng trong vòng tuần hoàn vật chất trong tự

nhiên Chúng phân hủy các chất protein có trong xác động thực vật và khoáng hóa các hợp chất này để tạo thành amoniac, làm giàu cho đất,

cung cấp nguồn nitơ dinh dưỡng cho cây trồng

 Song, dưới tác dụng của vi sinh vật gây thối các loại thực phẩm thịt, cá và các sản phẩm từ thịt,

cá, trứng, sữa cũng như các sản phẩm giàu

protein khác bị hư hỏng Một trong những chỉ

tiêu của sự hư hỏng là có mặt các sản phẩm của quá trình phân hủy protein (hàm lượng cao các amin, NH3, H2S và các acid béo)