SỰ CHUYỂN hóa của GLUCOSE TRONG nấm MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE và ỨNG DỤNG TRONG sản XUẤT rượu, BIA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM SỰ CHUYỂN HÓA CỦA GLUCOSE TRONG NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU, BIA SVTH: NHĨM 08 Huỳnh Thụy Hồng Lam MSSV: 2005200735 LỚP: 11DHTP1 Phạm Thị Bình An MSSV: 2005202001 LỚP: 11DHTP9 TP HỒ CHÍ MINH, 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM SỰ CHUYỂN HÓA CỦA GLUCOSE TRONG NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU, BIA SVTH: NHÓM 08 Huỳnh Thụy Hoàng Lam MSSV: 2005200735 LỚP: 11DHTP1 Phạm Thị Bình An LỚP: 11DHTP9 MSSV: 2005202001 TP HỒ CHÍ MINH, 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan “Bài tập cuối kỳ học phần Hóa sinh học thực phẩm” chúng tơi thực Các nội dung trình bày tập trung thực, không chép Các tài liệu tham khảo sử dụng trích dẫn nguồn thích rõ ràng TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 SINH VIÊN THỰC HIỆN An Phạm Thị Bình An i TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH iii MỞ ĐẦU 1 GIỚI THIỆU VỀ GLUCOSE 1.1 Khái niệm .1 1.2 Tính chất glucose .2 1.2.1 Tính chất vật lý .2 1.2.2 Tính chất hóa học 1.3 Vai trò glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae TÌM HIỂU VỀ NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE 2.1 Đặc điểm 2.1.1 Những ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng đến Saccharomyces cerevisiae 2.2 Nhu cầu glucose tế bào nấm men SỰ CHUYỂN HÓA CỦA GLUCOSE TRONG TẾ BÀO NẤM MEN 3.1 Giai đoạn đường phân 3.1.1 Phân giải glucose thành pyruvate 3.1.2 Quá trình đường phân .8 3.1.3 Phân giải hiếu khí pyruvate — Chu trình Krebs .9 3.2 Hơ hấp hiếu khí 10 3.2.1 Hơ hấp hiếu khí xảy đâu? 11 3.3 Hô hấp kị khí 13 3.3.1 Hô hấp kỵ khí xảy mơi trường nào? 14 ỨNG DỤNG CỦA LÊN MEN RƯỢU ( SẢN XUẤT RƯỢU, BIA) 15 4.1 Bản chất trình lên men rượu 15 4.2 Sự chuyển hóa đường trình lên men rượu 16 KẾT LUẬN 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 ii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cấu trúc glucose Hình Phản ứng khử Hình Phản ứng Hình Phản ứng lên men rượu Hình Nấm men Saccharomyces cerevisiae Hình Các phản ứng chuyển hóa Hình Q trình hơ hấp hiếu khí Hình Quá trình đường phân tron Hình Chu trình Krebs hơ h Hình 10 Q trình hoạt động hơ hấp kị kh Hình 11 Các loại hơ hấp kị khí iii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỞ ĐẦU Công nghệ sản xuất rượu, bia lĩnh vực phát triển từ lâu đến tiến khơng ngừng Trong trình lên men phải trải qua nhiều giai đoạn có giai đoạn chuyển hóa chất thể vi sinh vật Vi sinh vật dùng trình lên men nấm men Saccharomycse cerevisiae, báo cao hơm nhóm em xin trình bày chuyển hóa glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae ứng dụng sản xuất rượu, bia Bài báo cáo gồm phần: Phần 1: Giới thiệu glucose Phần 2: Tìm hiểu nấm men Saccharomyces cerevisiae Phần 3: Sự chuyển hóa glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae Phần 4: Ứng dụng sản xuất rượu, bia Phần nhóm em trọng báo cáo chuyển hóa glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae, phần tổng hợp phần khác, dẫn đến trình lên men rượu, bia Bài báo cáo nhóm em xin bắt đầu, q trình làm có điều sai sót chưa nội dung xin thầy cô bỏ qua GIỚI THIỆU VỀ GLUCOSE 1.1 Khái niệm Glucose hợp chất tạp chức, có cấu tạo aldehyde đơn chức có nhóm CH=O alcol chức có chứa nhóm OH liền kề Là loại đường thực phẩm mà thể dùng để chuyển hóa thành lượng Tồn dạng mạch vịng mạch hở - Cơng thức phân tử: C6H12O6 - Công thức cấu tạo glucose mạch hở: CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH -CH=O Viết tắt: CH2OH[CHOH]4CHO Trong thực tế, glucose tồn chủ yếu hai dạng mạch vòng: α - glucose β glucose TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1 Cấu trúc glucose 1.2 Tính chất glucose 1.2.1 Tính chất vật lý Glucose chất rắn, tinh thể khơng màu, có vị khơng đường mía, dễ tan nước Glucose có hầu hết phận lá, hoa, rễ, đặc biệt glucose có nhiều nho chín gọi đường nho Glucose có nhiều mật ong (30%), có thể người động vật 1.2.2 Tính chất hóa học Glucose có tính chất hóa học aldehyde đơn chức (-CHO) alcol đa chức (-CO) Phản ứng oxy hóa Tùy tác nhân mà q trình oxy hóa xảy C1; C1 ( aldose) vầ C cuối hay C cuối Phản ứng thường dùng để định lượng đường Hình Phản ứng khử Từ glucose thu rượu glucitol, gọi lầ sorbitol TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình Phản ứng Phản ứng xảy theo giai đoạn: Hình Phản ứng lên men rượu C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 = 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O 1.3 Vai trò glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae Glucose có vai trị quan trọng thể động vật vi sinh vật Nếu thể động vật, glucose tạo nguồn lượng cho bắp, não bộ, hệ thần kinh nhân tố thúc đẩy trình chuyển hóa chất béo thể người Thì thể vi sinh vật nói đến nấm men Saccharomyces cerevisiae : TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat — Glucose nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho sinh trưởng, phát triển nấm men, chiếm 95% glucose trình lên men yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình lên men — Glucose cịn chất quan trọng đóng vai trị chất xúc tác cho nấm men sinh trưởng trình lên men Nồng độ đường thích hợp cho q trình lên men rượu từ - 20% Khi nồng độ đường lớn 30% ức chế trình lên men rượu Đối với việc sản xuất rượu vang người ta sử dụng nồng độ đường từ 16 ÷ 25% dùng nấm men chìm, nên trình lên men chậm sau lên men lượng đường rượu rượu vang thường có vị Cịn sản xuất bia thường dùng nồng độ đường từ ÷ 12% Trong điều kiện thiếu oxy, nấm men lấy lượng cách chuyển hóa glucose thành CO2 ethanol q trình phân hủy glucose C6H12O6 (glucose) →2C2H5OH + 2CO2 Môi trường giàu glucose môi trường thuận lợi giàu chất dinh dương cho loại thuộc họ nấm men Saccharomyces phát triển Glucose đóng vai trị yếu tố dinh dưỡng để nuôi vi sinh vật trình ni cấy vi sinh vật, để thu nhận sinh khối Glucose đảm nhận vai trò hiển thị số tượng điều hòa tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae, bao gồm hoạt hóa đường RASadenylate cyclase glucose gây luân chuyển phosphatidylinositol, tác động nhanh chóng sau dịch mã hoạt động enzym khác lâu dài hiệu ứng cấp độ phiên mã TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÌM HIỂU VỀ NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE 2.1 Đặc điểm Hình Nấm men Saccharomyces cerevisiae Nấm men phân bố rộng rãi tự nhiên, môi trường chứa đường, pH thấp (đất, nước, khơng khí, lương thực, thực phẩm, hoa quả, ), nhiều loại nấm men có khả lên men rượu từ lâu người ta biết sử dụng nấm men để nấu rượu, bia, sản xuất cồn, glycerine, Saccharomyces chi nấm men sử dụng rộng rãi ngành thực phẩm làm bánh mì, sản xuất cồn Saccharomyces có nghĩa nấm đường loại vi sinh vật sản xuất với quy mô lớn giới Saccharomyces cerevisiae loại nấm men sử dụng nhiều trình sản xuất rượu, bia, bánh