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 duy nhất được sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới. Nguyên liệu chính dùng để sản xuất men là mật rỉ, ngoài ra một số hóa chất khác sẽ được cung cấp trong quá trình nuôi cấy men để bổ sung các chất dinh dưỡng mà mật rỉ không đủ. Quá trình nuôi dưỡng men Saccharomyces là quá trình hiếu khí vì vậy người ta phải thổi vào bồn lên men một lượng khí rất lớn.
Trang 1TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH
Trang 2Đề mục Trang
MỞ ĐẦU 0
CHƯƠNG I: LÊN MEN ETHANOL 1
1.1 TÌM HIỂU VỀ ETHANOL 1
1.2 QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL 2
1.3 CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL 4
1.4 VI SINH VẬT LÊN MEN ETHANOL – SACCHAROMYCES 5
CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ 7
2.1 NGUYÊN LIỆU: 7
2.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT: 8
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA 10
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 10
3.2 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA 11
3.2.1 Chuẩn bị malt: 11
3.2.2 Chuẩn bị dịch để lên men: 11
3.2.3 Lên men dịch để lên men: 13
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU 16
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG 16
4.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 17
TÀI LIỆU THAM KHẢO 19
Trang 3Vi sinh vật là ngành khoa học nghiên cứu những loài sinh vật có kích thước rất nhỏ bé Trong đó người ta nghiên cứu về hình thái, cấu trúc, sinh lý, sinh hoá, sinh thái của vi sinh vật, từ đó đưa ra các kỹ thuật ứng dụng trong công nghệ (thực phẩm, môi trườn, nông nghiệp, y dược, hoá học,…).
Hiện nay , vi sinh vật vẫn là những đối tượng nghiên cứu hấp dẫn các nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghê gen, sinh y, công nghệ thực phẩm, công nghệ môi trường, hoá hữu cơ, mỹ phẩm…
Bài tiểu luận này sẽ cung cấp một số thông tin về ứng dụng của vi sinh vật
trong lên men ethanol Ứng dụng lên men ethanol trong sản xuất bánh mì, bia và
rượu như thế nào, nó có những ích lợi gì và được ứng dụng ra sao Bài tiểu luận có
4 phần chính:
- Phần 1: Lên men ethanol
- Phần 2: Ứng dụng trong sản xuất bánh mì
- Phần 3: Ứng dụng trong sản xuất bia
- Phần 4: Ứng dụng trong sản xuất rượu.
1 Nguyễn Minh Toàn 2022120151 Làm powerpoint, tìm tài liệu về Saccharomyces.
Trang 5GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 1 Nhóm: 7
Trang 6- Schizosaccharomyces pombe
- Kluyveromyces
Hiện nay, nhiều nghiên cứu cho rằng Saccharomyces uvarum và Saccharomyces
carlsbergenis là đồng danh của Saccharomyces cerevisiae
Các vi sinh vật tham gia quá trình lên men rượu ngoài giống Saccharomyces
cerevisiae, Schizosaccharomyces còn có nấm mốc Mucor hay vi khuẩn Sarcina…
Có hai loại nấm men chính:
- Nấm men lên men nổi: Là những dòng nấm men lên men rất mạnh, nhanh.Nhiệt độ lên men thường từ 20-28oC trong quá trình lên men, chúng thường tạo nhiều bọt
và tế bào nấm men thường nổi trên bề mặt dịch lên men Các loài nấm men nổi thườngđược ứng dụng trong sản xuất rượu và nấm men bánh mì
- Nấm men lên men chìm: Thường lên men ở nhiệt độ 5-10oC trong quá trìnhlên men, các tế bào nấm men không nổi trên bề mặt mà thường chìm xuống đáy dịch lênmen Sau khi lên men, chúng thường lắng thành một lớp cặn dưới đáy thùng lên men.1.3 CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL
Trang 7Trong phản ứng lên men, đường được chia cắt thành các hợp chất có mạch carbonngắn hơn.
GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 3 Nhóm: 7
Trang 8Bước 1: Thủy phân tinh bột thành mantose dưới tác dụng của enzym amylaza.
1.4 VI SINH VẬT LÊN MEN ETHANOL – SACCHAROMYCES
Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩmnhư làm bánh mì, sản xuất cồn Saccharomyces có nghĩa là nấm đường và là loại vi sinhvật duy nhất được sản xuất với quy mô rất lớn trên thế giới Nguyên liệu chính dùng đểsản xuất men là mật rỉ, ngoài ra một số hóa chất khác sẽ được cung cấp trong quá trìnhnuôi cấy men để bổ sung các chất dinh dưỡng mà mật rỉ không đủ Quá trình nuôi dưỡngmen Saccharomyces là quá trình hiếu khí vì vậy người ta phải thổi vào bồn lên men mộtlượng khí rất lớn
Trang 9Trong quá trình nuôi cấy nấm men người ta phải kiểm soát lượng mật rỉ nạp vào bồnlên men theo lượng cồn có trong môi trường lên men Nếu lượng mật nạp vào nhiều quánấm men sẽ không sinh sản mà sẽ thực hiện quá trình lên men tạo ra cồn khiến nồng độcồn tăng cao và năng suất men sẽ giảm, nhưng nếu lượng mật nạp vào quá ít nấm men sẽthiếu chất dinh dưỡng cho sinh trưởng.
Chất lượng của nấm men phụ thuộc vào công dụng của nó Nếu sản xuất men bánh mì thìnăng lực sinh khí trong bột (hoạt tính) là thông số cần kiểm soát, nếu nấm men dùng cho côngnghiệp cồn thì khả năng sản xuất cồn, khả năng chịu nồng độ cồn cao là quan trọng
GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 5 Nhóm: 7
Trang 10CHƯƠNG II:
ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BÁNH MÌ
2.1 NGUYÊN LIỆU:
Nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất bánh mì là bột mì và men
Bột mì là nguyên liệu chính để sản xuất bánh, được chế biến từ hạt lúa mì Bột mì cóhai loại: bột mì trắng và bột mì đen Bột mì trắng được sản xuất từ hạt lúa mì trắng, bột
mì đen được sản xuất từ hạt lúa mì đen
Nguồn nguyên liệu chủ yếu của nước ta là nhập từ nước ngoài (nhập bột mì và lúa mì)
và ta chỉ nhập loại lúa mì trắng Lúa mì trắng có hai loại: loại cứng và loại mềm Lúa mìcứng có chất lượng cao hơn
Chủng loại nấm men dùng để sản xuất bánh mì thuộc họ Saccharomyces cerevisiae
Trang 112.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT:
Cân các nguyên liệu
Trộn
Nhào bột
Lên men
Ép khí
Chia bột
Tạo hình
Cho bánh nở
Rạch bánh và nướng bánh
Sản phẩm (bánh mì)
Trong quy trình sản xuất bánh mì, giai đoạn lên men bột mì đóng vai trò quyếtđịnh đến chất lượng bánh mì
Nấm men chuyển hóa đường có trong bột mì thành cồn và CO2 theo phương trình:
C6H12O6 -> 2C-> 2C 2H5OH + 2CO2
GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 7 Nhóm: 7
Trang 12 Chính CO2 là tác nhân làm bánh mì nở, CO2 tạo thành được giữ lại trong các mạnggluten trong bột mì, là loại protein đặc biệt, chúng có tính chất đàn hồi và tạo mạng Cácprotein khác không có tính chất này.
Khi nướng bánh mì ở to cao, CO2 tăng thể tích, mạng gluten căng túi chứa CO2.Khi to cao hơn, CO2 thoát khỏi túi chứa đó những lỗ xốp trong bánh làm bánh có độ-> 2Cxốp
Khả năng lên men càng mạnh độ xốp của bánh càng nhiều bánh càng nở thể tích bánh càng tăng
Song song với quá trình lên men, bao giờ cũng xảy ra quá trình lên men acid sinh
ra các sản phẩm như acid axetic, acid lactic,gây đ ộ acid cho bột
Trong suốt quá trình lên men bột nhào và lên men kết thúc, luôn sảy ra những phảnứng sinh hóa sinh ra các sản phẩm nh ư: rượu, acid, este, andehyd, ceton, furfurol… nhằmtích tụ hương thơm và mùi vị đặc trưng cho bánh mì
Đặc biệt khi nướng bánh, gần 70 chất gây hương vị được tạo thành và có xảy raphản ứng maillard sinh ra melanoidin (là các polyme không no hòa tan được trong nước,sau đó là các polyme không no và không hòa tan trong nước, nhưng đều có màu đậm vàgọi chung là melanoidin)
Nấm men cũng giúp chuyển hóa những chất có cấu chúc phức tạp trong bột mìthành những chất đơn giản giúp cho hệ tiêu hóa của người sử dụng
Trang 13CHƯƠNG II I : ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BIA
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Bia là là một loại nước giải khát được lên mem rượu nhẹ, không qua chưng cất,gồm: 92% nước, 2 đến 9% là rượu ethanol và các loại đường, các vitamin nhóm B, nên làloại nước uống rất được ưu chuộng ở nhiều nước hiện nay
Sản xuất bia dựa trên quá trình lên men rượu nhờ nấm men Tính chất đặ trưng củabia được tạo nên thong qua con đường trao đổi cha61tcua3 nấm men ở trong một môitrường đặc biệt Vì vậy, việc chọn cho được nòi nấm men tương ướng và điều khiển quátrình trao đổi chất của nó theo chiều mong muốn là rất quan trọng
Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bia là malt và hoa huplông
Dựa vào cơ sở hóa sinh, qui trình sản xuất bia có thể phân ra các giai đoạn sau:
- Chuẩn bị malt
- Chuần bị dịch để lên men
- Lên men chính và phụ
- Lọc
3.2 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIA
GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 9 Nhóm: 7
Trang 143.2.1 Chuẩn bị malt:
Trong sản xuất bia, malt có 1 ý nghĩa rất là quan trọng Chất lượng của bia phụthuộc khá nhiều vào chất lượng của matl, do đó yêu cầu của malt trong sản xuất bia caohơn trong sản xuất rượu Trong sản xuất bia người ta dùng chủ yếu là malt đại mạch Vìprotein của đại mạch có vai trò quan trọng trong việc hình thành nên vị, bọt và tạo cho cáckeo của bia được bền vững
Để tạo ra malt phải cho hạt nẩy mầm Mục đích chủ yếu của biện pháp này là đểtích tụ được trong hạt một lượng tối đa các phức hệ enzim hoạt động Trong hạt chín,phần lớn các enzim bị hấp thụ bởi các cấu trúc nguyên sinh của tế bào, do đó các enzim ởdưới dạng tiền enzim không hoạt động Trong khi nẩy mầm không những các enzim đượcchuyển sang trạng thái hoạt động mà còn được tân tạo thêm
Các enzim của matl có giá trị hơn cả đối với sản xuất lên men là α – và β – amilaza
α – amilaza, một phần được giải phóng ra từ trạng thái tiền enzim còn một phần thì đượctân tạo thêm Qua nẩy mầm hoạt động của dextrinaza (thủy phân phosphodextrin đếnmaltozo), maltaza và xitaza (thủy phân hemixelluloza của một nhũ) tăng lên từ 2 đến 3lần Hoạt động của các enzim proteaza, dezaminaza, pectinaza, lipaza, catalaza,peroxydaza cũng tăng lên một cách mạnh mẽ
* Malt đặc biệt
Malt đặc biệt hoặc hoàn toàn không chứa enzim hoặc chứa enzim nhưng khôngđáng kể Do đó khi nấu, malt đặc biệt không được đường hóa Trong sản xuất nó được sửdụng cùng với malt thường Malt này thường được chuẩn bị từ malt thường nhưng do gianhiệt ở nhiệt độ cao (không quá 105˚C trong khí đó sấy malt thường không quá 70 - 80˚C)nên thu được tính chất đặc biệt tạo cho bia có hương vị và màu sắc đặc trưng
Chuẩn bị dịch để lên men được bắt đầu khi trộn malt nghiền nhỏ với nước và nấu
Trang 15Mục đích của nấu là để thu được từ matl một lượng chất hòa tan tối đa có thành phầnnhất định đặc trưng cho bia.
Trong matl, lượng chất hòa tan trong nước, vốn có không nhiều: chỉ chếm 10 – 15%trọng lượng chất khô và thường là đường, một phần protein và các sản phẩm phân giảicủa chúng, một ít pentoza, pectin, tannin và axit đắng Khi trộn malt với nước những chấtnày được chuyển vào dung dịch Tuy nhiên, phần lớn chất hòa tan đều được tạo nên khinấu Khi đó dưới tác dụng của các hệ enzim hoạt động có trong malt, các chất không hòatan còn lại sẽ được chuyển thành hòa tan ở những mức độ cần thiết Vì vấy các biện pháp
kĩ thuật tương ứng ở trong giai đoạn nấu đều nhằm điều hòa các phản ứng enzim này.Nhân tố điều chỉnh các quá trình enzim khi nấu là nhiệt độ, pH, nồng độ enzim và chế
độ nước
Chẳng hạn, nếu khống chế ở nhiệt độ 45 – 50˚C thì quá trình phân ly các hợp chấtchúa nito sẽ tốt hơn cả Nhưng nếu ở nhiệt độ 50˚C thì sự tích tụ axitamin lại thuận lợi hơn
Khi nhiệt độ 60 - 65˚C, thì phản ứng tạo ra các đường lên men được, rất thuận lợi.Khi nhiệt dộ 70 - 75˚C, thì phản ứng phân ly tinh bột sẽ tiến hành nhanh hơn, nhưngcũng tạo ra lượng dextrin lớn hơn khi nhiệt độ 60 - 65˚C
Nồng độ enzim có thể khống chế bằng cách sử dụng hỗn hợp các malt khác nhau, hoặcbằng cách đun sôi dịch nấu từng phần nhiều hay ít
Tỉ lệ nước cái cũng có thể làm cho phản ứng tiến hành nhanh hay chậm Chẳng hạn,
để có bia trắng thì tinh bột phải bị thủy phân tối một mức độ cao hơn, có nghĩa là phảikhống chế tỉ lệ nước malt nghiền tương đối cao hơn Còn để có bia vàng thì khống chế tỉ
lệ nước malt nghiền bé hơn Vì dung dịch đặc hơn sẽ bị thủy phân yếu hơn
Thực tế, trong giai đoạn nấu, bằng cách dung những nhân tố như vậy có thể điều chỉnhđược quá trình thủy phân tinh bột và protein
Về thành phần gluxit của dịch để lên men phải thỏa mãn hai điều kiện:
- Không có amilodextrin và eritrodextrin
GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 11 Nhóm: 7
Trang 16- Ngoài maltoza trong môi trường phải có một lượng chất nhất định acrodextrin
và maltodextrin để tạo ra độ ngọt và vị nhớt của bia
Người ta đã xác lập được rằng khả năng tạo bọt của bia do các keo protein quyết định,còn khả năng giữ bọt lại cho các sản phẩn của sự lên men và những chất đắng của hulongquyết định
Để bia sau này có hương vị đặc trưng thì dịch nấu sau khi lọc đem đun sôi vớihuplông Khi đó từ huplông sẽ trích ly được các axit đắng, nhụa, tinh dầu và tannin Axitđắng và nhựa sẽ làm cho bia có vị đắng, ổn định các keo và tạo cho các bọt bền vững.Ngoài ra các chất đắng của huplông áo tính chất sát trùng làm tăng độ bền của thực phẩm.Tính dầu của huplông tạo nên vị và hương thơm của bia Dịch lên men sẽ có vị đắng củahuplông Khi đun sôi cũng góp phần tạo b=nên hương vị và màu sắc của dịch lên men
Nấn men là tác nhân cung cấp phức hệ enzim “zimaza” để gây man dịch lên men
Sự trao đổi chất ở nấm men có vai trò chủ đạo trong việc hình thành nên sản phẩmchính cũng như sản phẩm phụ của sự lên men Nói cách khác, toàn bộ tính chất đặc trưngcủa bia đều được tạo nên thong qua sự trao đổi chất của vi sinh vật này
Nấm men có chứa tất cả các bộ enzim, coenzim và các hệ oxy hóa khử cần thiết đểchuyển hóa các đường ở trong dịch lên men Qua sự trao đổi chất của mính, nấm menkhông những tạo cho bia có vị và độ bền vững bền cần thiết mà còn tân tạo ra hình thơmtương ướng của bia
Theo I.M.Griachova rượu cao có thề được tổng hợp nên theoo hai đường hướng:
- Thứ nhất là do phản ứng chuyển amin giữa các axtamin của môi trường và của
tế bào với axit piruvic được sinh ra khi lên men rượu
- Thứ hai là do quá trình tổng hợp một số axit amin bởi các hoạt động sống củanấm men
Xuất phát từ quan điểmhiện tại về các enzim dị không gian,người ta cho rằng các rượucao được hình thành và tích tụ lại khi các axitamin nào đó tổng hợp nên bị thừa.Vì lẽ sự
Trang 17thừa những axitamin này sẽ dẫn đến cơ chế nuôi ngược ức chế toàn bộ hay một phần cácenzim của giai đoạn đầu Do đó sự trao đổi chất của tế bào bị thay đổi và sẽ tích tụ nhữngchất trao đổi khác.
Người ta thường chia quá trình lên men trong giai đoạn này ra hai thời kỳ:
* Sự lên men chính:
Được đặc trưng bởi cường độ lên men mạnh mẽ Lúc này phần lớn các đường đượcchuyển hóa thành rượu và cacbon Lên men chính tiến hành ờ trong các thiết bị lên menkín hoặc hở ở nhiệt độ 6 - 10˚C Nấm men sử dụng các loại đường theo con đường đườngphân (EMF hay glycolysis), rồi qua trình TCA và chuỗi hô hấp khi môi trường còn oxihòa tan, khi môi trường hết oxi, quá trình lên men ethanol bắt đầu diễn ra và sản phẩmchính là rượu ethanol, cacbon và các axit hữu cơ, sinh khối và một ít sản phẩm phụ.Diacetin làm bia kém phẩm chất, vị hắc
Các thông số cần theo dõi trong quá trình lên men chính:
- Hàm lượng đường, Br, pH
- pH đầu là 5,2-5,6
- pH cuối lên men chính còn 4,4-4,5 do H2CO3 sinh ra
- Nồng độ ethanol
- Nồng độ ethanol 2% nấm men phát triển bình thường
- Nồng độ ethanol 2% - 5%: nấm men giảm tăng trưởng
- Nồng độ ethanol > 5 % nấm men chấm dứt tăng trưởng nhưng vẫn lên men
- Nồng độ ethanol =12% nấm men chấm dứt lên men
- Thời gian lên men: 7 – 10 ngày phụ thuộc vào độ cồn và pH 14
- Kết thúc quá trình lên men chính ta thu được bia non, mùi vị còn nồng, cảm quanchưa đạt
GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 13 Nhóm: 7
Trang 18* Lên men phụ:
Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ thấp 1 - 3˚C, ổn định hương vị bia, làm trong bia, bãohòa khí CO2
Quá trình lên men phụ là quá trình :
- Các phản ứng enzyme và phi enzyme diễn ra dẫn đến ổn định chất lượng bia,
- Các hợp chất tạo hương quan trọng hình thành
- Diacetyl bị phân hủy xuống tới dưới mức quy định 0,2 mg/l là chỉ tiêu quyếtđịnh thời gian lên men phụ
- Bão hòa bia bằng CO2 để tăng vị và khả năng tạo bọt, ức chế sự phát triển của
vi sinh vật có hại
Trang 19CHƯƠNG I V : ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG
80% ethanol trên thế giới được sản xuất bằng con đường lên men, phần còn lạiđược tổng hợp hóa học từ ethylene trong công nghiệp dầu mỏ Rượu ethanol rất phổ biếntrong ngành thực phẩm với nhiều loại sản phẩm khác nhau: rượu cao độ (brandy), người
ta lên men từ các loại nguyên liệu là ngũ cốc, quá trình chưng cất và pha chế rượu thànhcác loại rượu Gò đen, Làng Vân, Bào Đá… rượu mùi (Whichky,Cognac ), rượu nhẹngười ta lên men rượu từ các loại dịch quả không qua chung cất (vang nho, vang dứa,vang đào…)
Rượu vang là loại rượu thường được len men từ các loại trái cây mà không quachưng cất Ví dụ có nhiều loại rượu vang từ các nguyên liệu khác nhau: vang nho, vangtrái cây, vang gạo (rượu nếp)…
Người ta chia rượu vang nho ra thành rất nhiều loại:
Vang không có gase (vang bàn): nhiêu loại nổi tiếng như Bordeaux… các loại nàykhông ngọt
Vang có gase: nổi tiếng là Champagne, có ba loại là loại không ngọt, loại ít ngọt vàloại ngọt
Vang có pha thêm rượu mạnh: là loại vang có pha thêm rượu cao độ (brandy) cóthể bảo quản được lâu Thuộc về loại này có 3 nhóm vang:
Nhóm Sherrg: rượu Amontillado (khai vị, ngọt), rượu Fino (không ngọt),rượu Oloroso (khai vị, ngọt uống với đá)
Nhóm Port: bảo quản lâu năm trong thùng gỗ
Nhóm Medeira: có thể bảo quản tới 200 năm ở nhiệt độ thường
Vang thơm: loại vang nho có pha thêm hương liệu từ cỏ Wertmus Ở Pháp có loạirượu thơm Dubonnet rất nổi tiếng
GVHD: Liêu Mỹ Đông Trang 15 Nhóm: 7