Báo cáo tiểu luận lên men lactic

Trang 1

Lời mở đầu

Hệ sinh vật trên thế giới rất phong phú và đa dạng với số lượng giống vàchủng loài khác nhau với một con số không tưởng Và hệ vi khuẩn là bắt nguồncủa từ khi sự sống xuất hiện và tới giờ con người không thể xác định được cónhững vi khuẩn nào mới xuất hiện và khả năng của chúng tới đâu

Vi khuẩn với số lượng được xem là lớn nhất hành tinh mang cho con ngườivà xã hội bao nhiêu khó khăn với những căn bệnh hiểm ác Tuy nhiên, con ngườicũng không thể phủ nhận được giá trị quan trọng của nó khi ứng dụng vào đờisống và mang lại nhiều lợi ích mà ta không tưởng Và vi khuẩn lactic đã được conngười phát hiện và đem lại nhiều giá trị Nhóm đã tìm hiểu và biết được lên menlactic là quá trình đặc trưng cho nó vậy nó có những phát triển, biến đổi và ứngdụng gi do đó nhóm chọn đề tài “Lên men lactic” để tìm hiểu kỹ hơn Do thời gianhạn chế, nhóm không thể tìm hiểu kĩ và đánh giá thực tế hoàn chỉnh, các số liệu vànội dung chủ yếu được tham khảo qua báo chí, sách và qua mạng internet nênkhông tránh khỏi thiếu sót trong đề tài tiểu luận Nhóm mong nhận lời nhận xét củathầy và chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy đã hướng dẫn tận tình trongquá trình nhóm làm đề tài

Nhóm thực hiện

Trang 2

1 Giới thiệu về acid lactic

1.1 Khái niệm.

Acid lactic hay Acid sữa là một hợp chất hóa học được sinh ra do quá trìnhlên men của vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa vàacid lactic là một acid carboxylic

1.2 Lịch sử phát triển.

Acid lactic đã được tinh chế lần đầu tiên bởi nhà hóa học Thụy Điển CarlWilhelm Scheelevào năm 1780 từ sữa chua Năm 1808 Jons Jacob Berzelius pháthiện ra rằng acid lactic (L-lactate) cũng được sản xuất trong cơ bắp trong quá trình

cơ thể hoạt động nhiều Cấu trúc của nó được xây dựng lại bởi JohannesWislicenus vào năm 1873 Năm 1856, Louis Pasteur phát hiện ra Lactobacillus vàvai trò của nó trong việc tạo ra acid lactic Acid lactic bắt đầu được sản xuấtthương mại Boehringer Ingelheimcủa Đức vào năm 1895

1.3 Công thức hóa học.

C3H6O3 có công thức tổng quát là CH3CH(OH)COOH, nó có một nhómhydroxy đứng gần nhóm carboxyl khiến nó là một acid alpha hydroxy (AHA).Trong dung dịch, nó có thể mất một proton từ nhóm acid, tạo ra ion lactate

CH3CH(OH)COO−

Acid lactic

Trang 3

1.4 Phân loại.

Acid lactic là chiral và có hai đồng phân quang học do chúng có một cacbonbất đối xứng tạo nên Một được gọi là L (+)-acid lactic hoặc ( S ) acid lactic vàcác khác, hình ảnh gương của nó, là D - (-)-lactic acid hoặc ( R )-acid lactic L-(+)-lactic acid thường được tạo ra từ pyruvate qua xúc tác của men lactate dehydrogen(LDH) trong quá trình lên men của quá trình chuyển hóa bình thường và tập luyệncủa cơ thể Hai dạng đồng phân này có tính chất hóa lý giống nhau nhưng do sựkhác nhau về khả năng quay cực nên chúng có những tính chất sinh học khác nhaunếu trong hỗn hợp có sự cân bằng cùng lúc của hai dạng đồng phân này (50-50) làDL-acid lactic thường được gọi là roxemic

1.5 Tính chất của acid lactic.

Là chất hữu cơ không màu, có độ hút ẩm cao, là chất lỏng sánh, có mùi nhẹ, tantrong nước và cồn, có nhiệt dộ sôi vào khoảng 122°C, có điểm tan ở 17°C, có khốilượng phân tử 98.08 DVC, ở đồng phân dạng D _acid lactic: ở dạng tinh thể tantrong nước, cồn, nhiệt độ nóng chảy là 28°C, nhiệt độ sôi là 28°C, còn đối với tinhthể đồng phân dạng L_acid lactic thì ngoài tan trong nước và cồn thì chúng còn tan

Trang 4

trong các hợp chất etylic, eter… Đối với đồng phân dạng L_acid lactic thì tantrong nước không tan trong CHCl3 có nhiệt độ nóng chảy 16, 8°C, sôi ở 122°C có khả năng ức chế vi sinh vật (làm giảm pH môi trường) cao hơn so vơi các acidtartic, acid acetic, hay acid citric, mà không gây mất giá trị cảm quan của sảnphẩm, không gây ảnh hưởng đến mùi vị, màu sắc của sản phẩm và không ảnhhưởng đến sức khỏe của con người.

1.6 Nguồn gốc hình thành.

Là sản phâm do quá trình lên men đường, quá trình oxy hóa glucid yếm khínày là một quá trình oxy hóa không hoàn toàn hay là một quá trình tự lên menlactic Kết quả của sự phân giải 1 phân tử glucoz tự do cung cấp cho tế bào 2 phân

tử ATP và tạo ra 2 phân tử acid Lactic Nếu quá trình này bắt đầu từ glycogen dựtrữ trong cơ thì cung cấp cho tế bào được 3 phân tử ATP và cũng tạo ra 2 phân tửacid Lactic

:

Trang 5

2 Vi khuẩn lactic

2.1 Khái niệm.

Những vi khuẩn gây lên men sinh acid lactic được gọi là vi khuẩn lactic Vikhuẩn lactic được đặc trưng bởi khả năng sinh acid lactic rất mạnh từ các quá trìnhchuyển hóa các loại đường đơn hay đường đôi khác nhau, đặc biệt là đườnglactose …

Vi khuản lac tic lên men tốt nhất ở điều kiện là 15-50°C, pH = 5,5 - 6, phụ thuộcvào mỗi loài thì có một ngưỡng tối ưu khác nhau, ở nhiệt độ 80°C thì vi khuẩnlactic bị tiêu diệt

Chúng không chứa cytochrom và enzim catalase nhưng nhờ khả năng tựtổng hợp được enzim peroxydase và qua đó các khi khuẩn lac tic có khả năng phângiải được H2O2 để tạo thành H2O và O2 để phục vụ cho quá trình sống vậy nên đasố vi khuẩn lactic thuộc vào nhóm hiếu khí tùy tiện

Trang 6

2.3 Phân loại.

- Lactobaretium casei:

Là trực khuẩn ngắn, gây chua tự nhiên, sống yếm khí tùy tiện, lên men chủyếu là glucose, maltose và lactose tạo môi trường 0, 8-1% acid lactic.gây chua từ10-12 H ở nhiệt độ thường, nhiệt độ tối thiểu là 10°C, nhiệt độ tối ưu 35-45°C,thủy phân yếu cazetin và geltin

- Lactobaccterium cueumeris fermentin:

Khi lên men rau cải chu atoj thành acid axetcc, rượu etylic acid lactic co2, lênmen đường saccarose và lactose

Lactobaccterium lycopersici:

- Trực khuẩn gram(+), tạo thành chuỗi đơn hay ghép thành đôi, lên men taothành co2, acid lactic acid acetic, rươu etylic, có khả năng tạo bào tử, sinh hơi,chết ở80°C

- Streptococuss cremoris:

Thường tạo chuỗi dài lên men glucose và galactose, nhiệt độ tối ưu 25-30°C

2.4 Nhu cầu dinh dưỡng.

Vi khuẩn lactic là những vi sinh vật có nhu cầu dinh dưỡng cao Để sinhtrưởng bình thường, ngoài nguồn cacbon, chúng cần nitơ, một phần dưới dạng cácacid amin, một số vitamin, các chất sinh trưởng, và các chất khoáng…Chúngkhông thể phát triển được trong môi trường có thành phần đơn giản như glucosevà NH4+ như một số loài khác Vì thế người ta phải cho vào môi trường một sốchất giàu dinh dưỡng: trong sữa, trong ruột, cao nấm men, cao thịt, các loại đường để chúng có thể lên men

Trang 7

Vi khuẩn lactic có thể tồn tại trong môi trường khô, có thể chịu được hàmlượng cồn từ 10 – 15% và có thể chịu được nồng độ CO2 cao Chúng được tìmthấy khắp nơi trong tự nhiên, dưới da, trong hệ tiêu hoá… Lactobacillus có vai tròquan trọng nhất trong lên men lactic.

2.5 Hình thức lên men.

Dựa trên cơ chế là chuyển hóa đường thành acid lactic người ta chia các phảnứng lên men lactic thành 2 kiểu đó là lên men lactic điển hình và len men lactickhông điển hình Hai kiểu lên men này khác nhau ở chỗ: lên men lactic điển hìnhchỉ tạo ra acid lactic còn lên men lactic không điển hình ngoài tạo ra acid lacticcòn tạo ra ethanol, acid acetic, glycerol và một số chất khác nhưng chỉ có lên menlactic điển hình là có nghĩa về mặt ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Nhóm vi khuẩn lactic rất đa dạng gồm nhiều giống rất khác nhau, tế bào củachúng có thể là hình cầu, hình que, phân biệt chúng về khả năng lên men đồnghình hay dị hình

Trang 8

- Giải thích quá trình: Hoạt hóa phân tử đường: ban đầu nhờ ATP các

enzym tham gia, glucoza biến đổi lần lượt thành dạng este mono và kế đó thànhdạng este diphosphat rất linh động và dễ biến đổi Việc chuyển hóa dạng gluco-piranoza thành fructofuranoza cũng làm tăng thêm tính linh động của nguyên liệu

hô hấp

+ Giai đoạn 1:

Phân cắt đường 6C thành đường 2C3 Cấu trúc đối xứng của frutoza-1, điphotphat dễ bẻ gẫy giữa C3 và C4 thành DOAP và Al-3-PG DOAP dễ dàngbiến đổi thành Al-3-PG để tiếp tục biến đổi và tránh việc mất ½ lượt glucoza thamgia trong phản ứng

6-+ Giai đoạn 2:

Oxy hóa Al-3-PG thành Al-2-PG chặng này sinh ra năng lượng giải phóngtrong phản ứng oxy hóa H được tách ra và chuyển đến NAD về sau chuyển choenzym khác và cuối cùng cho oxy khí trời trong trường hợp hô hấp hiếu khí hoặcđược sử dụng để khử các nguyên liệu hữu cơ khác như acid piruvic, axetaldehyttrong hình thức lên men

+ Giai đoạn 3:

Chuyển hóa Al-2-PG thành acid piruvic Chặng cuối diễn ra phản ứng tíchnăng lượng thứ hai và biến một oxy acid thành một xeto acid có khả năng phảnứng cao và có vị trí quan trọng trong quá trình trao đổi chất sau đó dưới tác dụngcủa enzim lactahydrogenase và H+ thì 2 phân tử pyruvic sẽ chuyển hóa thành 2phân tử acid lactic

Phương trình cân bằng tổng quát của đường phân có thể tóm tắt như sau:

C6 H12O6 + 2NAD + 2ADP + 2H3PO4 → 2C3H4O3 + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H+

C6 H12O6 enzim 2CH3CH(OH)COOH +225Kcal

Quá trình này đạt hiệu xuất tạo thành acid lactic cao và đồng thời sinh ranhiều năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của vi khuẩn mà không cần có ô

Trang 9

xy đây cũng được xem như là một quá trình lên men yếm khí Có thể ứng dụng nótrong sản xuất acid lactic trong công nghiệp.

Là quá trình lên men mà không chứa các enzim thwo sơ đồ EMP có nghĩalà glucose-6-photphat, 6-phtphatglucose, ribulo-5-photphat dưới tác dụng củaenzim petrozaphotphatxetolaza theo con đường petrophaophat hình thành lên acidphotpho glyxerinic và acetyphotphat lên men dị hình các sản có phẩm cuối cùngkhá đa dạng acid lactic, etanol, acid acetic, CO2

Phương trình tổng quát :

C6H12O6 => CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C 2H5OH + COOH(CH2)2COOH + CO2

Khả năng tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sự sống của những vi khuẩn nàyrất yếu Do đó, chúng là những vi khuẩn kỵ khí tùy nghi, vi hiếu khí, là loại cókhả năng lên men hiếu khí cũng như kỵ khí

3 Lên men lactic.

3.1 Cơ chế lên men lactic.

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinhvật, điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là một trong những loại hình lênmen phát triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic chính là lên menđồng hình và lên men dị hình

Trong trường hợp này acid pyruvic được tạo thành theo sơ đồ Mayerhorf-Parnas (EMP) Sau đó acid pyruvic sẽ tạo thành acid lactic dưới tácdụng của enzyme lactatdehydrogenase

Embden-Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90% Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khửcacbon để tạo thành acid axetic, etanol, CO2 và axeton Lượng sản phẩm phụ tạothành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy

Trang 10

Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của sơ đồEmbden – Mayerhorf – Parnas (aldolase và triozophotphatizomerase) vì vậyxilulose 5-photphat sẽ được tạo thành theo con đường pento-photphat (PP).

Trong trường hợp này chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài racòn có các sản phẩm phụ khác như: axic axetic, etanol, CO2 Các sản phẩm phụtương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm

Phương trình tổng quát:

C6H12O6  CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C 2H5OH + COOH(CH2)2COOH + CO2Glucose acid lactic (40%) acid acetic etanol acid sucxinic

Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật,vào môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh, nói chung thì acid lacticthường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, acid sucxinic 20%, rượu etylicchiếm 10%, acid axetic 10% và các loại khí gần 20%

3.2 Vi khuẩn lên men lactic.

3.2.1 Đặc điểm.

Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium Đây là những trựckhuẩn, cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tuỳ tiện.Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không cókhả năng lên men các loại glucid phức tạp và tinh bột Sự phát triển của nó cần cósự có mặt của peptone, acid amin hay muối amôn Chúng có yêu cầu đặc biệt vềchất dinh dưỡng là giàu vitamin, acid amin và khoáng chất Quá trình lên men xảy

ra tốt nhất trong môi trường acid pH từ 5,5 ÷ 6, khi pH nhỏ hơn 5,5 quá trình lênmen bị dừng lại Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷ 50°C Tuynhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn80°C vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn

3.2.2 Phân loại.

Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai loại: vikhuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình

Trang 11

+ Lactobacterium delbruckii: thường gặp trên hạt đại mạch, đây là trực khuẩn lớn.Trong quá trình phát triển của mình chúng có khả năng tạo thành sợi Nhiệt độ tối

ưu cho chúng phát triển từ 45 ÷ 50°C, khác với các loài khác chúng không có khảnăng lên men đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa.+ Lactobacterium cueumeris fermenti: thường tìm thấy chúng trong sữa ủ chua Làtrực khuẩn không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn và có khi tạo thànhchuỗi Thường chúng tạo thành chuỗi trong quá trình lên men Khả năng tạo acidtối đa trong môi trường từ 0,9 ÷ 1,2%

+ Streptobacterium hassice fermentatae: thường thấy chúng trong các dịch lên menchua rau cải Chúng tồn tại từng tế bào riêng biệt hoặc ghép thành từng đôi, hoặcchuỗi ngắn có khi ghép thành từng chuỗi dài hình sợi Khi lên men rau cải chuatạo thành acid lactic, acid axetic, rượu etylic và CO2 Lên men đường saccarose tốthơn lên men đường lactose

+ Lactobacterium lycopersici: là trực khuẩn gram dương, sinh hơi, tế bào tạo thànhchuỗi hay đơn, có khi ghép thành đôi một Khi lên men chúng tạo thành acidlactic, rượu êtylic, acid axetic và CO2 Chúng có khả năng tạo bào tử, tế bào sinhdưỡng thường chết ở nhiệt độ 80°C

Trang 12

3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng.

Các quá trình lên men dù khác nhau về cơ chế điều kiện nhưng đều bị ảnh hưởngbởi các nhân tố:

- Nồng độ đường để lên men xê dịch từ 5- 20% nếu nồng độ đường ít hơn 5% thì

ko đủ dưỡng chất cho quá trình lên men, ngược lại nồng độ đường cao hơn 20%thì nó ức chế quá trình lên men Nếu nguyên liệu là mật rỉ hay rỉ đường cần phảilàm trong Vì trong những nguyên liệu đó, đặc biệt là rỉ đường chứa những hợpchất chứa ni tơ có hại cho sản xuất acid lactic.những hợp chất đó như acidamin khitương tác với đường sẽ tạo ra melanoidin, khi tương tác với acid lactic tạo ra chấtgần giống như acid humic Tất cả những sản phẩm này sẽ làm cho thành phẩm cómàu nâu sẫm khó loại bỏ

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	372,5 KB