Quy trình sản xuất sinh khối nấm men

Ở bài tiểu luận này, nhóm chúng em đi sâu vào tìm hiểu quy trình sản xuất ra được sinh khối nấm men để sử dụng cho các quá trình lên men khác nhau bằng vốn kiến thức ít ỏi và các nguồn t

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- -QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM

MEN

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG Sinh viên : Huỳnh Ngô Diệu Huyền 3005110118

Nguyễn Thị Thảo Quyên 3005110249

Nhóm: 1

Tp,HCM 05/2014

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

1 Giới thiệu 4

1.1 Định nghĩa 4

1.2 Các loại nấm men thường dùng 4

1.3 Giới thiệu sơ lượt về nấm men 4

2 Ứng dụng của nấm men và sinh khối nấm men 5

3 Giới thiệu sơ lượt về nấm men 6

3.1 Men lạt 6

3.2 Men ngọt 6

4 Sinh khối nấm men dạng thương mại 7

4.1 Men lỏng 7

4.2 Men dạng paste 7

4.3 Men khô 7

5 Điều kiện nuôi cấy nấm men 7

5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất nấm men 7

5.1.1 Nhiệt độ 7

5.1.2 Độ pH môi trường 7

5.1.3 Ảnh hưởng của chất hóa học 8

5.1.4 Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường 8

5.1.5 Ảnh hưởng của cường độ không khí và khuấy trộn lên tốc độ tăng trưởng của nấm men 8

5.2 Các phương pháp xử lý dịch đường trước khi lên men 8

5.2.1 Phương pháp hóa học 8

5.2.2 Phương pháp cơ học 9

5.3 Các phương pháp bảo quản men giống 9

5.3.1 Phương pháp 1 9

5.3.2 Phương pháp 2 9

5.3.3 Phương pháp 3 9

5.3.4 Phương pháp 4 9

6 Sản xuất men khô 11

6.1 Chuẩn bị môi trường và nhân giống 11

6.1.1 Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng 11

6.1.2 Quá trình nhân giống 13

6.1.3 Quá trình nuôi cấy nấm men 14

6.1.4 Thu nhận sinh khối nấm men 16

6.1.5 Sấy khô 17

6.1.6 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 17

7 Sản xuất men nước 18

8 Thiết bị nuôi cấy nấm men 18

8.1 Thiết bị thanh trùng dạng bảng mỏng 18

8.2 Thiết bị lên men 19

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, công nghệ lên men chiếm vị trí rất quan trọng và không thể thiếu trong ngành công nghệ thực phẩm.Lên men làm cho các sản phẩm thực phẩm đa dạng hơn, dinh dưỡng hơn và tiện ích hơn Sản phẩm của công nghệ lên men có thể

là canh trường lên men không chiết tách ( sữa chua), canh trường sau lên men đã chiết tách sinh khối ( bia, rượu vang…), một sản phẩm trao đổi chất (thạch dừa), hay

là chính sinh khối của nấm men

Ngành công nghiệp thực phẩm cũng như công nghệ sinh học ngành càng phát triển , con người đã phần nào giải thích được những quá trình xảy ra trong quy trình lên men các sản phẩm khác nhau Từ đó, cho thấy được tầm quan trọng của việc sản xuất bánh men có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm sau cùng

Ở bài tiểu luận này, nhóm chúng em đi sâu vào tìm hiểu quy trình sản xuất ra được sinh khối nấm men để sử dụng cho các quá trình lên men khác nhau bằng vốn kiến thức ít ỏi và các nguồn tài liệu khác

Trong quá trình tìm hiểu không tránh khỏi những soi sót về nội dung cũng như cách trình bày Vì vậy, nhóm em rất chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của Cô

và các bạn

1 Giới thiệu

1.1 Định nghĩa:

Sinh khối:

- Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật trong sinh quyển hoặc sô lượng sinh vật sống trong 1 đơn vị diện tích, thể tích vùng

Nấm men:

- Chỉ tên chung để chỉ nhóm vi nấm gồm các cấu tạo đơn bào thường sinh sôi và nảy nở bằng phương pháp nẩy chồi

- Con người hiểu biết về nấm men và những tính chất của nó mới được hơn

150 năm Đến đầu thế kỉ 19, nấm men bia, nấm men thải từ nhà máy rượu bia

đã được con người sử dụng để làm bánh mì

- Cuối thế kỉ 19, nhiều cải tiến kỹ thuật như hệ thống thông khí (nước Anh ), kỹ thuật li tâm để tách nấm men ra khỏi môi trường tăng trưởng (Mỹ)

đã được dùng để sản xuất men bánh mì

Nguyên liệu để sản xuất sinh khối nấm men chủ yếu là rỉ đường.

 Thành phần hóa học của rỉ đường:chất phi đường và nước

Các chất phi đường bao gồm các chất hữu cơ và vô cơ.Các chất hữu cơ có chứa nitơ của rỉ đường mía chủ yếu là các acid amin cùng với một lượng nhỏ protein và sản phẩm phân giải của nó.Các chất phi đường vô cơ là các loại muối tìm thấy trong thành phần tro của rỉ đường

Rỉ đường mía còn chứa các nguyên tố khác với hàm lượng nhỏ như: Zn,

Mn, Cu, B, Co, Mo

Rỉ đường rất giàu các chất sinh trưởng như: acid pentotenic, nicotinic, folic, B1, B2 và đặc biệt là biotin

1.2 Các men thường dùng trong sản xuất:

* Giống nấm Candida:

- Candida tropicalis: lên men rất tốt ở các dịch đường glucoza,

galactoza, sacaroza, maltoza không hấp thu được sorbioza, xenlobioza, lactoza…

* Giống nấm Saccharomyces:

- Saccharomyces cerevisiae: nấm men được sử dụng rộng rãi trong

ngành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn

- Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm như làmbanh mì, sản xuất cồn Saccharomyces có nghĩa là

nấm đường và là loại vi sinh vật duy nhất đuợc sản xuất với quy mô rất lớn

trên thế giới

 Các sản phẩm của quá trình lên men gồm các dạng:

- Sinh khối

- Sản phẩm trao đổi chất: bậc 1 và 2

- Sản phẩm của sự chuyển hóa chất

- Sản phẩm lên men

Theo chức năng này, trong quá trình tiến hóa của tế bào vi sinh vật đã hình thành cơ chế điều hòa trao đổi chất sao cho phần lớn các chất dinh dưỡng tiêu hao phục vụ cho việc tổng hợp tế bào chất

2 Ứng dụng của nấm men và sinh khối nấm men

Saccharomyces cerevisiae: được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất bia

rượu và bánh mì

Nấm men còn được sử dụng làm cao chiết nấm men trong nuôi cấy vi sinh vật, là nguồn thu nhận một số vitamin; protein, enzyme, kháng sinh, chất màu

Nấm men còn là đối tượng nghiên cứu trong kỹ thuật di truyền Gần đây, các nhà khoa học đã đưa vào bộ gen của nấm một loại gen trích từ chuột, có khả năng phản ứng khi tiếp xúc với thuốc nổ DNT (tên khoa học là 2,4-dinitrotoluen)

3 Giới thiệu sơ lược về nấm men

Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành

thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn.Saccharomyces có nghĩa là nấm

đường và là loại vi sinh vật được sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới

 Phân loại theo đặc tính sử dụng:

3.1 Men lạt: Men dùng cho sản xuất bánh mỳ lạt (Hàm lượng đường thấp)

Những chủng men này chỉ sống và phát triển tốt trong môi trường có nồng độ đường thấp (nhỏ hơn 20%)

3.2 Men ngọt: Men dùng cho sản xuất bánh mỳ ngọt (Hàm lượng đường cao).

Những chủng men này chỉ sống và phát triển tốt trong môi trường có nồng độ đường cao (cao hơn 20%)

 Phân loại khoa học

Giới (regnum): Fungi

Ngành (phylum): Ascomycota

Phân ngành (subphylum): Saccharomycotina

Lớp (class): Saccharomycetes

Bộ (ordo): Saccharomycetales

Họ (familia): Saccharomycetaceae

Chi (genus): Saccharomyces

 Hình thái, cấu tạo

Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn bào

- Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành

Ascomycota và thuộc giới nấm.

- Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích

thước nhỏ, từ 5-14 µm, sinh sản bằng cách tạo chồi hay bào tử

- Nấm men Saccharomyces gồm những hành phần chủ yếu sau:

+ Vách tế bào

+ Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein, giữ vai trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào

+ Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu

tử khác nhau như bộ máy Golgi, lysosom, không bào (chứa các sản phẩm

bị phân cắt, hay chất độc lạ có thể có hại cho tế bào) Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin di truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh sản của tế bào.Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty thể cũng nằm trong tế bào chất.Ngoài ra còn có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế bào

 Đặc điểm sinh hóa

- Lên men 13 loại đường

- Đồng hóa 46 nguồn carbon

- Tính chống chịu với 0,01% hoặc 0,1% cycloheximide

- Đồng hóa 6 nguồn nitơ: nitrate, nitrite, ethylnamine hydrochloride, L-lyzine, cadaverine dihydrochloride, creatine

- Sinh trưởng khi thiếu hụt một số vitamin (myo-Inositol, calcium pantothenate, biotin, thiamine hydrochloride, pyridoxin hydrochloride, niacin, folic acid, p-aminobenzoic acid

- Sinh trưởng tại các nhiệt độ khác nhau: 25, 30, 35, 37, 420C

- Sản sinh acid từ glucoza

- Thủy phân Urê

- Phân giải Arbutin

- Phân giải lipid

- Có năng lực sản sinh sắc tố

- Sinh trưởng trên môi trường chứa 50% và 60% glucoza

- Hóa lỏng gelatin

- Phản ứng với Diazonium Blue B

- Phát triển trên môi trường chứa chứa acid acetic 1%

4 Sinh khối nấm men dạng thương mại

4.1 Men lỏng

Nấm men lỏng là một sản phẩm thu nhận được ngay sau khi quá trình lên men hiếu khí kết thúc Khi sử dụng nấm men lỏng thì vấn đề chất lượng rất được quan tâm do nó rất dễ bị nhiễm những vi sinh vật lạ, bị lẫn các sản phẩm trao đổi chất của nấm men Nhược điểm rất lớn là khó bảo quản, thời gian sử dụng chỉ nằm trong giới hạn 24 giờ sau khi sản xuất.Chính vì thế, việc sản xuất và sử dụng nấm men lỏng thường được tổ chức như một phân xưởng riêng trong các cơ sở sản xuất

4.2.Men dạng paste

Nấm men paste là khối nấm men thu được sau khi ly tâm nấm men lỏng Nấm men paste thường có độ ẩm khoảng 70-75% Nấm men paste thường

có hoạt lực nở kém hơn nấm men lỏng do quá trình ly tâm và thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men chết Nếu được bảo quản lạnh ở 4-70C, ta có thể sử dụng nấm men paste trong khoảng 10 ngày Như vậy nếu chuyển nấm men lỏng sang nấm men paste, ta có thể kéo dài thời gian sử dụng và thuận lợi trong việc vận chuyển Thường sử dụng ở các cơ sở sản xuất bánh mì, liều lượng sử dụng 4-5% so với khối bột lên men

4.3 Men khô

Nấm men khô lại được sản xuất từ nấm men paste Người ta sấy nấm men paste ở nhiệt độ < 400C hoặc sử dụng phương pháp sấy thăng hoa Nấm men khô có độ ẩm < 10%, ưu điểm rất lớn là thời gian sử dụng rất lâu và dễ vận chuyển

5 Điều kiện nuôi cấy nấm men:

5.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất sinh khối nấm men

5.1.1 Nhiệt độ

Có ảnh hưởng lớn lên tốc độ tăng trưởng của nấm men Nhiệt độ thích hợp nhất để nấm men phát triển tốt là 28-30ºC.Trên 43ºC và dưới 28ºC sự sinh sản của nấm men bị chậm hay ngừng lại

5.1.2 Độ pH của môi trường

Độ pH tốt nhất cho sự tăng trưởng của men bánh mì là 4,5 – 5,5; pH= 4: tốc độ tích lũy sinh khối giảm Nếu pH=3,5 hay pH=3 sẽ làm sự sinh sản của nấm men bị ngừng lại Mức độ hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào, hoạt động của hệ thống enzym tham gia vào sự tổng hợp protein, tạo vitamin đều tùy

thuộc vào độ pH, pH ngoài 4,5-5,5, làm chất lượng nấm men giảm đi.

5.1.3 Ảnh hưởng của chất hóa học

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất men bánh mì là rỉ đường, ammonium sunphat, DAP, MgSO4, axit sunfuric trong các hóa chất này đôi khi có sự hiện diện của những chất làm ức chế sự tăng trưởng của tế bào nấm men

5.1.4 Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường

Tốc độ tăng trưởng của tế bào nấm men phụ thuộc vào sự hấp thụ chất dinh dưỡng, trong giới hạn áp suất thẩm thấu của môi trường và nồng độ tế bào Áp suất thẩm thấu của môi trường tăng khi hàm lượng chất khô như saccharose hay chất hoạt động thẩm thấu như NaCl nhiều Hiện nay, các nhà máy sản xuất men bánh mì nước ngoài nuôi nấm men trong môi trường có nồng độ saccharose lên đến 5-6% để cải tiến chất lượng men ép và làm men khô

5.1.5 Ảnh hưởng của cường độ không khí và khuấy trộn lên tốc độ tăng trưởng của nấm men

Trong quá trình nuôi nấm men cần thiết giữ cho dịch men liên tục bão hòa oxy hòa tan Ngừng cung cấp oxy trong 15 giây sẽ gây nên tác dụng “âm”trên hoạt động sống của nấm men Oxy khí quyển chuyển vào tế bào nấm men qua hai giai đoạn :

- Hòa tan oxy đến dạng lỏng

- Hấp thu oxy hòa tan vào tế bào

Về lý thuyết cần 0,761m³ oxy để oxy hóa 1 kg đường, nhưng thực tế chỉ một phần nhỏ oxy bơm vào được nấm men sử dụng, phần còn lại bị mất đi do các quá trình tiếp xúc, nhiệt độ nồng độ, độ nhầy nhớt của môi trường, cường

độ khuấy trộn Kích thước của thiết bị nuôi cấy nấm men là tiền đề cần thiết, ảnh hưởng gián tiếp lên sự tăng trưởng của nấm men vì chiều cao cột dung dịch môi trường càng cao, thời gian khí bơm vào đạt đến bề mặt lâu hơn, và sự hấp thụ oxy được thúc đẩy khi nhiệt độ tăng gần thích hợp cho hoạt tính men Chiều cao cột dung dịch men tốt nhất là 3m mới có thể đảm bảo hiệu suất thành phẩm và giảm trọng lượng khi tiêu dùng Rõ ràng là để tăng 1kg nấm men còn tùy thuộc vào chiều cao cột nước và lượng khí tiêu dùng do đó cũng

có khác nhau

Trong điều kiện thông khí tốt nhất, tổng số thể tích oxy bơm vào dịch

men gấp 7 lần trị số lý thuyết(6) Nếu tốc độ hòa tan oxy cao, có thể thấy bọt khí nhỏ sủi lăn tăn giữa bề mặt tiếp xúc của chất khí và chất lỏng

5.2 Các phương pháp xử lý dịch đường trước khi lên men

5.2.1 Phương pháp hóa học

Thường sử dụng axid sulphuric, kết hợp với vôi tôi có khả năng làm đông

tụ, kết tủa chất keo, đồng thời acid sulfuric còn liên kết với muối của rỉ đường cạnh tranh với acid hữu cơ, phân hủy protein tạo cơ chất cho nấm men sử dụng để tăng sinh khối

Cách thực hiện:

Pha loãng rỉ đường khoảng 0,73m3 nước / 1 tấn rỉ đường, trộn đều, thêm cloruacanxi 0,9 kg/1 tấn rỉ đường, khuấy trộn trong 30 phút sau đó để yên trong 30 phút Thêm vào 6 lit acid sulfuric / 1 tấn rỉ đường, khuấy tiếp tục 30

phút nữa, sau đó để lắng 6- 12 h Dùng bơm hút dịch trong bên trên, loại bỏ cặn

Pha loãng rỉ đường như trên Thêm 1% vôi tôi tính theo nồng độ rỉ đường , khuấy đều, cho sôi 30 phút Sau đó để lắng trong 7h, loại bỏ lớp màu đen

5.2.2 Phương pháp cơ học

Dùng máy ly tâm để loại chất bẩn, chất keo có ưu điểm hơn so với phương pháp hóa học về phương diện kinh tế và thời gian, giảm thất thóat so với phương pháp hóa học từ 2% còn 0,14% Trước khi ly tâm, pha loãng rỉ đường với nước theo tỷ lệ 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 tùy thuộc vào thành phần muối canxi trong rỉ đường Nếu lượng muối canxi trong rỉ đường <0,5% thì pha loãng 1:1, nếu là 0,6% thì pha loãng 1:1 , nếu là 0,6% thì pha loãng 1:2, hơn 1% thì pha loãng 1:4

5.3 Cácphương pháp bảo quản men giống

5.3.1 Phương pháp 1

– Giữ giống thuần khiết trên môi trường thạch nghiêng, cấy chuyền sau 12- 24 ngày sau khi đã hoạt hóa sơ bộ trên môi trường lỏng

– Môi trường thạch nghiêng, nước malt đường hóa (có 12% đường khô) 49,5%; dịch men tự phân (khoảng 9% chất khô) 1% và thạch 2%

– Môi trường lỏng để hoạt hóa nấm men người ta dùng dịch malt không có hublon, lượng chất khô 12%

– Nếu không cấy chuyền và hoạt hóa kịp thời thì hoạt lực maltaza và khả năng thích nghi với rỉ đường giảm hoặc trên bề mặt thạch các tế bào nấm men sinh bào tử rồi kết hợp với nhau làm thay đổi tính chất của giống

5.3.2 Phương pháp 2

– Giữ tế bào men trong dịch saccharose 30% Dịch đường được cho vào bình

và thanh trùng

– Cấy giống từ ống thạch nghi êng đã nuôi 2 ngày và giữ ở to bình thường Trong điều kiện này nấm men hầu như không phát triển, không lên men – Khi sử dụng có thể dùng que cấy hoặc pipet vô trùng lấy dịch giống cấy chuyền vào môi trường lỏng để hoạt hóa

– Sau 24-36h giữ ở nhiệt độ 3000C dịch đường lên men và cấy chuyền tiếp sang môi trường thạch hoặc các môi trường nhân giống

5.3.3 Phương pháp 3

– Bảo quản giống dưới lớp dầu vaselin hoặc parafin Giống cấy trên môi trường thạch nghiêng 2-3 ngày được đổ phủ lên bề mặt một lớp vaselin vô trùng

– Người ta thường dùng vaselin có tỉ trọng 0,8 - 0,9 đã được đun nóng ở 15 0C

để đuổi nước có trong dầu, rồi hấp thanh trùng Lớp dầu trên bề mặt môi trường không quá 1cm Ống giống có vaselin có thể để ở to trong phòng nhưng tốt hơn cả là giữ ở 4-600C

5.3.4 Phương pháp 4

– Giữ giống ở điều kiện đông khô

– Dịch huyền phù giống được đựng trong ống nghiệm – ampul ở trạng thái đông lạnh (- 4000C), sấy khô dưới điều kiện lạnh và chân không cao tới độ ẩm còn 1,5-2,6 %

– Gắn miệng ampul dưới chân không và vô trùng

– Thời gian bảo quản tới 3 năm không phải cấy chuyền, một vài chủng men được bảo quản đông khô có tỉ lệ tế bào sống thấp Các nguyên liệu chứa sacaroza (rỉ đường ) là dạng nguyên liệu lý tưởng nhất đến sản xuất protein đơn bào, vì các nguyên liệu này chứa nhiều yếu tố kích thích sinh trưởng, khí, biotin và sản phẩm protein thu được hầu như sạch, không độc

Rỉ đường được dùng làm các cơ chất cho nhiều quá trình lên men vì:

− Giá thành rẻ hơn các nguyên liệu chứa đường khác

−Ngoài đường sacaroza, rỉ đường còn chứa một số chất vô cơ, hữu cơ và vitamin có giá trị