Bài giảng Công nghệ thực phẩm đại cương: Chương 2.3 - TS. Nguyễn Văn Hưng có nội dung tìm hiểu về cơ sở lý thuyết và các quá trình sinh học trong sản xuất thực phẩm gồm: Các quá trình chuyển hóa nhờ enzyme xúc tác; Các quá trình sinh tổng hợp enzyme từ hạt nảy mầm; Các quá trình sinh tổng hợp enzyme từ vi sinh vật; Quá trình lên men. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết tại đây.
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Người thực hiện: TS NGUYỄN VĂN HƯNG Email: hung.nguyenvan@hust.edu.vn MỤC TIÊU MÔN HỌC Cung cấp cho người học kiến thức tính chất nguyên liệu thực phẩm, trình sản xuất thực phẩm kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm Trên sở nắm u cầu quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm thực phẩm thơng dụng từ điều hành sản xuất đáp ứng yêu cầu công nghệ Ngồi mơn học cung cấp cho người học kỹ làm việc nhóm, thuyết trình thái độ cần thiết để làm việc lĩnh vực thuộc chuyên ngành thực phẩm YÊU CẦU KHI KẾT THÚC HỌC PHẦN Nắm tính chất nguyên liệu thực phẩm đánh giá chất lượng nguyên liệu thực phẩm: Hiểu rõ thành phần hóa học tính chất vật lý nguyên liệu thực phẩm; Hiểu nắm biến đổi nguyên liệu sau thu hái nguyên liệu thực vật giết mổ động vật thời gian bảo quản; Có khả đưa tiêu đánh giá chất lượng nguyên liệu thực phẩm Hiểu sở lý thuyết vận dụng trình sản xuất thực phẩm để ứng dụng sản xuất sản phẩm thực phẩm: Hiểu sở lý thuyết vận dụng trình học sản xuất thực phẩm; Hiểu sở lý thuyết vận dụng trình nhiệt sản xuất thực phẩm; Hiểu sở lý thuyết vận dụng trình sinh học sản xuất thực phẩm Nắm kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm làm chủ quy trình cơng nghệ từ điều hành sản xuất : Làm chủ kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm ; Chủ động phát triển sản phẩm đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA HỌC PHẦN Chương Tính chất nguyên liệu thực phẩm Chương 2: Cơ sở lý thuyết trình sản suất thực phẩm 2.1 Cơ sở lý thuyết trình học sản xuất thực phẩm 2.2 Cơ sở lý thuyết trình nhiệt học sản xuất thực phẩm 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm Chương 3: Kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm TÀI LIỆU HỌC TẬP Nguyễn Xuân Phương (2010) Cơ sở lý thuyết kỹ thuật sản xuất thực phẩm Nhà xuất Giáo dục TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Đức Hợi ( chủ biên) (2006 ) Kỹ thuật chế biến lương thực tập 1,2 Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Thị Hiền ( chủ biên) (2007) Khoa học -công nghệ malt bia Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Nguyễn Thị Hiền ( Chủ biên) (2004 ) Cơng nghệ sản xuất mì sản phẩm lên men cổ truyền Nhà xuất khoa học kỹ thuật [4] Lâm Xuân Thanh (2004) Công nghệ sản phẩm sữa Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng (2000) Cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic Nhà xuất khoa học kỹ thuật [6] Hà Văn Thuyết (chủ biên) (2015) Công nghệ Rau Nhà xuất Bách Khoa Hà nội [7] Nguyễn Ngộ ( Chủ biên)(2015) Cơng nghệ Đường mía Nhà xuất Bách Khoa Hà nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Chương Cơ sở lý thuyết trình sản suất thực phẩm Người thực hiện: TS NGUYỄN VĂN HƯNG Email: hung.nguyenvan@hust.edu.vn 2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 2.3.1 Các q trình chuyển hóa nhờ enzyme xúc tác 2.3.2 Các trình sinh tổng hợp enzyme từ hạt nảy mầm 2.3.3 Các trình sinh tổng hợp enzyme từ vi sinh vật 2.3.4 Quá trình lên men 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.1 Các trình chuyển hóa nhờ enzyme xúc tác 2.3.1.1 Khái qt enzyme - Enzym chất xúc tác sinh học, có chất protein, thường có cấu trúc b - Tất yếu tố axit đặc, kiềm đặc, muối kim loại nặng, nhiệt độ cao… làm enzyme bị biến tính hoạt tính xúc tác; - Enzym có nhiều tính chất ưu việt hẳn chất xúc tác hóa học; - Enzym có cường lực xúc tác lớn; - Enzym có tính đặc hiệu cao; - Enzym tác dụng điều kiện êm dịu; - Dễ dàng kiểm sốt thơng qua thông số công nghệ; - Tất enzyme có nguồn gốc tự nhiên; - Hầu hết chế phẩm enzyme sản xuất từ nguồn nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.1 Các q trình chuyển hóa nhờ enzyme xúc tác 2.3.1.1 Khái quát enzyme Một số nhược điểm sử dụng enzym o Giá thành số enzym cao; o Một số trường hợp cần vô hoạt loại bỏ enzym sau sử dụng; o Enzyme nguyên nhân gây dị ứng 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.1 Các q trình chuyển hóa nhờ enzyme xúc tác 2.3.1.1 Khái quát enzyme • Danh pháp enzym thường cấu tạo bởi: + Tên chất xúc tác + ase, ví dụ: maltase, amylase, protease… + Tên dạng phản ứng + ase, ví dụ: polymerase + Các tên gọi khác: Pepsin, papain… 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.3 Các trình sinh tổng hợp enzyme từ nuôi cấy vi sinh vật 2.3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển vsv tích lũy enzyme - Chủng giống vi sinh vật - Môi trường dinh dưỡng: phải bảo đảm nhu cầu tối thiểu cho sinh trưởng VSV sinh tổng hợp enzyme Trong mơi trường cần có chất chứa C, N, H, O chất vô khác Mn, Ca, P, S, Fe, K, - Điều kiện nuôi cấy: + Nhiệt độ + pH + Độ ẩm môi trường + Cung cấp oxygen 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.3 Các trình sinh tổng hợp enzyme từ nuôi cấy vi sinh vật 2.3.3.4 Sơ đồ phương pháp thực - Nuôi cấy vi sinh vật theo phương pháp bề mặt: Trộn môi trường Vị tơi Hấp mơi trường Vị tơi làm nguội Trộn mốc giống Vào mành Phịng ni cấy Chế phẩm enzyme thơ - Nuôi cấy vi sinh vật theo phương pháp nuôi môi trường lỏng: Chuẩn bị môi trường Tiệt trùng Nuôi cấy Chế phẩm enzyme thô - Ưu nhược điểm hai phương pháp 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men Ưu điểm lên men so với trình chế biến khác: • Lên men điều kiện êm dịu (pH, nhiệt độ…) cho phép bảo toàn giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm; • Hương vị cấu trúc sản phẩm tạo trình lên men đặc trưng, khác biệt hẳn so với biện pháp chế biến khác; • Tiêu tốn lượng điều kiện lên men êm dịu; • Chi phí đầu tư vận hành thấp; • Công nghệ tương đối đơn giản 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men 2.3.4.1 Bản chất trình - Quá trình lên men trình biến đổi chất tác dụng enzyme vi sinh vật - Quá trình lên men kèm theo sinh trưởng phát triển VSV - Đối tượng trình lên men chủ yếu hợp chất có nguồn gốc từ carbonhydrate 2.3.4.2 Mục đích phạm vi ứng dụng - Mục đích: Q trình lên men nhằm mục đích khai thác, chế biến chất cần thiết cho người thông qua hoạt động VSV Mặt khác tìm cách hạn chế tác hại chúng gây chế biến bảo quản lương thực, thực phẩm 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men 2.3.4.2 Mục đích phạm vi ứng dụng - Phạm vi ứng dụng: Quá trình lên men sử dụng rộng rãi đa dạng + Dựa vào chế q trình: lên men yếm khí lên men hiếu khí + Dựa vào tác nhân cung cấp hệ enzyme, người ta chia nhóm:Lên men ứng dụng nấm men, nấm mốc, vi khuẩn + Dựa vào tính chất sản phẩm:Công nghiệp lên men cổ điển, Công nghiệp lên men đại; + Dựa vào sản phẩm ứng dụng: bánh mì, đồ uống lên men chứa cồn, yoghurt, phomat, mì sản phẩm nước chấm; + Dựa vào phương thức thực hiện: lên men gián đoạn, lên men liên tục +Dựa vào sản phẩm thu được: Lên men đồng hình, lên men dị hình 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men 2.3.4.3 Những biến đổi xẩy lên men • Chất lên men chủ yếu đường từ 2-3% đến 20% khối lượng dịch phụ thuộc kiểu lên men • Lên men kiểu giai đoạn đầu phân tử glucoza qua nhiều biến đổi đường khác để tạo thành axit piruvic • Phản ứng xẩy theo chu trình Emdem- Mayehof- Panat (EMP) xem phương trình tổng quát phân hủy gluxit • Các enzyme tham gia vào phân hủy gluxit theo EMP chứa hầu hết vi sinh vật • Sau tạo thành axit piruvic, trình tiếp diễn theo chiều hướng tùy thuộc vào vi sinh vật điều kiện môi trường 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men 2.3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới lên men - Thành phần dinh dưỡng môi trường lên men: nguồn gluxit, nguồn nito, nguồn khoáng, vitamin - Tác nhân gây lên men : Chủng giống vi sinh vật, pha phát triển vi sinh vật; - Các tác nhân bên ngoài: nhiệt độ, pH, độ ẩm, nồng độ dịch lên men, nồng độ chất sát trùng • Sự có mặt chủng vi sinh vật cạnh tranh khác 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men 2.3.4.5 Sự phát triển vi sinh vật trình lên men Sự phát triển vi sinh vật trình lên men 1- pha tiềm phát; 2- pha lũy thừa (pha log); – Pha cân bằng; 4- pha suy vong 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men 2.3.4.6 Nguyên tắc phương pháp thực trình lên men Muốn thực trình lên men phải qua giai đoạn sau: • Chuẩn bị lên men: • Lên men • Xử lý dịch lên men thu sản phẩm 2.3.4.7 Các ví dụ cơng nghệ lên men • Cơng nghệ lên men axit lactic • Công nghệ lên men axit acetic • Công nghệ lên men rượu cồn • Cơng nghệ lên men bia • Công nghệ lên men rượu vang • Công nghệ lên men kết hợp lactic+lên men cồn (dạng Kvas, Compucha…) 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men Lên men lactic • Sử dụng chủng vi khuẩn lactic → sản phẩm axit lactic • Sử dụng nguồn chất có nguồn gốc cacbonhydrate ( đường glucose, sucrose, lactose…)trong nguyên liệu thêm vào để lên men • Lên men sản phẩm từ sữa: sữa chua, mat…sử dụng chủng: Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei , Streptococcus spp and Pediococcus ( chủng lên men đồng hình); Leuconostoc spp (lên men dị hình) • Lên men rau sản phẩm muối chua: kimchi, rau muối chua… • Lên men thịt, cá để sản xuất sản phẩm như: xúc xích lên men (salami, pepperoni…), mắm tôm, nước mắm… Các sản phẩm ứng dụng lên men lactic 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men Lên men Lactic – Khả bảo quản do: • Lượng axit lactic tạo thành q trình lên men (0,8-2%) • Các chất bảo quản muối thêm vào; • Quá trình trùng hay hun khói sản phẩm; • Giảm hoạt độ nước trình sấy hay hàm lượng muối cao; • Bảo quản nhiệt độ thấp 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sinh học sản xuất thực phẩm 2.3.4 Quá trình lên men Lên men Cồn (rượu) kết hợp lên men cồn – axit o Lên men cồn chủ yếu nấm men S cerevisiae, S carlsbergensis… o Lên men axit chủng vi khuẩn lactic vi khuẩn lên men dấm (A aceti); o Lên men cồn sản xuất bánh mì → biến đổi cấu trúc, tính chất hương vị bột mì → dễ tiêu hóa hấp dẫn hơn; o Sản xuất loại đồ uống chứa cồn: Rượu, bia, rượu vang, nước lên men, kvas, comphucha… o Lên men dấm (lên men axetic): vi khuẩn Acetobacter aceti oxy hóa cồn → dấm hợp chất tạo hương khác; o Lên men Cacao, cà phê, nước chấm từ đậu nành… Nấm men Acetobacter aceti Ứng dụng lên men cồn phối hợp lên men cồn lên men axit 53 54 ... kiến thức tính chất nguyên liệu thực phẩm, trình sản xuất thực phẩm kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm Trên sở nắm u cầu quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm thực phẩm thông dụng từ điều hành... sản phẩm thực phẩm ; Chủ động phát triển sản phẩm đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA HỌC PHẦN Chương Tính chất nguyên liệu thực phẩm Chương 2: Cơ sở lý thuyết trình sản suất thực. .. VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Chương Cơ sở lý thuyết trình sản suất thực phẩm Người thực hiện: TS NGUYỄN VĂN HƯNG Email: hung.nguyenvan@hust.edu.vn 2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC