Tiểu luận công nghệ sản xuất bọt ngọt words

1. GIỚI THIỆU1.1 Lịch sử ra đời của bột ngọt: Cách đây hàng ngàn năm người nhật bắt đầu dùng rong biển làm thực phẩm, họ phát hiện ra loại rong lá( có tên khoa học là Laminaria japonica) còn là một loại gia vị hảo hạn. Vào thời ấy, hoạt chất của loại rong lá làm thức ăn có hương vị đậm đà (do acid glutamic) chưa được nhận diện. Vào năm 1980, nhà bác học Rittenhausen ở Đức đang tìm kiếm để xác định cơ cấu của các protein động vật, đặc biệt là acid amin kể cả acid glutamic. Lịch sử mì chính có thể cắm mốc đầu tiên là ngày chàng thanh niên ở Tokyo có tên là Ikeda. Việc phát hiện ra hoạt chất có trong rong biển làm cho thức ăn có mùi vị ngon là Ikeda. Ông đã khám phá ra thứ hoạt chất trích từ rong biển là monosodium glutamate, đây là một muối của acid glutamic. Vào 2141909 ông đã đăng ký paten số 9440 với nhan đề là sản xuất chất liệu gây vị.2 Sau đó, ông đã tiếp tục nghiên cứu và kết hợp với Công ty Ajinomoto để tạo ra một loại gia vị mới. Công ty Ajinomoto đã cho ra đời sản phẩm bột ngọt đầu tiên vào năm 1909. Tuy nhiên, phải một thời gian khá lâu sau đó, sản phẩm này mới được phổ biến ở các nước khác. Mãi đến sau Thế chiến thứ hai, vào năm 1947, sản phẩm bột ngọt đầu tiên mới xuất hiện tại Mỹ Ajinomoto được giới thiệu với công chúng như một loại gia vị mang lại hương vị đậm đà cho những món ăn. Từ thời điểm đó, bột ngọt được sản xuất và sử dụng rộng rãi tại hầu hết các quốc gia trên thế giới, tạo nên một dấu ấn đặc sắc trong văn hoá ẩm thực toàn cầu.91.2 Giới thiệu chung về bột ngọt1.2.1 Bột ngọt là gì? Bột ngọt (hay mì chính) là tên thường gọi Natri glutamat Tên tiếng anh là Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG), Tên quốc tế và cộng đồng châu Âu: INS 621, EEC 621 Tên hóa học: Monosodium L – glutamat monohydrat, muối monohydra natri đơn của axit glutamic6 Bột ngọt là muối natri của axit glutamic – một loại axit amin tham gia vào việc cấu thành nên protein của cơ thể. Axit glutamic có nhiều trong thịt, cá, trứng, sữa….Nó là một axit amin bán cần thiết, nghĩa là cơ thể có thể tổng hợp được glutamic từ các nguồn khác nhau mà không cần phải cung cấp từ thức ănBột ngọt có vị ngọt của thịt nên được sử dụng làm chất điều vị làm cho người sử dụng có cảm giác ngon miệng hơn 81.2.2 Tính chất vật lý Bột ngọt hay còn gọi là mì chính là loại bột trắng hoặc tinh thể hình kim óng ánh, kích thước tùy theo điều kiện khống chế khi kết tinh. Mì chính thuần độ 99%, tinh thể hình khối 12 mm màu trong suốt, dễ dàng hòa tan trong nước và không hòa tan trong cồn. Thực phẩm qua chế biến có sử dụng mì chính : thơm, ngon, kích thích vị giác. Hằng số vật lý: +Trọng lượng phân tử 187 +Nhiệt độ nóng chảy 195oC +pH 6.8 ÷ 7.21.2.3 Tính chất hóa họcCông thức hóa học: C5H8NO4 Na Công thức cấu tạo:Công thức hoàn chỉnh: C5H8NO4Na.H2Oa) Phản ứng mất nước:Khi nhiệt độ lớn hơn 800C glutamate natri bị mất nướcb)Phản ứng phân hủy ở nhiệt độ caoKhi ở nhiệt độ >3500C glutamate natri bị phân hủy.c) pH ảnh hưởng rất lớn đến sự phân hủy của axit glutamicd) Tác dụng của các yếu tố khác Sự biến đổi của axit glutamic trong quá trình chế biến còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: chịu ảnh hưởng của các axit amin khác, các sản phẩm phân hủy của đường, các hợp chất có 2 nhóm cacbonyl.... Các nhân tố chủ yếu dẫn đến sự biến đổi axit glutamic là nồng độ, nhiệt độ, pH, sự chiếu sáng, các hợp chất hữu cơ....e) Tính hoạt quang Có tính hoạt động quang học như các aminoxit khác và có 2 dạng đồng phân D, L và có C bất đối + Đồng phân L có mùi vị thơm ngon + Đồng phân D có mùi vị không thơm ngon nên hạn chế tạo thành trong sản xuất.1.3 Vai trò của bột ngọt Khi trung hòa, acid glutamic chuyển thành natri glutamat (mì chính) kết tinh có vị ngọt dịu trong nước, gần giống với vị của thịt, có ý nghĩa lớn đối với đời sống con người. Nó được sử dụng rộng rải ở các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam và các nước Châu Âu. Mì chính là chất điều vị trong chế biến thực phẩm, làm gia vị cho các món ăn nhờ đó mà các món ăn có vị hấp hẩn hơn và LAG được đưa vào cơ thể, làm tăng khả năng lao động trí óc và chân tay của con người. Các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng, Glutamat đống vai trò quan trọng trong cơ chế chuyển hóa chất bổ dưởng trong cơ thể con người. Các nghiên cứu cũng đã cho thấy rằng Glutamat tự nhiên có trong thực phẩm và Glutamat có nguồn gốc từ mì chính đều giống nhau. Thực tế nghiên cứu cũngđã cho thấy, Glutamat từ thực phẩm hay từ mì chính đều quan trọng đối với chức năng của hệ tiêu hóa 5

ĐỀ TÀI CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT NGỌT

1 GIỚI THIỆU

1.1 Lịch sử ra đời của bột ngọt:

- Cách đây hàng ngàn năm người nhật bắt đầu dùng rong biển làm thực phẩm, họ phát hiện ra loại rong lá( có tên khoa học là Laminaria japonica) còn là một loại gia vị hảo hạn Vào thời

ấy, hoạt chất của loại rong lá làm thức ăn có hương vị đậm đà (do acid glutamic) chưa được nhận diện

- Vào năm 1980, nhà bác học Rittenhausen ở Đức đang tìm kiếm để xác định cơ cấu của các protein động vật, đặc biệt là acid amin kể cả acid glutamic

- Lịch sử mì chính có thể cắm mốc đầu tiên là ngày chàng thanh niên ở Tokyo có tên là Ikeda Việc phát hiện ra hoạt chất có trong rong biển làm cho thức ăn có mùi vị ngon là Ikeda Ông

đã khám phá ra thứ hoạt chất trích từ rong biển là monosodium glutamate, đây là một muối của acid glutamic Vào 21/4/1909 ông đã đăng ký paten số 9440 với nhan đề là " sản xuất chất liệu gây vị".[2]

- Sau đó, ông đã tiếp tục nghiên cứu và kết hợp với Công ty Ajinomoto để tạo ra một loại gia

vị mới Công ty Ajinomoto đã cho ra đời sản phẩm bột ngọt đầu tiên vào năm 1909 - - Tuy nhiên, phải một thời gian khá lâu sau đó, sản phẩm này mới được phổ biến ở các nước khác

- Mãi đến sau Thế chiến thứ hai, vào năm 1947, sản phẩm bột ngọt đầu tiên mới xuất hiện tại Mỹ

- Ajinomoto được giới thiệu với công chúng như một loại gia vị mang lại hương vị đậm đà cho những món ăn Từ thời điểm đó, bột ngọt được sản xuất và sử dụng rộng rãi tại hầu hết các quốc gia trên thế giới, tạo nên một dấu ấn đặc sắc trong văn hoá ẩm thực toàn cầu.[9]

1.2 Giới thiệu chung về bột ngọt

1.2.1 Bột ngọt là gì?

- Bột ngọt (hay mì chính) là tên thường gọi Natri glutamat

- Tên tiếng anh là Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG),

-Tên quốc tế và cộng đồng châu Âu: INS 621, EEC 621

-Tên hóa học: Monosodium L – glutamat monohydrat, muối monohydra natri đơn của axit glutamic[6]

- Bột ngọt là muối natri của axit glutamic – một loại axit amin tham gia vào việc cấu thành nên protein của cơ thể

-Axit glutamic có nhiều trong thịt, cá, trứng, sữa…

-Nó là một axit amin bán cần thiết, nghĩa là cơ thể có thể tổng hợp được glutamic từ các nguồn khác nhau mà không cần phải cung cấp từ thức ăn

-Bột ngọt có vị ngọt của thịt nên được sử dụng làm chất điều vị làm cho người sử dụng có cảm giác ngon miệng hơn [8]

1.2.2 Tính chất vật lý

- Bột ngọt hay còn gọi là mì chính là loại bột trắng hoặc tinh thể hình kim óng ánh, kích thước tùy theo điều kiện khống chế khi kết tinh

- Mì chính thuần độ 99%, tinh thể hình khối 1-2 mm màu trong suốt, dễ dàng hòa tan trong nước và không hòa tan trong cồn

- Thực phẩm qua chế biến có sử dụng mì chính : thơm, ngon, kích thích vị giác

- Hằng số vật lý:

+Trọng lượng phân tử 187

+Nhiệt độ nóng chảy 195oC

+pH 6.8 ÷ 7.2

1.2.3 Tính chất hóa học

-Công thức hóa học: C5H8NO4 Na

- Công thức cấu tạo:

-Công thức hoàn chỉnh: C5H8NO4Na.H2O

a) Phản ứng mất nước:

Khi nhiệt độ lớn hơn 800C glutamate natri bị mất nước

b)Phản ứng phân hủy ở nhiệt độ cao

Khi ở nhiệt độ >3500C glutamate natri bị phân hủy

c) pH ảnh hưởng rất lớn đến sự phân hủy của axit

glutamic

d) Tác dụng của các yếu tố khác

- Sự biến đổi của axit glutamic trong quá trình chế biến

còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: chịu ảnh hưởng

của các axit amin khác, các sản phẩm phân hủy của đường, các hợp chất có 2 nhóm cacbonyl

- Các nhân tố chủ yếu dẫn đến sự biến đổi axit glutamic là nồng độ, nhiệt độ, pH, sự chiếu sáng, các hợp chất hữu cơ

e) Tính hoạt quang

- Có tính hoạt động quang học như các aminoxit khác và có 2 dạng đồng phân D, L và có

C bất đối

+ Đồng phân L có mùi vị thơm ngon

+ Đồng phân D có mùi vị không thơm ngon nên hạn chế tạo thành trong sản xuất

1.3 Vai trò của bột ngọt

- Khi trung hòa, acid glutamic chuyển thành natri glutamat (mì chính) kết tinh có vị ngọt dịu trong nước, gần giống với vị của thịt, có ý nghĩa lớn đối với đời sống con người Nó được sử dụng rộng rải ở các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam và các nước Châu Âu

- Mì chính là chất điều vị trong chế biến thực phẩm, làm gia vị cho các món ăn nhờ đó mà các món ăn có vị hấp hẩn hơn và L-AG được đưa vào cơ thể, làm tăng khả năng lao động trí óc và chân tay của con người

- Các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng, Glutamat đống vai trò quan trọng trong cơ chế chuyển hóa chất bổ dưởng trong cơ thể con người

- Các nghiên cứu cũng đã cho thấy rằng Glutamat tự nhiên có trong thực phẩm và Glutamat có nguồn gốc từ mì chính đều giống nhau Thực tế nghiên cứu cũng

đã cho thấy, Glutamat từ thực phẩm hay từ mì chính đều quan trọng đối với chức năng của

hệ tiêu hóa [5]

2 NỘI DUNG

2.1 Chủng vi sinh vật

- Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường sử dụng

là: Corynebacterium Glutanicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus;

- Vi sinh vật được lựa chọn sử dụng là chủng C.Glutamicum

2.1.1 Giới thiệu về vi khuẩn C glutamicum:

- Loại vi khuẩn này đã được nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra axit glutamic

- Có thể phân lập vi khuẩn này trong đất,dựa vào đặc tính:tiết ra 1 lượng lớn acid glutamic khi ở điều kiện thích hợp

- Không gây bệnh, thường đc tìm thấy trong đất,phân động vật,rau quả,trái cây

Vi khuẩn C.Glutamicum thuộc:

- Giới: Bacteria

- Ngành: Actinobacteria

- Bộ : Actinomycetales

- Họ:Corynebacteriaceae

- Chi: Corynebacterium

- Loài: Corynebacterium glutamicum

2.1.3 Hình thái và cấu tạo:

Đại thể Kích thước 1 – 1,5 mm

Hình dạng Trơn bóng tròn đầy Màu sắc Vàng nhạt

Đặc điểm Hiếu khí

Vi thể Kích thước 1 x 1,5 – 2 µm

Hình dạng Hình que, ngắn, có nhánh Sắp xếp tế bào Chuỗi ngẵn

Bào tử Không

Khả năng di động Không Sinh lý ,sinh hóa pH 7

Nhiệt độ 30 0 C

+ Là vi sinh vật dị dưỡng hóa năng.[12]

+ Biotin là yếu tố cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn này

+ Tích tụ một lượng lớn glutamic từ hydratcacbon và NH4+ trong môi trường có sục không khí [2]

* Ưu điểm:

- Chủng C.Glutanicum có khả năng tạo nhiều axit glutamic nhất

- Tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài

- Chịu được nồng độ accit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản và dễ dàng áp dụng trong thực tế sản xuất

- Đặc biệt, chủng này không bị giới hạn bởi nồng độ biotin vì giống này có khả năng sinh tổng hợp acid glutamic cao và không bị khống chế bởi nồng độ biotin.[11]

Vikhuẩn C.Glutamicum

- Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy

từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống, sau đó được cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường lỏng Khối lượng sinh khối đuợc nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà Trước khi nhân cấy, môi trường lỏng phải được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur

- Hình thức sinh sản: sinh sản vô tính theo hình thức nhân đôi.Sau khi nhân đôi, các cá thế có khuynh hướng dính với nhau thành chuỗi ngắn hình chữ V

2.1.4 Các phương pháp dùng để cải tạo giống C.Glutamicum, nâng cao hoạt lực

Cải tạo giống là quá trình làm đổi mới một phần bộ máy di truyền của tế bào nhằm đáp

ứng nhu cầu, mục đích sử dụng của con người.Một số phương pháp nhằm cải tạo giống

C.Glutamicum :

2.1.4.1 Huấn luyện thích nghi:

Nguyên tắc của phương pháp:

Khả năng thích nghi với điển kiện sống của vi sinh vật rất cao do cơ thể chúng là cơ thể đơn bào Mọi tác động của môi trường đều có thể là những tác động trực tiếp Mặt khác, cơ thể

vi sinh vật thực hiện những quá trình trao đổi chất, sinh sản, phát triển rất nhanh trong một chu

kỳ sống rất ngắn Do đó giai đoạn thích nghi phải được xảy ra nhanh và mạnh trong một giai đọan phải rất ngắn so với chu kỳ phát triển và chu kỳ sống của chúng

Khi đã tạo được khả năng thích nghi của giống vi sinh vật đối với một tác động môi trường nào đó phải luôn luôn duy trì tác động đó ở mức độ tạo ra tính thích nghi Thực chất của tính thích nghi là thường biến nên không di truyền, do đó đặc điểm này không bền, dễ bị mất đi khi ngưng tác động hoặc làm thay đổi mức độ tác động.[12]

2.1.4.2 Kỹ thuật di truyền:

Kỹ thuật di truyền cổ điển: [12]

 Phương pháp lai: là tiến hành cho lai giữa hai tế bào có đặc điểm di truyền tốt khác nhau để tạo ra dòng chứa đặc điểm di truyền tốt của cả 2 tế bào ban đầu Phương pháp

này không phức tạp nhưng có sự giới hạn về sự pha trộn đặc tính di truyền chỉ trong một vài loài

 Phương pháp gây đột biến nhân tạo nhờ tác nhân hóa học (acid nitric – HNO2), Bromode xiuridine, 5-bromuraxil, EMS, MMS, EI, NG…) hoặc tác nhân vật lý (tia tử ngoại): là phương pháp gây đột biến điểm, đột biến này nằm trong cấu trúc của các nucleotide ( trong cấu trúc của các base chứa nitơ)

+ Ưu điểm: Dễ thực hiện, tạo ra được giống vi sinh vật có rất nhiều đặc tính quý + Nhược điểm: Tần số xảy ra đột biến thấp, không định hướng, không ổn định

2.2 Các phương pháp sản xuất mì chính

Hiện nay trên thế giới có 4 phương pháp sản xuất cơ bản:

 Phương pháp tổng hợp hóa học

 Phương pháp thủy phân protit

 Phương pháp lên men

 Phương pháp kết hợp

+ Phương pháp tổng hợp hóa học.

Nguyên tắc: Áp dụng các phản ứng hóa học để tổng hợp nên các axit glutamic và các amino axit khác từ khí thải công nghiệp dầu hỏa hay các ngành khác

Ưu điểm:

- Có thể sử dụng nguồn nguyên liệu không phải là thực phẩm để sản xuất

- Tận dụng được các khí thải của công nghiệp dầu hỏa hay các ngành khác Nhược điểm:

- Chỉ thực hiện được ở những nước có ngành công nghiệp dầu hỏa phát triển

và yêu cầu kĩ thuật cao

- Sản phẩm tạo hỗn hợp D,L-axit glutamic, việc tách L-axit glutamic ra khỏi hỗn hợp khó khăn, làm tăng giá thành sản phẩm

Vì vậy phương pháp này ít được sử dụng

+ Phương pháp thủy phân protit.

Nguyên tắc: Sử dụng các hóa chất làm chất xúc tác để thủy phân nguồn nguyên liệu protit ( khô đậu, khô lạc…) ra một hỗn hợp các amino axit ,từ đó tách được axit glutamic và sản xuất bột ngọt

Ưu điểm :

- Dễ điều khiển quy trình sản xuất

- Các cơ sở thủ công ,bán cơ giới, cơ giới cũng có thể áp dụng được phương pháp này

Nhược điểm:

- Cần nhiều hóa chất và các thiết bị chống ăn mòn

- Cần sử dụng nguyên liệu giàu protit hiếm, có giá trị cao

- Hiệu suất làm việc thấp, dẫn đến giá thành cao

+ Phương pháp kết hợp:

Nguyên tắc: đây là sự kết hợp của 2 phương pháp tổng hợp hóa học và vi sinh vật học.Tổng hợp nên các chất có cấu tạo gần giống axit amin từ các nguồn đạm vô cơ và gluxit,từ

đó lợi dụng vi sinh vật để tạo ra các axit amin

Nhược điểm:

- Yêu cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụng trong nghiên cứu

- Phải qua nhiều giai đoạn

Phương pháp này tuy nhanh nhưng yêu cầu kĩ thuật cao, chỉ áp dụng nghiên cứu

chứ ít áp dụng vào công nghiệp sản xuất

+ Phương pháp lên men.

Nguyên tắc: Sử dụng các loại vi sinh vật như Micrococcus glutamicus, Brevi bacteriumđể sinh tổng hợp ra các axit amin từ nguồn gluxit và đạm vô cơ.

Ưu điểm:

- Nguyên liệu rẻ hơn so với các phương pháp trên

- Có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau

- Không sử dụng nguyên liệu protit

- Không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn

- Hiệu suất làm việc cao dẫn đến giá thành sản phẩm thấp

- Tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao Nhược điểm :

- Quá trình đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao và nghiêm ngặt

- Đảm bảo vô trùng mới tạo sản phẩm

- Khó điều khiển được quá trình Tạo ra dạng L-axit glutamic ,có hoạt tính sinh học cao

Do đó, phương pháp lên men được sử dụng rộng rãi và phổ biến để tạo ra axit glutamit sản xuất bột ngọt.[2]

2.3 Nguyên liệu

Do vi sinh vật lên men sử dụng nguồn dinh dưỡng chủ yếu là các loại đường, nên nguyên liệu cho công nghệ lên men phải giàu gluxit như: tinh bột sắn, rỉ đường, glucose, saccharose Chọn nguyên liệu là rỉ đường mía vì nó phù hợp với yêu cầu,dễ kiếm, tận dụng được bã mía

từ các nhà máy đường.Đặc biệt, trong thành phần của rỉ đường có sẵn biotin,chất điều hòa sinh trưởng cần thiết cho quá trình lên men

2.4 Quy trình sản xuất

Giai đoạn thủy phân Tuyển chon giống vi

sinh vật Làm lạnh

Rỉ đường

Thủy phân

Trung hòa

Ép

Sát trùng

H2 O

Bã

HCl, H2SO4, Enzim

Giai đoạn tách L-AG

Trung hòa II Làm lanh kết tinh

Trung hòa I Na2S

Bã than

2.4.1/Công đoạn thủy phân rỉ đường:

- Mục đích : tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thủy phân rỉ đường thành đường

glucose, nguyên liệu cho quá trình lên men

- Phản ứng sảy ra như sau :

PHA CHẾ DỊCH

lên men

dịch sau lên men

TÁCH ACID GLUTAMIC

Trao đổi ion

Tái chế nhựa

Tách a.glutamic

Nhựa refin trao

đổi nước

Giống cấp I

Giống cấp II

Giống cấp III

Biotinpenicilli

n G Lên men

Lọc tách sinh khối VK

Bao gói

sàng

sàng

Bảo quản

Giai đoạn trung hòa và tách mì chính

Cô đặc, kết tinh

Ly tâm

Nước cái

Cô lại với mẻ sau Sấy

Mì chính Than hoạt tính Tẩy màu, lọc

Bã than

nH2O (C12H22O11)n nC6H12O6

- Có 3 phương pháp sau đây :

 phương pháp thủy phân bằng enzim

Người ta có thể dùng amilaza của các hạt nảy mầm hay của nầm mốc để thủy phân tinh bột thành đường Phương pháp này có ưu điểm là không dùng đến hóa chất hay thiết bị chụi axit, chịu áp lực … không độc hại cho người và thiết bị

Nhược điểm :

Đường hóa không triệt để tinh bột, mà còn ổ dạng trung gian như detrin….làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có khả năng sử dụng Thời gian dường hóa tương đối dài Lượng đường sau khi đường hóa thấp, do đó phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh

 Phương pháp thủy phân bằng H2SO4

Ưu điểm : Sau khi thủy phân việc trung hòa axit dư sau này không phải dùng Na2CO3 hay NaOH mà dùng CaO rẻ tiền hơn, mặt khác sản phẩm của phản ứng trung hòa lại kết tủa làm cho dịch đường trong theo phản ứng:

CaO +H2SO4 =CaSO4 +H2O

Nhược điểm : Hiệu suất thủy phân bằng H2SO4 thấp hơn bằng HCL, trong thực tế hay dùng HCL

 Phương pháp thủy phân bằng HCl

Ưu điểm :cho hiệu suất nhanh, thời gian phản ứng ngắn hơn do cường lực xúc tác mạnh, khi trung hào tạo ra một lượng NaCL trong dung dịch ảnh hưởng tới quá trình nuôi cấy vi khuẩn Nhược điểm : phải dùng thiết bị chịu axit ở nhiệt độ cao, áp suất cao sau khi thuỷ phân xong ta tiến hành tiếp các giai đoạn sau:

+ Trung hòa :Thủy phân xong dung dịch vào thiết bị trung hòa cho 30% vào để đạt pH=4.8 cho than hoạt tính vào tẩy màu (khoảng 100kg tinh bột cho 0.45 kg than ) Than tẩy màu và giúp cho quá trình lọc dễ, dung dịch có màu trong sáng

+ Ép lọc: Tách các phần bã vá các chất không hòa tan,được dịch đường glucoza 16-18%

2.4.2 Công đoạn lên men:

Đây là giai đoạn có tính quyết định đến năng suất tạo ra lượng axit-glutamic

Công đoạn này gồm có 3 giai đoạn nhỏ: 2 lần nhân giống vi sinh vật và lên men chính

2.4.2.1 Nhân giống cấp 1:

 Mục đich: tăng số lượng vi khuẩn cho nhân giống cấp 2

 Chuẩn bị môi trường:

- Đường glucose tinh khiết: 2,5%

- Rỉ đường: 0,25%

- MgSO4.7H2O: 0,04%

- Fe, Mn: 0,002%

- Ure:0,5%

- B1: 0,00015%

 Tiến hành:

Tất cả các thành phần trên cho vào bình tam giác, thanh trùng ở 121oC, 1atm, trong 20’ rồi làm nguội 30-32oC và cấy giống nuôi khoảng 2-3 ngày Trong quá trình nuôi lắc liên tục với tốc độ 100 vòng/phút

2.4.2.2 Nhân giống cấp 2:

 Mục đích: chuẩn bị số lượng giống cho thiết bị lên men

 Chuẩn bị môi trường:

- Đường glucoso: 200g

- Rỉ đường: 600g

- MgSO4: 24g

- H3PO4: 60g

- Ure: 480g

- B1: 20mg

- KOH có pH= 9

 Tiến hành:

Các thành phần được thanh trùng rồi cho vào các thùng nhôm đã được khử trùng và cấy nuôi giống 2-3 ngày

2.4.2.3 Giai đoạn lên men lớn:

a) Chuẩn bị môi trường, dịch lên men:

- Dịch đường hóa: 13%

- MgSO4.7H20: 0,075%

Có thể cho thêm Na2CO3 để đạt độ pH= 6,7- 7

b) Quá trình lên men:

Cơ chế lên men axit glutamic

Nguồn C là glucose được phân hủy thành các đoạn C3 và C2 bời các vi khuẩn thông qua con đường Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) và chu trình pentoso-photphat và các đoạn

đi vào chu trình Tricacboxylic acid (TCA)

Con đường EMP phổ biến hơn trong điều kiện sản xuất axit glutamic Tiền chất chính của acid glutamic là α-ketoglutarate được hình thành trong chu trình TCA thông qua citrate và isocitrate và sau đó chuyển hóa thành L-glutamic acid amin với các ion NH4+ tự do Bước cuối cùng được thực hiện nhờ xúc tác của NADP và glutamate dehydrogenase.NADPH2 cần thiết cho giai đoạn phản ứng này được cung cấp nhờ quá trình oxy hóa khử nhóm Carboxyl của isocitrate thành α-ketoglutarate nhờ enzym isocitrate dehydrogenase NADPH2 sau đó được tái tạo bằng cách khừ amin của ketoglutate.[10]

Điều kiện cho vi khuẩn lên men:

a Độ pH của môi trường:

Các chủng vi khuẩn sinh tổng hợp L-Glutamic đều thích hợp ở môi trường trung tính hay kiềm yếu ở pH= 6,7 – 8 Trong quá trình lên men độ pH giảm vì tạo ra axit glutamic và một số axit hữu cơ khác Do đó, phải điều chỉnh độ pH thường xuyên bằng NH4+ Nguồn của NH4+

sử dụng phổ biến là ure, khí NH3, NH4Cl [11]

b Nhiệt độ:

Lên men ở nhiệt độ thích hợp là 30 – 37oC, thường thì ở giai đoạn đầu là 30 – 32oC và giai đoạn cuối là 36 – 37oC.[11]

c Sự cung cấp Oxi:

Lên men tổng hợp axit glutamic là quá trình hiếu khí bắt buộc Do đó, sự cung cấp oxi trong khi lên men là hết sức quan trọng Nếu thiếu O2 thì sản phẩm chủ yếu là axit lactic, nếu thừa O2 thì sản phẩm chủ yếu là axit α-xetoglutaric Oxi được cung cấp cho dịch lên men bằng cách sục không khí vô trùng kết hợp với khuấy trộn liên tục.[11]

d Chất kích thích sinh trưởng:

Quá trình tổng hợp axit glutamic rất cần biotin.Biotin không chỉ là chất sinh trưởng mà còn là chất xác định thành phần và số lượng các sản phẩm lên men Sinh khối của vi khuẩn tỷ

lệ với hàm lượng biotin nhưng với axit glutamic thì không hoàn toàn như vậy Lượng axit glutamic được tạo thành nhiều nhất khi trong môi trường hàm lượng biotin thấp hơn nhiều so với hàm lượng biotin cần thiết cho sự phát triển tối đa của sinh khối Biotin không làm thay đổi hoạt lực của enzym tổng hợp nên axit glutamic mà ảnh hưởng đến tính thẩm thấu của màng tế bào, làm axit glutamic từ bên trong tế bào vi sinh vật khuếch tán ra ngoài môi trường lên men Nồng độ thích hợp nhất cho sinh tổng hợp axit glutamic 2-5g/l.[11]

Nguồn cung cấp biotin là cao ngô, rỉ đường mía.Trong quá trình lên men nếu dùng rỉ đường mía làm nguồn cung cấp đường và biotin thì thường xảy ra hiện tượng lượng thừa biotin sẽ không có lợi, sinh tổng hợp axit glutamic ít, nếu sục khí kém sẽ tạo ra alanin và axit