mì, thuộc nhóm thể đơn bào, có hình cầu hay hình trứng, mơi trường giàu dinh dưỡng có hình bầu dục, điều kiện yếm khí có hình trịn, cịn điều kiện hiếu khí tế bào dài Saccharomyces cerevisiae có kích thước nhỏ từ 5- 14 μm, loài sinh trưởng cách tạo chồi sinh bào tử, chúng sinh trưởng phát triển nhiệt độ cao ( 25-42 o C) Ở độ pH= 5.8 phù hợp cho nấm men phát triển, pH= 7.5 nấm men bị ức chế ngừng phát triển Sinh trưởng môi trường chứa 50% 60% glucose, sinh sản acid từ glucose Nguồn dinh dưỡng chủ yếu chúng sử dụng từ nguồn carbon loại đường glucose, galactose, saccharose, maltose, từ nguồn nitơ amino acid muối amon Cấu tạo tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae gồm vỏ tế bào, màng nguyên sinh chất, màng sinh chất, ty thể, không bào (chứa sản phẩm bị phân cắt, hay chất TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat độc lạ có hại cho tế bào), máy gogi, ribosome, nhân tế bào, lưới nội chất  Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu lipoprotein, giữ vai trò điều hòa vận chuyển chất dinh dưỡng cho tế bào  Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất vị trí nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo vận chuyển vật chất cho tế bào 2.1.1 Những ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng đến Saccharomyces cerevisiae Ảnh hưởng áp suất thẩm thấu môi trường nồng độ chất riêng Áp suất thẩm thấu, điều phải phụ thuộc vào đường chất hịa tan có mặt Với nồng độ chất nồng độ lên cao, đồng thời kéo theo áp suất thẩm thấu cao đẩy tích tụ nấm men nhanh Ảnh hưởng nhiệt độ Loại nấm men saccharomyces cerevisiae sinh trưởng phát triển tốt nhiệt độ từ 25 đến 30 độ Nếu nhiệt độ mơi trường giảm, khiến cho tốc độ phát triển nấm men saccharomyces cerevisiae bị giảm xuống Đặc biệt nấm bị chết nhiệt độ cao 60 độ Ảnh hưởng pH Mơi trường pH có ý nghĩa định đến sinh trưởng vi sinh vật Độ pH môi trường ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng nấm men Độ pH tốt vào khoảng từ 4,0 - 6,8, pH = 5,8 phù hợp cho nấm men phát triển 2.2 Nhu cầu glucose tế bào nấm men Quá trình lên men etylic ( lên men rượu ): Quá trình lên men rượu q trình chuyển hố đường glucoza thành rượu etylic CO2 , đồng thời làm sản sinh số lượng xác định tác dụng hệ thống enzim số vi sinh vật Tác nhân lên men rượu chủ yếu nấm men đặc biệt Saccharomyces cerevisiae Nhiều loại vi khuẩn kỵ hiếu khí khơng bắt buộc có khả tạo thành rượu sản phẩm chủ yếu sản phẩm phụ trình lên men hexoza hay pentoza - Lên men rượu nhờ nấm men: Trong trình glucoza chuyển hố thành axit piruvic theo đường EMP, sau axit piruvic bị decacboxyl hóa thành axetaldehyt axetaldehyt tiếp tục bị khử thành rượu etylic Cơ chế tóm tắt q trình lên men rượu : Glucoza 2CH 3CH2OH EMP NAD + NADH2 2CH3COCOOH pyruvatdecacboxylaza 2CH3CHO CO2 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Nếu chất sản phẩm khác tinh bột, xenluloza q trình có giai đoạn Giai đoạn đầu phân giải chất thành glucoza nhờ nhóm vi sinh vật phân giải tinh bột xenluloza, sau glucose chuyển hoá thành rượu nhờ nấm men Quá trình lên men rượu ứng dụng để sản xuất rượu, bia đồ uống có gaz, làm nở bột mỳ Tuỳ theo nguyên liệu trình lên men, quy trình tinh chế uống khác có chứa rượu etylic Hiệu ứng Pastuer: ức chế trình lên men rượu có mặt oxy Hiện tượng Pastuer phát đầu tiên, ông nhận thấy trình lên men rượu, sục oxy vào việc tích luỹ rượu bị ngừng lại nhu cầu glucose bị giảm đi, trình đường phân EMP bị đình chỉ, lúc vi sinh vật tăng cường q trình hơ hấp Như hiệu ứng Pasteur thể tính kinh tế trao đổi chất oxy hố Sự tạo thành glyxerin lên men rượu: trình lên men rượu thường sinh glyxerin, nhiên môi trường kiểm (pH = 8) lượng glyxerin sinh tăng lên nhiều trở thành sản phẩm chủ yếu: 2C6H1206 + H2O = CH3COOH + CH3CH2OH + 2CH2OHCHOHCH2OH + 2CO2 Lượng glyxerin sinh nhiều trình lên men xảy với có mặt NaHSO3 Trong trường hợp axetaldehyt liên kết với NaHSO3 nên không bị khử thành rượu Sản phẩm lên men glixerin CO axetalsunphonat natri Lên men rượu nhờ vi khuẩn: vi khuẩn lên men rượu Sarcina ventriculi người ta tìm thấy đường tạo thành etylic theo kiểu nấm men (phân giải dường theo đường EMP) Còn Zygomonas mobilis glucose phân giải theo men số vi khuẩn đường ED Trong trình lên ruột Clostridium, rượu hình thành sản phẩm phụ trình lên men Song tiền chất etylic tức axetaldehyt khơng giải phóng trực tiếp từ axit piruvic nhờ SỰ CHUYỂN HÓA CỦA GLUCOSE TRONG TẾ BÀO NẤM MEN 3.1 Giai đoạn đường phân 3.1.1 Phân giải glucose thành pyruvate Sự phân giải glucose thành pyruvate chất trung gian Các monose ( chủ yếu glucose ) sau đến quan tể bảo tiếp tục biển đổi , chuyển hỏa TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat glucose thành pyruvate chất trung gian khác Quá trình phân giải đường quan tế bảo xảy theo nhiều hướng khác , có đường : đường Embden - Meyerhoff - Parnas , cịn gọi q trình đường phản ( glycolysis ) ; đường pentose phosphate : dường Entner – Doudoroff Trong đường đường Embden - Meyerhoff - Parnas phổ biển 3.1.2 Quá trình đường phân Đây đường phổ biến để phân giải Glucose Thành pyruvate, biết đến với tên gọi đường đường phân (glycolysis) Đường phân gặp tất nhóm sinh vật hoạt động có mặt vắng mặt Oxy Quá trình diễn phần mềm tế bào chất thể nhân nguyên thủy nhân thật Quá trình đường phân quy trình phức tạp, bao gồm chuỗi 10 phản ứng, chia làm pha đầu hay gọi pha chuẩn bị (preparatory phase) pha tiêu hao lượng, pha (payoff phase) pha sinh lượng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình Các phản ứng chuyển hóa Phân giải hiểu pyruvate Chu trình Krebs 3.1.3 Phân giải hiếu khí pyruvate — Chu trình Krebs Khi có oxy, pyruvate chuyển thành acetyl - CoA vào chu trình Krebs để tạo nên CO2 H 2O, Quá trình diễn động vật , thực vật nhiều tế bào sinh vật điều kiện hiếu khí, O2 chất nhận điện từ cuối từ NADH , pyruvate đưa vào ty thể tiếp tục biển dưỡng đồng thời tạo nhiều ATP Pyruvate dịch tế bảo chất chuyển vào ngăn ty thể Qua chuỗi phản ứng phức tap, pyruvate vi oxy hóa thành CO gốc acetyl 2C, chất gắn với coenzym A (CoA) tạo chất acetyl - CoA Khi pyruvate oxy hóa, điện từ ion H+ bị lấy đi, NAD+ lại chất nhận điện từ ion H+ để tạo NADH , Chuỗi phản ứng tóm tắt phương trình sau : acid pyruvic + 2HS - CoA +2 NAD → 2CH₂ - C - SCoA +2 CO2 + NADH + 2H+ Nếu từ glucose, trình oxy hóa hồn tồn chia q trình làm giai đoạn : phân giải glucose thành pyruvate ( xem q trình đường phân ) ; chuyển hóa pyruvate thành acetyl - CoA ; oxy hóa acetyl - CoA thơng qua chu trình Krebs Chuyển hóa pyruvate thành acetyl - CoA: Phức hợp đa enzyme pyruvate dehydrogenase trước hết oxy hóa pyruvate thành CO acetyl - CoA phân tử cao bao gồm coenzyme A acid acetic nối với qua liên kết cao thiol este Acetyl - CoA bị phản giải tiếp chu trình Krebs Việc tạo lượng , sử dụng lượng coenzyme khử qua trình đường phân ( glycolysis ) chu trinh Krebs tôm tắt sau : Glucose glucose - phosphate Fructose - - phosphate → fructose - 1,6 - bisphosphate TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Glyceraldehyde - - P➜ 21,3 – bisphosphoglycerate 1,3 – Bisphosphoglycerate 23 - phosphoglycerate Phosphoenolpyruvate → pyruvate Pyruvate 2acety - CoA Isocitrate → a - ketoglutarate a - Ketoglutarate → succinyl - CoA Succinyl - CoA → succinate Succinate → fumarate Malate oxaloacetate Tổng cộng Khi oxy hóa hồn tồn phân tử glucose thu 686 kcal, để tổng hợp ATP tử ADP cần cung cấp khoảng kcal / mol Nếu toàn lượng phân giải mol glucose đểu dùng tổng hợp ATP thu 686; = 76 mol ATP Thực tế tạo 38 mol ATP, chiếm 50 % tổng số lượng , 50 % giải phóng dạng nhiệt Phương trình tổng quát chu trình Krebs; Acetyl CoA + 3H₂O + 3NAD + FAD + ADP + Pi → 2CO₂ + 3NADH + 3H + FADH₂ + CoASH + ATP + 3.2 Hơ hấp hiếu khí Hơ hấp hiếu khí q trình oxi hóa phân tử hữu cơ, mà chất nhận electron cuối oxi phân tử (O2) Đây cách hô hấp vi sinh vật nhỏ bé Ở vi sinh vật nhân thực, chuỗi truyền electron màng ti thể, sinh vật nhân sơ diễn màng sinh chất Vi sinh vật thể nhỏ bé, nhìn rõ chúng kính hiển vi Đặc điểm chung chúng hấp thụ chuyển hóa chất dinh dưỡng nhanh, sinh trưởng sinh sản nhanh, phân bố rộng Trong tự nhiên, vi sinh vật có mặt khắp nơi, môi trường điều kiện sinh thái đa dạng Trong mơi trường có oxi phân tử, số vi sinh vật tiến hành hô hấp hiếu khí Cịn mơi trường khơng có oxi phân tử, vi sinh vật tiến hành lên men hơ hấp kị khí Sản phẩm cuối trình phân giải đường CO H2O Ở vi khuẩn, phân giải phân tử Glucôzơ, tế bào tích lũy 38 ATP, tức chiếm 40% lượng phân tử Glucose Có số vi sinh vật hiếu khí, mơi trường thiếu số nguyên tố vi lượng làm rối loạn trao đổi chất giai đoạn với chu trình 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Crebs Như vậy, loại vi sinh vật thực hô hấp khơng hồn tồn Hình Q trình hơ hấp hiếu khí vi sinh vật 3.2.1 Hơ hấp hiếu khí xảy đâu? Là q trình xảy mơi trường có O 2, hơ hấp hiếu khí thực có tham gia O2 hơ hấp Hơ hấp hiếu khí với hơ hấp kị khí, phần thuộc hơ hấp xây xanh Hơ hấp hiếu khí thực qua nhiều đường khác nhau:  Đường phân – chu trình Krebs  Chu trình Pentozo photphat  Đường phân – chu trình Glioxilic (ở thực vật)  Oxy hoá trực tiếp (ở VSV)  Đường phân – chu trình Krebs Hơ hấp hiếu khí theo đường đường phân – chu trình Krebs đường hô hấp tế bào xảy phổ biến sinh vật, tế bào Hơ hấp hiếu khí theo đường xảy qua giai đoạn:  Đường phân tiến hành tế bào chất  Chu trình Crebs tiến hành chất ty thể  Chuỗi hô hấp tiến hành màng ty thể Đường phân: đường phân trình phân huỷ phân tử glucose tạo acid pyruvic NADH Điểm đặc biệt đường phân phân tử đường tự phân giải mà phân tử đường hoạt hoá việc gắn gốc P vào bị phân huỷ Ở dạng đường – photphat phân tử trở nên hoạt động nên dễ biến đổi 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình Q trình đường phân hơ hấp vi sinh vật Đường phân chia làm giai đoạn:  Phân cắt phân tử glucose thành phân tử trioza: AlPG PDA  Biến đổi AlPG PDA thành acid pyruvic Kết đường phân tóm tắt là: C 6H12O6 + 2NAD + ADP + 2H 3PO4 → 2CH3COCOOH + 2NADH + H+ + 2ATP Trong hơ hấp hiếu khí, acid pyruvic tiếp tục phân huỷ qua chu trình Crebs, cịn NADH + H+ thực chuỗi hô hấp để tạo H2O: 2NADH + H+ + O → 2NAD + 2H2O Vậy kết đường phân hơ hấp hiếu khí là: C 6H12O6 + O2 → 2CH3COCOOH +2H2O Chu trình Crebs: sản phẩm đường phân acid pyruvic tiếp tục phân huỷ qua chu trình Crebs Chu trình Pentozo photphat Phân huỷ glucose qua đường phân đường mà cịn có nhiều đường khác, đó, chu trình Pentozo P đường phổ biến Con đường Pentozo P phát nấm enzyme, sau động vật cuối thực vật Khác với đường phân, đường Pentozo – P không phân huỷ glucose thành triose mà glucose bị oxy hoá decacboxyl hoá để tạo Pentozo – P Từ Pentozo P tái tạo lại glucozo P Con đường Pentozo – P xảy tế bào chất với đường phân, vậy, có cạnh tranh với đường phân 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Từ glucozo – P, enzyme glucozo – 6P – izomerase xúc tác biến thành fructozo 6P đường phân xảy Còn enzyme glucozo 6P -dehydrogenase hoạt động oxy hố glucozo 6P thành acid 6P – gluconic đường pentozo P xảy Cũng chu trình Krebs, đường phân huỷ glucose theo chu trình Pentozo P xảy theo phần:  Phân huỷ glucose tạo CO2 NADPH2  NADPH2 thực chuỗi hơ hấp tạo H2O Q trình xảy cách tổng quát là:  C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O  12H2 + 6O2 → 12 H2O Kết chung là: C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 6H2O Hình Chu trình Krebs hơ hấp vi sinh vật Q trình phân huỷ acid pyruvic qua chu trình Krebs thực chất ty thể nhiều hệ enzyme xúc tác Phần lớn phản ứng chu trình decacboxyl hố dehydro hố acid pyruvic Chu trình xảy qua phần:  Phân huỷ acid pyruvic tạo CO2 coenzime khử (NADH – H+, FADH2)  Các coenzime khử thực chuỗi hô hấp Kết chu trình là:  CH3COCOOH + 6H2O → 6CO2 + 10H2  10H2 + 5O2 → 10H2O Kết chung là: CH3COCOOH + 5O2 → 6CO2 + 4H2O 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Nếu kết hợp giai đoạn đường phân ta có phương trình tổng qt hơ hấp là: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O 3.3 Hơ hấp kị khí Hơ hấp kị khí hay cịn gọi hơ hấp yếm khí q trình phân giải cacbonhidrat để thu lượng cho tế bào, chấp nhận electron cuối chuỗi truyền electron phân tử vô oxi phân tử Ví dụ chất nhận electron cuối NO3 hô hấp nitrat, SO4 hơ hấp sunphat Những chất nhận electron cuối có khả khử O2, có nghĩa có lượng sản sinh phân tử bị ơxi hóa Vì vậy, ta nói rằng, hơ hấp yếm khí hiệu Ngun liệu sử dụng hơ hấp kị khí đường đơn, trải qua trình đường phân cho sản phẩm cuối ATP Quá trình xảy mơi trường khơng có O2 màng sinh chất sinh vật nhân thực (Khơng có bào quan ty thể) Hơ hấp yếm khí sử dụng chủ yếu vi khuẩn cổ khuẩn sống môi trường thiếu thốn ôxi Nhiều sinh vật yếm khí thuộc dạng yếm khí bắt buộc, tức chúng hô hấp với hợp chất yếm khí chết có diện ơxi Hình 10 Q trình hoạt động hơ hấp kị khí 3.3.1 Hơ hấp kỵ khí xảy môi trường nào? Để giải đáp thắc mắc này, trước hết bạn cần hiểu hô hấp kị khí q trình phân hủy glucose điều kiện khơng có tham gia O Bên cạnh đó, giai đoạn đầu q trình hơ hấp gọi đường phân Tuy nhiên, loại hô hấp này, đường phân thường xảy giai đoạn glucose phân hủy thành acid pyruvic NADH – H+ Ngược lại, giai đoạn 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat NADH – H+ lại thực chuỗi hô hấp không xảy khơng có tham gia O Vì vậy, kết đường phân loại hô hấp là: C 6H12O6 → 2CH3COCOOH + 2NADH+H+ Cùng với đó, giai đoạn q trình hơ hấp kị khí biến đổi acid pyruvic trở thành sản phẩm etanol, acid lactic,…Vì vậy, giai đoạn cịn gọi với tên lên enzyme hai trình lên enzyme phổ biến lên enzyme rượu lên enzyme lactic,… Hình 11 Các loại hơ hấp kị khí Lên enzyme lactic Lên enzyme lactic q trình hơ hấp dạng kị khí phổ biến nhiều vi sinh vật đồng thời xảy số mô thực vật điều kiện thiếu O Quá trình lên enzyme xảy theo hai đường khác Trong giai đoạn đường phân, sau AIPG tạo AIPG khơng bị oxy hóa thành A 13PG đường phân mà biến đổi cách trực tiếp thành acid lactic Lên enzyme rượu Lên enzyme rượu xem hình thức hơ hấp kị khí phổ biến diễn số nhóm vi sinh vật số mơ thực vật Q trình lên enzyme xảy qua giai đoạn là:  Đường phân phân hủy glucose thành chất acid pyruvic NADH– H+  Quá trình lên enzyme rượu diễn theo công thức sau:  C6H12O6 + 2NAD → 2CH3COCOOH + 2NADH + H+  2CH3COCOOH → 2CH3CHO + 2CO2  2CH3CHO + 2NADH + H+ → 2CH3CH2OH + 2NAD  Kết chung nhận được: C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ỨNG DỤNG CỦA LÊN MEN RƯỢU ( SẢN XUẤT RƯỢU, BIA) 4.1 Bản chất trình lên men rượu Lên men trình oxy hóa khử sinh học để thu lượng hợp chất trung gian Lên men rượu trình sinh hóa phức tạp, địi hỏi phải có tham gia nấm men số vi sinh vật khác Trong trình lên men rượu, đường biến đổi thành rượu ethylic CO Quá trình lên men rượu kèm theo hình thành sản phẩm đồng thời giải phóng lượng Trong phản ứng lên men, đường chia cắt thành mạch cacbon để hình thành nên hợp chất carbon mạch ngắn Để thực hoạt động sống sinh trưởng, sinh sản phát triển minh, vi sinh vật địi hỏi phải có lượng Lên men qua trình cung cấp lượng hợp chất trung gian cho tế bào vi sinh vật Nhưng tế bào sống sử dụng lượng dạng lượng tàng trữ mạch cacbon giải phóng phản ứng enzyme chuyển electron tử mức lượng nảy sang mức lượng khác Các phản ứng sinh hóa xảy trình lên men phản ứng chuyển hydro Nhưng chuyển hydro tương đương với chuyển electron, nguyên tử hydro tách thành proton Hạ electron Các enzyme xúc tác trình tách nguyên tử hydro khỏi chất gọi enzyme dehydrogenaza Như vậy, lên men q trình oxy hóa – khu có enzyme xúc tác hay nói cách khác q trình oxy hóa – khử sinh học Trong q trình đó, ngun tử cacbon chất bị oxy hóa đến CO2, nguyên tử hydro tách khỏi chất, chuyển đến NAD+, sau từ NADH điều kiện yểm hydro chuyển đến sản phẩm trung gian khác đến chất tiếp nhận tổng hợp nên nhằm mục đích đó, nghĩa để tái sinh lại NAD+ Tùy thuộc vào chất tiếp nhận hydro cuối hydro cuối mà phân biệt hô hấp lên men hô hấp yếm khí Lên men q trình để thu lượng, qua hydro tách khỏi chất chuyển đến chất tiếp nhận cuối chất hữu Hợp chất hữu khử vào mơi trường định dương tích tụ lại đó, phụ thuộc vào sản phẩm tích tụ chiếm ưu sản phẩm đặc trưng mà người ta phân lên rượu, lên men lactic hay lên mon butyric, Lên men khác với hô hấp yếm oxy hóa khơng hồn tồn Hơ hấp yếm tiến hành điều kiện oxy tham gia hydro lại chuyển qua mạch hô hấp mà đến chất tiếp nhận cuối nitrat sulfat 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 5.2 Sự chuyển hóa đường trình lên men rượu Quá trình lên men thể diễn điều kiện thiếu oxy (khi chuỗi vận chuyển electron diễn ra) trở thành phương tiện chủ yếu tế bào để sản xuất ATP (năng lượng) Nó chuyển NADH pyruvate sản sinh bước thủy phân Glucose thành NAD+ phân tử nhỏ Khi có mặt O 2, NADH pyruvate dùng cho hơ hấp; oxy hóa phosphoryl hóa, sinh nhiều ATP hơn, lý đó, tế bào thường tránh q trình lên men có diện oxy Ngoại lệ bao gồm VSV kỵ khí bắt buộc, khơng chịu oxy Bước đầu tiên, thủy phân glucose, chung cho tất đường lên men: C6H12O6 + NAD+ + ADP + Pi → CH 3COCOO− + NADH + ATP + H2O + 2H+ Pyruvate CH3COCOO− Pi phosphate Hai phân tử ADP hai Pi chuyển đổi thành phân tử ATP hai phân tử nước thơng qua phosphoryl hóa mức độ chất Hai phân tử NAD+ khử thành NADH Trong q trình oxy hóa phósphoryl hóa, lượng cho tạo thành ATP bắt nguồn từ gradient proton điện hóa tạo qua màng ty thể (hoặc, trường hợp vi khuẩn, màng tế nào) thông qua chuỗi vận chuyển điện tử Thủy phân glucoza trình phosphoryl hóa mức độ chất (ATP sinh trực tiếp từ phản ứng này) Quá trình lên men người sử dụng cho sản xuất thực phẩm nước giải khát thời kỳ đồ đá Ví dụ, lên men dùng để bảo quản trình lên men acid lactic tìm thấy thực phẩm muối chua dưa muối, kim chi sữa chua, trình sản xuất thức uống có cồn rượu bia Q trình lên men chí diễn dày động vật, ruột người Hội chứng nhà máy bia hội chứng y khoa gặp bao tử chứa nấm men bia, phân giải tinh bột thành cồn, thứ vào máu KẾT LUẬN Trong bái báo cáo đền tài lần này, nhóm em tìm hiểu chuyển hóa glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae, Sacharomyces cerevisiae loại nấm men sử dụng rộng rải trình lên men rượu, bia, bánh mì, tìm hiểu glucose đặc điểm vai trò glucose nấm men, nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho sinh trưởng nấm men chất 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat trình lên men Với tìm hiểu nhóm nắm giai đoạn chuyển hóa glucose, chất trình lên men, tìm hiểu rõ glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Phương Hà Linh Linh Ngày tạo 21/10/2011 Quá trình lên men etylic, từ “https://tailieu.vn/doc/qua-trinh-len-men-etylic-887074.html” [2] AUTOMOBILE Ngày tạo 06/10/2016 Bản chất trình lên men rượu, từ “https://123docz.net//document/3878904-3-ban-chat-qua-trinh-len-men-ruou.htm” [3] Mạnh Cường Ngày tạo 20/01/2022 Hơ hấp hiếu khí gì? Phân biết hố hấp hiếu khí hơ hấp kị khí, từ “https://nozomi.edu.vn/blog/ho-hap-hieu-khi-la-gi.html” [4] Stryer, Lubert (1995) Biochemistry New York - Basingstoke: W H Freeman and Company Lên men, từ “https://vi.wikipedia.org/wiki/L%C3%AAn_men#cite_ref-1” Ngày tạo 29/07/2021 [5] Chương 4: Trao đổi Glucide biến đổi Glucide chế biến bảo quản thực phẩm, Giáo trình hóa sinh học thực phẩm, từ http://elearning.test.edu.vn/ [6] Hoa Tuy Ngày tạo: 25/11/2018 Glucose đường gì? Tính chất Vai trị đường Glucose, từ https://hoachatdaiviet.com/glucose-la-duong-gi-tinh-chat-va-vaitro-cua-duong-glucose/#:~:text=Glucose%20l%C3%A0%20ch%E1%BA%A5t%20k %E1%BA%BFt%20tinh,%C4%91%C6%B0%E1%BB%A3c%20g%E1%BB%8Di %20l%C3%A0%20%C4%91%C6%B0%E1%BB%9Dng%20nho [7] Admin Ngày tạo: 15/2/2020 Đặc điểm ứng dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae,từ https://nptyeast.vn/dac-diem-va-ung-dung-cua-nam-men-saccharomycescerevisiae-la-gi.html [8] Linda Van Aelst, Stefan Hohmann Ngày tạo: 5/1993 Nhân phân tử gen liên quan đến cảm nhận glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae, từ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2958.1993.tb01638.x [9] Chương 2: Sinh dưỡng sinh lý vi sinh vật, giáo trình Vi sinh vật học thực phẩm, từ http://elearning.test.edu.vn/ [10] Chương 4: Vi sinh vật ứng dụng thực phẩm, giáo trình Vi sinh vật học thực phẩm, từ http://elearning.test.edu.vn/ 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... thiệu glucose Phần 2: Tìm hiểu nấm men Saccharomyces cerevisiae Phần 3: Sự chuyển hóa glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae Phần 4: Ứng dụng sản xuất rượu, bia Phần nhóm em trọng báo cáo chuyển. .. THỰC PHẨM BÀI TẬP CUỐI KỲ HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM SỰ CHUYỂN HÓA CỦA GLUCOSE TRONG NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU, BIA SVTH: NHĨM 08 Huỳnh Thụy Hồng Lam... sinh vật dùng trình lên men nấm men Saccharomycse cerevisiae, báo cao hôm nhóm em xin trình bày chuyển hóa glucose nấm men Saccharomyces cerevisiae ứng dụng sản xuất rượu, bia Bài báo cáo gồm phần: