các quá trình lên men thực phẩm

các quá trình lên men thực phẩm

Lời nói đầu Trong thực tế đời sống người ta biết lợi dụng biến đổi có lợi vi sinh vật để tạo sản phẩm thực phẩm có chất lượng phù hợp cho nhu cầu dinh dưỡng ngày cao người Như sử dụng sinh khối vi sinh vật làm nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng, ứng dụng trình lên men rộng rãi việc sản xuất loại thực phẩm quan trọng như: rượu, bia, nước giải khát, bánh mì, nước mắm, mì chính,…cũng làm gia tăng giá trị dinh dưỡng loại thực phẩm tempeh, natto… lên men từ đậu nành Từ xa xưa ông bà ta biết sử dụng phương pháp dân gian lên men để nấu rượu, muối thịt, muối dưa cà, làm mắm, làm tương mà hoàn toàn chưa biết vi sinh vật Vậy xã hội với yêu cầu đòi hỏi sống ngày cao đặt Chúng ta phải phát triển ngành thực phẩm vi sinh đại Đề tài tiểu luận nhóm em sâu nghiên cứu vấn đề trình lên men thực phẩm đề tài hay có ích cho môn học Tuy Đã có nhiều cố gắng nhóm em không tránh khỏi thiếu xót mong nhận ý kiến đóng góp thầy để làm hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy! Nhóm tiểu luận Chương KHÁI NIỆM 1.1 Lên men • Là trình phân giải carbonhydrat điều kiện kỵ khí • Là trình oxy hóa khử chất: o Oxi phân tử không tham gia vào trình oxi hóa o Hidro thải dạng: khí liên kết với sản phẩm phân giải • Năng lượng sinh ra: o Một phần cho phản ứng khử o Phần lại: tích lũy liên kết cao Năng lượng sinh lên men không lượng sinh từ hô hấp • Sản phẩm cuối trình lên men: o CO2 o Các hợp chất carbon chưa oxi hóa hoàn toàn: rượu, acid hữu cơ, aldehyd, keton,… Chương LÊN MEN RƯỢU ETHYLIC 2.1 Các khái niệm * Cồn: rượu/nước ≥ 50% * Rượu : rượu/nước ≤ 45% * Lên men cổ điển: sản phẩm tạo có phân tử lượng nhỏ chất ban đầu (rượu bia, axit hữu cơ) thay công nghệ trình hóa học * Lên men đại: tạo sản phẩm khác xa nhiên liệu ban đầu( kháng sinh, enzim, vitamin) Không thể thay công nghệ công nghệ hóa học * Lên men rượu trình phân giải đường thành rượu ethylic CO có tham gia nấm men số vi sinh vật khác điều kiện kị khí * “Lên men sống không cần oxy phân tử: - Luispaster 2.2 Các vi sinh vật tham gia 2.2.1 Nấm men thuộc chi Saccharomyces - Hình ô van - Kích thước: 3-10x2-12 micromet - Sinh sản: vô tính hữu tính - Sống kị khí không bắt buột Lên men nhiều loại đường khác số loài nấm men thuộc chi Saccharomyces: S.ellipsoides( sản xuất vang nho), S carlsbergensis( lên men nổi, sản xuất bia vàng) 2.2.2 Nấm mốc Vai trò: sử dụng enzim nấm mốc biến nguyên liệu khác thành đường( tinh bột) Tinh bột  đường phải nấu chín nhờ enzim amilaza 2.2.3 Vi khuẩn * Zymomonasmobilis: lên men liên tục tạo rượu kém, không ổn định * Vi khuẩn lactic: tích tụ nito cho nấm men, tạo pH thích hợp cho trình lên men(pH = 4.5-5) Vi khuẩn lactic 2.3 Tiêu chuẩn chọn giống nấm men SACCHAROMYCES Đặc điểm tốt: - Có khả tiết hệ enzim Zymaza( 50 loại) để lên men nhanh chóng hoàn toàn - Chịu nồng độ rượu cao, đường cao, pH thấp để ức chế vi khuẩn Tạp nhiễm xâm nhập qúa trình lên men - Có sức phát triển mạnh môi trường lên men - Thích nghi với nhiệt độ tương đối cao - Ít đòi hỏi yếu tố dinh dưỡng Đặc điểm không tốt: - Sản sinh H2S - Hình thành acid bay - Sản sinh SO2 - Tạo bọt - Sinh nhiều rượu bậc cao - Hình thành hợp chất kết hợp với H2S Đặc điểm lưu ý khác: - Chống chịu với SO2 - Chống chịu yếu tố hủy diệt - Phân giải acid malic 2.4 Điều kiện trình - Các nấm men lên men đường mono disaccharit - Nồng độ đường thích hợp cho trình lên men 10-15% - pH = - 4.5 - Nhiệt độ: 28 -300C - Lên men điều kiện kị khí 2.5 Cơ chế lên men rượu Phương trình tóm tắt trình lên men rượu: C6H12O6  2C2H5OH+2CO2+ 113.4 KJ Thực chất qúa trình lên men diễn gồm 10 phản úng khác chia thành giai đoạn: • Giai đoạn 1: Đường phân biến glucozo  Axit pyruvic • Giai đoạn 2: Axit pyruvic  axetandehyt • Giai đoạn 3: Axetandehyt  rượu ethylic Do xúc tác glucokinaza C6H12O6  CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO+ADP Dưới tác dụng enzyme đồng phân gluco phosphate – izomeraza: CH2O(H2PO3)(CHOH)4CHO  CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH Dưới tác dụng phosphofructokinaza: CH2O(H2PO3)(CHOH)3COCH2OH+ATP  CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2OH(H3PO4) + ADP Được xúc tác aldolaza CH2O(H2PO3)CO(CHOH)3CH2OH(H3PO4)  CH2O(H2PO3)COCH2OH + H2O(H2PO3)CHOHCHO Dưới tác dụng enzyme triphosphate – izomeraza: CH2O(H2PO3)CHOHCHO  CH2O(H2PO3)COCH2OH Nhờ xúc tác enzyme triphosphatedehydronaza – coenzyme NAD 2CH2O(H2PO3)CHOHCHO + 2H3PO4 + 2NAD  2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H3PO3 + 2NAD.H2 Với tham gia phosphoglyceratkinaza 2CH2O(H2PO3)CHOHCOO~H3PO3 + 2ADP  2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH + 2ATP Dưới tác dụng enzyme acide 2-phosphoglyceromutaza 2CH2O(H2PO3)CHOHCOOH  2CH2OHCHO(H2PO3)COOH Dưới tác dụng enolaza 2CH2OHCHO(H2PO3)COOH  2CH2CO(H2PO3)COOH + 2H2O 10 Do enzyme pyrovatkinaza 2CH2=CO~(H2PO3)COOH + 2ADP  2CH3CO-COOH + 2ATP 11 Tới đây, acide pyrovic bị decarrboxyl để tạo thành aldehyt acetic 2CH3CO-COOH  2CO2 + 2CH3CHO 12 Giai đoạn cuối lên men rượu aldehyt acetic bị khử NAD.H2 2CH3CH2OH + 2NAD  2CH3CHO + 2NAD.H2 2.6 Hiệu lượng C6H12O6  2C2H5OH+2CO2+ 113.4 KJ Hiệu thấp: ATP/glucozo Hô hấp hiếu khí: 38 ATP/glucozo Hô hấp kị khí: < 38ATP/glucozo 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men rượu Nấm men đòi hỏi phải có điều kiện định lên men Trong sản xuất việc lựa chọn chủng nấm men phải nghiên cứu tạo điều kiện thích hợp để đạt hiệu suất lên men cao 2.7.1 Nồng độ đường Tất nấm men có khả lên men đường đơn giản đường đơn (glucose, fructose) đường đôi (maltose, saccarose) riêng đường lactose có nấm men Saccharomyces lactic sử dụng Nấm men hoàn toàn khả thủy phân loại đường đa Nồng độ đường thích hợp cho trình lên men rượu từ ÷ 20% Khi nồng độ đường lớn 30% ức chế trình lên men rượu Tuỳ thuộc vào sản phẩm trình lên men mà người ta sử dụng nồng độ đường thích hợp Trong sản xuất cồn người ta sử dụng nồng độ đường từ 14 ÷ 20%, trình lên men xảy mạnh hết lượng đường sau người ta chưng cất để thu cồn Đối với việc sản xuất rượu vang người ta sử dụng nồng độ đường từ 16 ÷ 25% dùng nấm men chìm, nên trình lên men chậm sau lên men lượng đường rượu rượu vang thường có vị Còn sản xuất bia thường dùng nồng độ đường từ ÷ 12% Oxy Nấm men loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện Trong điều kiện hiếu khí với có mặt oxy xảy phương trình phản ứng sau: C6H12O6 + 6O2à 6H2O+ 6CO2 + Q1 → gia tăng sinh khối Chỉ điều kiện yếm khí tiến hành lên men rượu theo phương trình: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q2 Vì có mặt oxy kiềm hãm trình lên men rượu Hiệu ứng Pasteur: ức chế trình lên men rượu có mặt oxy Sự chuyển từ lên men sang hô hấp việc giảm hiệu suất tạo thành rượu khí cacbonic giảm hiệu suất sử dụng đường Vì giai đoạn đầu trình lên men cần thông khí vào môi trường để kích thích nấm men sinh trưởng tăng sinh khối sau không cần oxy để tạo điều kiện kỵ khí cho trình lên men rượu đạt hiệu suất cao 2.7.2 Độ rượu Rượu tích tụ dần dịch lên men lại chất độc kìm hãm nấm men Nấm men chịu nồng độ cồn từ ÷ 12%, từ 16 ÷ 18% đại đa số nấm men bị ức chế Nếu nồng độ cồn cao ức chế tất nấm men Khả chịu cồn nấm men nồng độ cồn ức chế phát triển hoạt động nấm men sau 72 nuôi cấy nhiệt độ 30oC Tuỳ theo khả chịu nồng độ cồn khác mà người ta sản xuất sản phẩm khác 2.7.3 Độ pH Độ pH môi trường có ý nghĩa quan trọng trình lên men rượu Tuỳ thuộc vào sản phẩm thu mà người ta điều chỉnh pH môi trường cho thích hợp − pH môi trường axit sản phẩm thu rượu etylic − pH môi trường axit yếu sản phẩm thu rượu etylic glyxerin − pH môi trường kiềm yếu sản phẩm thu rượu etylic, axit axetic glyxerin Bình thường lên men rượu thực pH= ÷ 4,5 Để axit hóa môi trường người ta thường dùng H2SO4 axit lactic để tạo pH thích hợp cách cấy vi khuẩn lactic vào sau trùng cấy nấm men vào 2.7.4 Nhiệt độ Tuỳ thuộc vào nấm men hay nấm men chìm mà điều chỉnh nhiệt độ môi trường cho thích hợp Đối với nấm men nhiệt độ thích hợp từ 20 ÷ 28oC, nấm men chìm nhiệt độ thích hợp từ ÷ 10oC Ngoài nhiệt độ từ 28 ÷ 30oC rượu bay làm cho trình lên men xảy nhanh 2.8 Ứng dụng 2.8.1 Sản xuất công nghệp rượu ethylic 2.8.1.1 Sản xuất rượu cồn Sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột gạo, sắn, ngô… Người ta thuỷ phân tinh bột thành đường axit, kiềm hay enzyme sau lên men đường thành rượu nhờ nấm men Sản xuất từ nguyên liệu rỉ đường thường có từ 35 ÷ 40% đường Trước lên men phải pha loãng xuống từ 14 ÷ 20% Người ta sử dụng đường sữa nước thải công nghiệp sản xuất phomat Nguyên liệu chứa nhiều đường lactose nên phải dùng nấm men Saccharomyces lactis Sản xuất từ nước thải nhà máy giấy, nguyên liệu chứa nhiều cenlulose, hemi cenlulose, dextrin Trước lên men phải thuỷ phân chúng thành đường Nếu từ nguyên liệu tinh bột tuỳ theo cách sử dụng nấm mốc để thuỷ phân tinh bột thành đường mà phương pháp sản xuất rượu chia làm cách Phương pháp Amylo: thuỷ phân tinh bột enzyme amylase nấm mốc Mucor hay Rhizopus Sau 24h thuỷ phân cho nấm men vào, hai trình đường hoá lên men rượu diễn song song, sau ngày nấm mốc bị chết nồng độ rượu tăng cao, sau ngày trình lên men kết thúc Phương pháp Mycos-Malt: nguyên liệu chứa bột thuỷ phân enzyme amylase nấm mốc Aspergillus niger hay Aspergillus oryzea dạng malt Để sản xuất amylase loại nấm mốc người ta sử dụng nong, khay đựng cám, bổ sung thêm thức ăn vô axit hoá cho môi trường có pH từ ÷ 5, độ ẩm khoảng 55%, nhiệt độ môi trường từ 28 ÷ 30oC, với độ ẩm môi trường 100% Sau ngày nấm mốc phát triển mạnh sinh bào tử, ta thu chế phẩm mycos-malt từ nấm mốc Malt dùng để thuỷ phân tinh bột với tỷ lệ 10%, thời gian thuỷ phân ÷ 6h Sau đem tiệt trùng cho nấm men vào, lên men vòng 48h đem chưng cất Như phương pháp rút ngắn thời gian lên men Phương pháp men thuốc bắc: men thuốc bắc chế phẩm có môi trường tinh bột, thuốc men gốc (bao gồm hai hệ vi sinh vật cộng sinh với nhau) Quá trình sản xuất rượu theo phương pháp tóm tắt sau: nguyên liệu tinh bột đem nấu chín cấy men thuốc bắc Đường hoá rượu hoá cất rượu Rượu sản xuất theo phương pháp có tính chất thủ công với qui mô hộ gia đình Rượu sau chưng cất gọi rượu gạo có mùi vi thơm ngon độ tinh khiết không cao lẫn nhiều tạp chất aldehit nên thường làm cho người uống bị đau đầu 80% ethanol giới đường lên men, phần rượu ethylic lại tổng hợp từ ethylene tổng hợp hóa học công nfhieepj dầu mỏ Trong công nghệ sinh học sản xuất ethanol người ta dung loài Saccharomyces khác Rượu ethulic dung môi phổ biến, người ta sử dụng rượu công nghiệp chế biến cao su nhân tạo este, … Rượu lúa Việt Nam đa huy chương vàng hội chợ quốc tế, từ rượu cao độ người ta pha thành loại rượu mùi 2.8.1.2 Sản xuất rượu vang sâmpanh Rượu vang theo nghĩa hẹp từ dùng để rượu lên men từ dịch ép nho Ngày rượu lên men từ dịch táo, dâu, mận, chuối… gọi rượu vang kèm theo tên loại lấy nước ép Các loại đường lấy từ dịch phải chứa axit hữu cơ, chất màu, chất thơm…Vào mùa nho chín người ta hái nho, đem nghiền nát cho nấm men vào, sau ủ nhiệt độ 25 ÷ 30oC, đường nho lên men thành rượu đồng thời chất chát sắc tố từ trích ly vào dịch lên men tạo nên mùi, vị cho rượu vang Nho có vỏ màu tím dùng làm vang đỏ, có vỏ màu xanh dùng làm vang trắng Dịch chiết dùng NaHSO3 để xử lý vi sinh vật tạp nhiễm Nồng độ SO2 cho phép 200ppm lại dịch ức chế vi sinh vật khác không ức chế nấm men Thường dùng nấm men Saccharomyces ellipsoideus loài tiêu biểu cho nấm men chìm Dùng chủng có khả chịu nồng độ đường cao, CO2 cao kháng SO2 nồng độ 200ppm Quá trình lên men gồm hai giai đoạn: Giai đoạn lên men chính: dùng dịch nước hoa để lên men thành rượu, độ rượu từ 12 ÷ 15% Sau chuyển sang giai đoạn ủ làm cho protein, pectin, tanin lắng xuống làm cho rượu Rượu vang loại rượu lên men dịch khôn qua chưng cất nước ta nghiên cứu chế tạo vang điều, vang vải … 2.8.1.3 Rượu nếp than Sản phẩm rượu Việt Nam sản xuất phương pháp thủ công từ nguyên liệu nếp than Rượu nếp than không qua chưng cất, điểm đặc biệt sản phẩm cuối gồm dịch lên men lẫn bã lên men làm nhuyễn Thành phần rượu lượng đường rượu định có số chất rượu chưng cất vitamin (vitamin B1, B2, B12), amino acid (asparagine, lysine, acid glutamic) Có giá trị dinh dưỡng, giúp tiêu hóa tốt Gạo nếp vo sạch, ngâm 3-4 giờ,để ráo, nấu chín để nguội Bổ sung bánh men tỉ lệ 2-3%, trộn cho vào hũ hay vại Trong lên men rượu nếp than, với độ cồn thấp 7-10%, ethanol dễ dàng bị oxy Vì sau lên men phải bổ sung lượng rượu tinh khiết, nâng cao nồng độ rượu, tránh oxy hóa rượu làm giảm chất lượng Sản phẩm cuối dạng: Dạng đục: sau lên men đem khối lên men xay nhuyễn, bổ sung rượu ủ Dạng trong: sau lên men, xay nhuyễn xác bã, bổ sung rượu Sau đem lọc thu phần dịch đem ủ 10 Phương trình tóm tắt trình lên men lactic đồng hình : C6H12O6 Ò 2C3H6O3 + 136 kJ ( 32,4 kcal Tóm tắt lại: Glucose (Con đường EMP )Ò acid pyruvic (khử) Ò acid lactic ( CH3CHOH – COOH) Đầu tiên hoạt hóa hexose thành hexose diphosphate ( có mặt acid phosphoric)Òcắt mạch tạo nên triophosphateÒ pyruvate (nhận H từ NAD.H ) Ò ACID LACTIC 3.1.2.2 Lên men lactic dị hình : Xảy trường hợp vi khuẩn lactic enzyme sơ đồ Embden – Mayerhorf – Parnas (aldolase triozophotphatizomerase), xilulose 5-photphat tạo thành theo đường pento-photphat (PP) Trong trường hợp có 50% lượng đường tạo thành axit lactic, có sản phẩm phụ khác như: axic axetic, etanol, CO Các sản phẩm phụ tương tác với tạo thành ester có mùi thơm Phương trình tổng quát: 16 C6H12O6 CH3CHOHCOOH+CH3COOH +C2H5OH+COOH(CH2)2COOH+CO2 Glucose axit lactic (40%) axit acetic etanol axit sucxinic Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, vào môi trường dinh dưỡng điều kiện ngoại cảnh, nói chung axit lactic thường chiếm 40% lượng đường phân hủy, axit sucxinic 20%, rượu etylic chiếm 10%, axit axetic 10% loại khí gần 20% Vi khuẩn lên men lactic dị hình thiếu enzim chủ yếu đường EMP aldolase triophosphatisomerase nên phân giải glucose theo đường Pentoso – phosphate ( PP) Sản phẩm trung gian đường PP glucose – – phosphate (loại phân tử CO2 ) Ò ribulose – – phosphate Ò glyceraldehyde – – phosphate acetyl – phosphate Acetyl phosphate chuyển hóa thành ethanol acid acetic, glyceraldehyde – – phosphate biến đổi thành acid lactic 17 3.2 Ứng dụng 3.2.1 Sản xuất acid lactic - Nguyên liệu dùng sản xuất acid lactic : rỉ mật, đường, tinh bột đường hóa Nồng độ đường từ Ò 20% - Nồng độ pH phù hợp từ 6,3 Ò 6,5 - Nhiệt độ tối ưu cho trình lên men 50 C - Trong công nghiệp nhẹ, acid lactic dung môi cho công nghiệp sản xuất sơn, vecni, nhuộm thuộc da - Trong công nghiệp rượu, acid lactic dùng dạng muối canxi Công nghệ sản xuất acid lactic phải qua giai đoạn chính: • Giai đoạn 1: Chuẩn bị môi trường lên men • Giai đoạn 2: Điều khiển trình lên men • Giai đoạn 3: Tạo lactate canxi thu nhận acid lactic 3.2.1.1 Chuẩn bị môi trường lên men: • Nguyên liệu thường sử dụng mật rỉ đường Pha loãng theo tỉ lệ nước: rỉ = 3:1, sau cho dung dịch chảy qua than hoạt tính để hấp thụ chất màu tạo chất keo có mật rỉ (mật rĩ sáng mau hơn) • Làm loãng mật rỉ đến nồng độ chất khô 15% acid hóa môi trường acid sulfuric 0,5% so với lượng rỉ đường • Tiếp tục pha loãng dung dịch đường xuống 5-10% điều chỉnh pH ngược lại đến 6,3-6,5 Làm nguội dung dịch đường xuống 50 oC bơm chúng vào thùng lên men 3.2.1.2 Điều khiển trình lên men: • Vi khuẩn lactic nuôi cấy riêng lượng men giống chiếm 3-5% thể tích thùng lên men (được trang bị cánh khuấy ruột rà để cấp nhiệt độ 18 • Sử dụng vi khuẩn Lactobaccillus denbruckii Lên men lactic tiến hành nhiệt độ 50oC • pH trì 5-6 Thời gian lên men 7-10 ngày • Quá trình lên men lactic tiến hành thuận lợi môi trường có phản ứng acid Vì vậy, phải trung hòa lượng acid lactic thừa đến pH 6,3-6,5 • Sử dụng vôi mịn để trung hòa lượng acid tạo thành nhằm tránh tượng acid hóa dung dịch lên men tạo lactate canxi Số lượng CaCO3 cho vào tùy thuộc vào lượng acid lactic tạo thành đủ để trung hòa lượng acid lactic dung dịch lên men 3.2.1.3 Giai đoạn tạo lactate canxi thu nhận acid lactic: • Dung dịch sau lên men đun nóng đến 80-90 oC Dùng CaCO3 điều chỉnh độ pH dung dịch lên men đến 10-11 giữ yên pH 3-5 Đem lọc dịch máy lọc khung nhiệt độ 7080oC • Toàn dịch lên men chuyển qua thiết bị tạo tủa lactate canxi (10-16h) • Sau đem lọc máy lọc khung Lọc xong để riêng kết tủa dịch lọc • Dịch lọc đem cô đặc lại đem kết tủa lại lần để thu hồi toàn acid lactic có dịch lên men Phần kết tủa trộn chung với phần trước đem sang thiết bị thu nhận acid lactic *Thu nhận acid lactic: • Cho acid sulfuric vào phần kết tủa phản ứng xảy tạo thành CaSO4 kết tủa, loại bỏ phần kết tủa thu acid lactic • Acid lactic tạo thành theo phương trình sau: Ca(C3H5O3) + H2SO4→CaSO4↓+ C3H6O3 • Dung dịch acid lactic đệm khử màu than hoạt tính đem cô chân không để thu nhận acid lactic tinh khiết 3.2.2 Sản xuất sữa chua 19 • Sữa chua loại sản phẩm lên men sữa tươi Trong sữa chứa đường, casein loại muối khoáng khác nên môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển • Trong sữa tươi nhiễm nhiều vi khuẩn + Nhóm vi khuẩn gây thối phân hủy protein sữa đồng thời tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển.+ Vi khuẩn lactic tích lũy dần axit lactic ngăn cản phát triển nhóm vi khuẩn gây thối Sữa nguyên liệu QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA Chuẩn hóa Lên men Điều chỉnh SNF Phối trộn Bài khí Đồng hóa Rót sản phẩm Bảo quản lạnh 20 Thanh trùng Sữa chua Cấy giống 3.2.3 Muối chua rau quả, dưa cải, dưa cà Muối chua rau hình thức lên men tự nhiên Qui trình muối chua rau củ giai đoạn • Giai đoạn 1:  Dùng muối ăn (NaCl) có nồng độ 2,5 – 3% Áp suất thẩm thấu cao muối sinh rút chất dịch tế bào dưa Lúc vi khuẩn lactic vi khuẩn gây thối lúc đầu phát triển • Giai đoạn 2: 21  Do vi khuẩn lactic phát triển mạnh, tích lũy nhiều axit lactic nên ức chế phát triển nhóm vi khuẩn gây thối, rau trở nên chua, ngon.Đây giai đoạn định, không tạo ưu vi khuẩn lactic, vi khuẩn khác phát triển làm rau, dưa khú • Giai đoạn 3:  Khi rau chua dần đến độ chua định làm ức chế hoạt động nhóm vi khuẩn lactic  Khi bề mặt dung dịch xuất lớp váng trắng  Nếu để tự nhiên nấm men Geotrichum candidum bắt đầu phát triển có khả oxi hóa axit lactic thành CO2 H2O, làm cho dưa giảm dần độ chua Khi vi khuẩn gây thối lại phát triển gây khú dưa 3.2.4 Ủ chua thức ăn gia súc, chăn nuôi - Nhờ ủ chua mà thức ăn mà thức ăn giữ lâu trạng thái tươi không hao hụt mặt chất lượng dinh dưỡng - Đặc biệt thức ăn sau ủ chua có lượng vitamin nhiều trước ủ 3.2.4.1 Qui trình ủ chua thức ăn gia súc, chăn nuôi Từ lâu người ta biết sử dụng trình lên men lactic để ủ chua thức ăn gia súc Phương pháp ủ chua thức ăn gia súc đặc biệt cần thiết trại chăn nuôi gia súc Nguyên liệu dùng làm thức ăn cho gia súc đem phơi khô làm giảm 50% giá trị chúng Nhưng ta đem ủ chua giảm khoảng 10% giá trị Đặc biệt phương pháp ủ chua tăng nhiều số dinh dưỡng khác thức ăn Một phương pháp phổ biến ủ chua thức ăn thủ công Các loại thức ăn gia súc thực vật băm nhỏ cho vào vật chứa, cho thêm nước vo gạo Sau ủ kín đến ngày cho gia súc ăn Quá trình ủ chua thức ăn gia súc thường qua giai đoạn sau: 22 Giai đoạn 1: giai đoạn phát triển hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật khác có thành phần nguyên liệu, từ nước từ không khí Giai đoạn 2: trình lên men lactic đồng hình xảy mạnh Các loài vi khuẩn lactic phát triển điều kiện yếm khí, có oxy vi khuẩn gây thối phát triển tạo thành mùi khó chịu ảnh hưởng đến thức ăn ủ chua Chất lượng khối ủ phụ thuộc nhiều vào phát triển vi khuẩn lactic Giai đoạn 3: ủ tới thời kỳ chín vi khuẩn lactic bị tiêu diệt lượng axit lactic tạo thành nhiều môi trường Trong giai đoạn khối ủ không mà bị lẫn đất cát, vi khuẩn butyric phát triển, gây cho khối ủ có vị đắng mùi khó chịu Chương 4: LÊN MEN PROPIONIC 4.1 Cơ chế lên men Lên men propionic trình chuyển hoá axit lactic muối lactate thành axit propionic tác dụng vi sinh vật Ngoài axit propionic có sản phẩm khác như: axit axetic, khí cacbonic nước Từ nguyên liệu đường: 3C6H12O6 4CH3CH2COOH + 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O + Q Glucose axit propionic axit axetic Từ axit lactic: 3CH3CHOHCOOHà 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + Q Axit lactic axit propionic axit axetic Theo trình tỉ lệ hai loại axit propionic axit acetic 2:1 (Trong thực tế thu 1,5:1) 4.2 Vi sinh lên men propionic Chủ yếu vi khuẩn propionic, loài hoạt động Bacterium acidipropionic, chúng thường sống chung với vi khuẩn lactic sữa Chúng tìm thấy nhiều sữa, đất khoang miệng số động vật nhai lại, tham gia trình tạo axit hữu Là loài trực khuẩn Gram dương, không chuyển động, không tạo bào tử, hô hấp kỵ khí bắt buộc, nhiệt độ thích hợp từ 14 ÷ 35oC, pH thích hợp trung tính Vi khuẩn lên men dễ dàng axit lactic, muối lactate, 23 đường thành axit propionic Trong trình sống chúng cần bổ sung thêm nitơ hữu phức tạp dạng protein Lên men propionate thực nhóm vi sinh vật như: chi propionibacterium, Veillonella alcalescena (Micrococcus lactilyticum), Clostridium propinicum, Selenoas, Micromonospora nhiều loại khác tạo axit propionic Chi vi khuẩn propionibacterum phân lập miêu tả tử cuối kỷ IX Khi nuôi cấy môi trường trung tính, chúng có hình cầu thành đôi, có thành chuỗi Khi nuôi cấy thoáng khí chúng có hình que hay hình phân nhánh Trong tế bào có chứa hemin (hệ thống xitorom, catalaza) Có nhiều loài vi khuẩn propionic tiếng loại P.freudenchii, P.shermanii, P.acidopropionici 24 Hình a: P.frendenreichii Hình b:P.shermanii Chi Clostridium gồm vi khuẩn G+, di động nhờ tiên mao khắp thể, tế bào hình que bào tử có kích thước lớn chiều ngang bào tử dinh dưỡng nên mang bào tử tế bào có dạng hình thoi hay hình dùi trống Đa số loài Clostridium kị khí không bắt buộc, có tượng flavin cao không thấy chứa xitocrom catalaza Nhiều loài Clostridium có khả đồng hóa cao polisaccarit (tinh bột, amilozo) nên chúng gọi chi Amylobacter Vì chi vi khuẩn thường chứa hạt granulozo thể nên gọi chi Granulobacter Một số loài Clotridium propionicum có khả cố định nito không khí C.pasteurianum Vi khuẩn Clostridium propionicum 25 Vi khuẩn Clostridium propionicum 4.3 Bản chất lên men propionic Là trình phân hủy đường, acid lactic, muối lactate thành acid propionic, CO H2O tác dụng vi sinh vật 4.4 Ứng dụng 4.4.1 Chế biến thức ăn chăn nuôi Như chế biến thức ăn chăn nuôi heo: ứng dụng giai đoạn ủ tươi bắp, ủ chua khoai lang,… Những công trình nghiên cứu cho thấy ủ với axít hữu (axít acêtic, axít prôpiônic, axít focmít…) bảo quản năm mà không hư hại chất lượng thức ăn, tăng hàm lượng chất dinh dưỡng 4.4.2 Dẫn xuất acid propionic có ứng dụng y học Hagifen với thành phần hoạt chất ibuprofen thuốc kháng viêm không steroid, dẫn xuất từ acid propionic Thuốc tác động cách ức chế men cyclooxygenase; đó, ngăn cản tổng hợp prostaglandin, tác nhân gây viêm, đau sốt 26 4.4.3 Sản xuất phomat Dưới tác dụng vi khuẩn Bacterium acidipropionic vi khuẩn lactic người ta tiến hành sản xuất phomat gồm giai đoạn sau - Sản xuất phomat khối: cho men chua vào sữa chua trùng Pasteur, có trình lên men tích tụ lượng axit latic lớn Casein sữa bị biến đổi thành paracazein lắng xuống ta thu phomat khối - Tách đường: giai đoạn tách sữa trong, đun nóng nhiệt độ từ 55 ÷ 58oC 30 phút để phá huỷ enzyme đem ép khối phomat vòng 20 ÷ 24h nhiệt độ từ 25 ÷ 30oC, thời gian trình lên men tiếp tục - Muối phomat: phomat sau tách đường đem muối với dung dịch muối ăn 24% vài ngày Khối phomat muối chuyển vào hầm lên men nhiệt độ 18 ÷ 20 oC, độ ẩm 80 ÷ 90% Trong ép tách sữa đường lactose không nên trình lên men lactic không xảy Lúc khối phomat vi khuẩn propionic bắt đầu hoạt động mạnh chuyển axit lactic thành axit propionic axit axetic, khí cacbonic Hai axit làm cho phomat có 27 vị chua hăng đặc biệt, khí cabonic làm cho phomat xốp Sự lên men kết thúc sau ÷ 2,5 tháng - Ủ chín phomat: sau muối phomat chuyển vào hầm lên men nhiệt độ 18 ÷ 22oC, độ ẩm 80 ÷ 90% Trong thời gian cazein tiếp tục phân giải tác dụng men đông tụ vi khuẩn lactic Lactobaterium casei, phomat chín có 2/3 cazein phân giải thành peptone, aminoaxit ammoniac 4.4.4 Sản xuất vitamin Sản xuất vitamin: Vi khuẩn propionic có khả tạo vitamin B12 loài bacterium acidipropionic 28 Ở thực vật vitamin B 12 người động vật cần vitamin B12 lại tự tổng hợp Chính vi khuẩn đường ruột tạo nên vitamin B12 thỏa mãn phần lớn nhu cầu cho vật chủ Một số vi khuẩn propionic có khả tạo vitamin B12 loài Bacterium acidipropionic Lợi dụng khả người ta thường điều chế vitamin B12 nhà máy chế biến sữa Tài liệu tham khảo 1.Cơ sở sinh học vi sinh vật nguyễn thành đạt 29 Vi sinh học nhà xuất giáo dục Sách sở vi sinh vật ứng dụng nhà xuất giáo dục Việt Nam Sách vi sinh vật học nhà xuất giáo dục Việt Nam Bài giảng thạc sĩ Nguyễn Minh Trí Bài giảng thạc sĩ Đặng Thị Ngọc Thanh 30 [...]... quá trình lên men Người ta thường sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae dạng biến chủng chuyên dụng để lên men bia Quá trình lên men bia gồm hai giai đoạn: − Giai đoạn lên men chính: giai đoạn này thực hiện ở nhiệt độ cao, thường từ 8 ÷ 16oC Dịch đường ban đầu có nồng độ từ 9 ÷ 12%, sau khi lên men thì còn khoảng 2 đến 3% Nếu lên men cổ điển thì nhiệt độ từ 8 ÷ 10 oC thì thời gian lên men lâu, lên. .. lên men cao, hàm lượng chất dinh dưỡng dễ hấp thụ cao Chương 3: LÊN MEN LACTIC Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axit lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là một trong những loại hình lên men phát triển nhất trong thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic chính là lên men đồng hình và lên men dị hình 3.1 Vi khuẩn lên men lactic 3.1.1 Đặc điểm Vi khuẩn lên. .. 50 oC và bơm chúng vào thùng lên men 3.2.1.2 Điều khiển quá trình lên men: • Vi khuẩn lactic đã được nuôi cấy riêng lượng men giống chiếm 3-5% thể tích thùng lên men (được trang bị cánh khuấy và ruột rà để cấp nhiệt độ 18 • Sử dụng vi khuẩn Lactobaccillus denbruckii Lên men lactic được tiến hành ở nhiệt độ 50oC • pH duy trì 5-6 Thời gian lên men 7-10 ngày • Quá trình lên men lactic sẽ tiến hành thuận... vitamin, axit amin và khoáng chất Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường axit pH từ 5,5 ÷ 6, khi pH nhỏ hơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại Nhiệt độ 14 thích hợp cho quá trình lên men từ 15 ÷ 50oC Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 80oC vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn 3.1.2 Phân loại Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành... + Lúa mạch mọc mầm Hoa Houblon Nấm men\ Nước Quá trình làm bia gồm 2 công đoạn chủ yếu - Nấu malt - Lên men, nhào trộn, ủ chin Sơ đồ quy trình sản xuất bia Nguyên liệu: Malt Hoa Houblon, Nước (70%malt + 30% gạo) Đường hóa (nồng độ đường đạt 110Bx hay 10%) Thanh trùng ở 115 oC trong 30 phút Lên men chính (cấy nấm men) Lên men phụ, ủ chin bia Thành phẩm 13 2.8.3 Nấm men rượu làm nở bột mì Hàng năm trên... lên men lâu, lên men nhanh ở nhiệt độ từ 14 ÷ 16 oC và sau 8 ngày nồng độ đường còn lại từ 2 ÷ 3% − Giai đoạn lên men phụ: giai đoạn này thực hiện ở nhiệt độ từ 0 ÷ 5 oC, phương pháp lên men cổ điển ở nhiệt độ từ 0 ÷ 1 oC, phương pháp lên men nhanh ở nhiệt độ từ 3 ÷ 5oC Ở nhiệt độ lạnh CO2 được giữ lại làm cho bia trong hơn 12 Sau khi dịch lên men “chín” đem lọc và bão hòa CO 2 Sản phẩm thu được đem... Ò 6,5 - Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men là 50 C - Trong công nghiệp nhẹ, acid lactic là dung môi cho công nghiệp sản xuất sơn, vecni, nhuộm và thuộc da - Trong công nghiệp rượu, acid lactic được dùng dưới dạng muối của canxi Công nghệ sản xuất acid lactic phải qua 3 giai đoạn chính: • Giai đoạn 1: Chuẩn bị môi trường lên men • Giai đoạn 2: Điều khiển quá trình lên men • Giai đoạn 3: Tạo lactate... mà bị lẫn đất cát, vi khuẩn butyric sẽ phát triển, gây cho khối ủ có vị đắng và mùi khó chịu Chương 4: LÊN MEN PROPIONIC 4.1 Cơ chế lên men Lên men propionic là quá trình chuyển hoá axit lactic và muối lactate thành axit propionic dưới tác dụng của vi sinh vật Ngoài axit propionic còn có các sản phẩm khác như: axit axetic, khí cacbonic và nước Từ nguyên liệu đường: 3C6H12O6 à 4CH3CH2COOH + 2CH3COOH... vòng 20 ÷ 24h ở nhiệt độ từ 25 ÷ 30oC, trong thời gian này quá trình lên men vẫn tiếp tục - Muối phomat: phomat sau khi tách đường đem muối với dung dịch muối ăn 24% trong vài ngày Khối phomat muối này được chuyển vào hầm lên men ở nhiệt độ 18 ÷ 20 oC, độ ẩm 80 ÷ 90% Trong khi ép tách sữa trong hầu như đường lactose không còn nên quá trình lên men lactic không xảy ra Lúc này trong khối phomat vi khuẩn... thành nhằm tránh hiện tượng acid hóa dung dịch lên men và tạo ra lactate canxi Số lượng CaCO3 cho vào tùy thuộc vào lượng acid lactic tạo thành và đủ để trung hòa lượng acid lactic trong dung dịch lên men 3.2.1.3 Giai đoạn tạo lactate canxi và thu nhận acid lactic: • Dung dịch sau khi lên men được đun nóng đến 80-90 oC Dùng CaCO3 điều chỉnh độ pH dung dịch lên men đến 10-11 và giữ yên pH này trong 3-5 giờ ... Điều kiện trình - Các nấm men lên men đường mono disaccharit - Nồng độ đường thích hợp cho trình lên men 10-15% - pH = - 4.5 - Nhiệt độ: 28 -300C - Lên men điều kiện kị khí 2.5 Cơ chế lên men rượu... cung cấp cho trình lên men Người ta thường sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae dạng biến chủng chuyên dụng để lên men bia Quá trình lên men bia gồm hai giai đoạn: − Giai đoạn lên men chính:... men lactic loại hình lên men phát triển thiên nhiên, có hai kiểu lên men lactic lên men đồng hình lên men dị hình 3.1 Vi khuẩn lên men lactic 3.1.1 Đặc điểm Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium