Công nghệ sinh học thực phẩm (ths phạm hồng hiếu trang) chương 3 5

Chương 3: Ứng dụng vi sinh vật CNTP 3.5 Các trình lên men yếm khí ứng dụng 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu 3.5.2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia 3.5.3 Sản xuất rượu vang trái 3.5.4 Lên men lactic ứng dụng 3.5.5 Lên men butyric 3.5.6 Lên men pectin 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Lên men etylic: ▫ Lên men etylic trình đường biến đổi thành rượu etylic CO2, đồng thời làm sản sinh số lượng xác định tác dụng hệ thống enzyme số vi sinh vật ▫ Tác nhân trình lên men etylic loại nấm men, đặc biệt Saccharomyces cerevisiae 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Cơ chế trình lên men: ▫ Phương trình tổng quát trình lên men etylic viết là: C6H12O6→2C2H5OH + 2CO2+ 113,4kJ ▫ Theo M.Larpent–Gourgaud cộng (1992) tỉ lệ sản phẩm lí thuyết là: etanol 48,4%; CO2 46,6%; glyxero l3,2%; axit xuccinic 0,6%; sinh khối tế bào1,2% so với glucozơ sử dụng 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Cơ chế trình lên men: 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Cơ chế trình lên men: Tùy điều kiện môi trường: ▫ Môi trường axit (pH= 4-5):  Quá trình lên men trải qua theo thời kì: o Thời kì cảm ứng: ▫ CH3CHO tạo từ axit piruvic ít, chưa đủ lượng để nhận hết H2 tạo thành giai đoạn đường phân Do phần H2 chuyển cho andehit gricric tạo thành glycerin ▫ Như giai đoạn đầu môi trường có glycerin, andehit axetic (CH3CHO) CO2 o Thời kì tĩnh: ▫ Được đánh dấu lượng CH3CHO đủ để thực phản ứng nhận hết H2 Phản ứng tạo glycerin bị đình sản phẩm chủ yếu giai đoạn etylic ▫ Sự lên men etylic môi trường kiềm: 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Cơ chế trình lên men: ▫ Sự lên men etylic môi trường kiềm:  Nếu ta kiềm hóa môi trường CaCO3, K… lên men etylic nấm men hình thành chủ yếu glycerin, axit axetic với rượu etylic: 2C6H12O6 +H2OC2H5OH 2C3H8O3+CH3COOH+2CO2  Nếu ta kiềm hóa môi trường hóa NaHSO3 lên men etylic cho sản phẩm glycerin NaHSO3 phản ứng với axetandehit (CH3CHO) tạo thành hợp chất khó tan Sản phẩm lên men glixerin, CO2 axetalsunphonat natri NaHSO3+ CH3CHO  CH3CHCH3OSO2Na 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Hiệu ứng Pasteur : ức chế trình lên men rượu có mặt oxy ▫ Kị khí; đường lên men; pH giữ 4,5–5,5; nhiệt độ khoảng 25–300C; số lượng nấm men giống 0,26% trọnglượng chất ▫ Khi pH trở nên kiềm (khoảng 7,5–8) nấm men tạo thành glyxerin sản phẩm chủ yếu ▫ Hiệu suất lượng nấm men etylic sống điều kiện hiếu khí: Glucozơ →6CO2+ 6H2O + 36(38)ATP ▫ Còn điều kiện kị khí: Glucozơ →2C2H5OH + 2CO2+ 2ATP 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Nguyên liệu ▫ Nguyên liệu chứa nhiều tinh bột: gạo, ngô, khoai, sắn, lúa mì, đại mạch… ▫ Nguyên liệu chứa đường: rỉ đường, nước mía, trái chín… ▫ Nguyên liệu chứa nhiều cellulose: rơm rạ, gỗ vụn, mùn cưa… Nhưng thực tế có nhóm nguyên liệu đầu sử dụng sản xuất, nhóm thứ ba hiệu kinh tế nên không sử dụng Ở nước ta, gạo lương thực chính, không chủ trương dùng gạo để nấu rượu mà khuyến khích dùng ngô, sắn, khoai… thay 3.5.1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm mốc: thủy phân tinh bột thành đường ▫ Nấm men: lên men dịch đường thành rượu ▫ Vi khuẩn lactic: acid hóa dịch đường trước lên men 3.5.1 Lên men etylic trình SX rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm mốc  Aspergillus oryzae, Asp.niger, Asp usami, Asp awamori, Asp baatatae…  Tiết hệ enzyme amylase đường hóa nguồn nguyên liệu tinh bột  Aspergillus oryzae: amylase, invertase, maltase, protease catalase  Aspergillus niger : amylase, invectase, protease, maltase, pectinase, glucooxydase  Aspergillus awamori Asp usami : dextrinase glucoamylase 3.6.5 Lên men cà phê • Cà phê tên chi thực vật thuộc họ thiên thảo với bao gồm khoảng 500 chi khác với 6000 loài nhiệt đới Chi cà phê bao gồm nhiều loài lâu năm khác • Có ba dòng cà phê là: ▫ Cà phê chè (Coffea Arabica ) ▫ Cà phê vối (Coffea canephora Coffea robusta) ▫ Cà phê mít (Coffea liberica Coffea excelsa) 3.6.5 Lên men cà phê • Chế biến bảo quản cà phê thóc: Có phương pháp chế biến: ▫ Chế biến ướt: Cà phê sau hái phải chọn lọc loại riêng xanh, khô, loại bỏ cành rụng đất đá… Quả cà phê chín đưa vào máy xát tươi để tách vỏ qủa ra.Nhân cà phê tách vỏ quả, vỏ trấu gọi cà phê thóc ▫ Chế biến khô: Quả cà phê đưa không xát tươi mà đưa phơi khô độ ẩm xuống 12 – 13 % Thường mẻ cà phê phơi khô 25 -30 ngày.Đưa cà phê phơi khô vào xát máy xát khô cà phê, loại bỏ vỏ qủa, vỏ trấu khô ta cà phê nhân thành phẩm 3.6.5 Lên men cà phê • Vi sinh vật lên men cà phê: ▫ Có nhiều VSV tham gia qt lên men cà phê:  Các loài vi khuẩn lactic: Leuconostoc mesenteroides; Lactobacillus plantarum; Lactobacillus brevis,  Các loài cầu khuẩn: Acetobacter Escherichia  Các loài Bacillus chứa nhiều pectinaza  Nấm men: Saccharomyces marscianus  Nấm sợi: Aspergillus, Fusarium, Penicillin, Erwinia dissolvens 3.6.5 Lên men cà phê • Bản chất trình lên men cà phê ▫ Đầu tiên loài nấm men lên men đường tạo cồn ▫ Sau đó, vi khuẩn sử dụng cồn để làm thức ăn, tạo thành axit lactic, acid butyric axit carboxylic oxy hóa trình lên men Khi axit butyric bắt đầu hình thành lúc vị acid phát triển cà phê ▫ Trong trình lên men, nhiều tác giả cho thấy lượng enzim pectinaza tổng hợp nhiều Các enzim tham gia phản ứng sau: Pectin + H2O  peroxit pectic + CH3OH 3.6.5 Lên men cà phê • Quy trình lên men truyền thống: gồm phương pháp lên men khô lên men ướt ▫ Lên men khô: nước tháo hết khỏi bể chứa, cà phê giữ lớp nhầy hòan tòan tan xả liên tục ngòai Mặt khác, nhằm tránh cho lớp hạt bên khỏi bị khô, người ta dùng chuối, bao bị ứơt…phủ lên bể men.Phương pháp dùng sản xuất cà phê Robusta cà phê Arabica Costa Rica, Columbia ▫ + Lên men ướt: thường sử dụng sản xuất cà phê Arabica hảo hạng quốc gia Đông Phi Quá trình tiến hành khối nước dịch lên men xả lần hòan tất trình lên men 3.6.5 Lên men cà phê Cà phê hạt Cà phê bột Bóc vỏ Trích ly Sấy Sấy phun Cà phê nhân Lên men Rang Xay Cà phê hòa tan 3.6.5 Lên men cà phê • Cà phê chồn: ▫ Đó loại cà phê đặc biệt, hạt cà phê tươi bán với giá 110 USD, cà phê rang 175 USD cho 1/4 pound ▫ Loài cầy hương tiêu hoá hạt cà phê nên sau ăn thải hạt cà phê với phân Những người dân thu lượm phân có lẫn hạt cà phê loài cầy hương ▫ Enzyme tiết từ dày loài động vật tạo vị đặc biệt cà phê trình lên men ▫ Những người ưa thích cà phê quốc gia phát triển "điên rồ" loại cà phê đặc biệt 3.6.5 Lên men cà phê • Cà phê phân voi: (Black Ivory) ▫ Trong khu vực Tam Giác Vàng - nơi tiếp giáp biên giới Thái Lan, Lào Myanmar – xuất “cà phê voi”một loại cà phê đắt hành tinh ▫ Đây sản phẩm Blake Dinkin, người Canada Quản tượng cho voi ăn cà phê lấy hạt từ phân chúng ngày sau ▫ Nguyên liệu Dinkin cà phê Arabica đồi Quá trình tiêu hóa ruột voi tạo vị đặc biệt cho cà phê ▫ Cà phê phân voi có điểm khác biệt so với cà phê phân chồn, hoạt động tiêu hóa diễn chậm dày voi.Chúng cần tới 1530 để tiêu hóa cà phê Khi dày voi co bóp, trộn hạt cà phê với chuối, mía nhiều loại thức ăn khác voi Quá trình trộn lẫn khiến cà phê Black Ivory có vị nhiều loại trái 3.6.6 Lên men ca cao • Khái niệm lên men cacao ▫ Ủ hay lên men khoảng thời gian lấy hạt khỏi trái, dồn đống để vi sinh vật phát ▫ Sự lên men bắt đầu nấm men phát triển lớp cơm bao quanh hạt Nấm men chuyển hoá đường lớp cơm hạt thành rượu ▫ Giai đoạn vi khuẩn oxy hoá rượu thành axit acetic chuyển hoá tiếp tục đến cuối H20 CO2 3.6.6 Lên men ca cao • Tại phải lên men cacao? ▫ Lớp thịt xung quanh hạt nhân sau trải qua trình lên men tạo nên màu sắc hương vị cho hạt nhân ▫ Hạt ca cao lên men để giảm vị đắng, chát hình thành hương vị đặc trưng ▫ Sau lên men tính chất thành phần hoá học hạt bị thay đổi, oxi hoá mà màu hạt chuyển từ màu trắng tím sang màu nâu đỏ nâu, hạt bớt chát, hương thơm hạt tăng, hạt trở nên giòn dễ tách khỏi lõi, mầm khả sinh sản ▫ Thời gian bảo quản cho hạt cacao tăng lên 3.6.6 Lên men ca cao • Các giống ca cao VN ▫ Ca cao có nhóm chính: Forastero, Criollo Trinitario ▫ Giống có Việt Nam Forastero Trinitario ( lai Forastero Criollo) Giống ca cao trước trồng rải rác địa phương cháu phối hợp nhóm Hiện nay, hệ thống giống sử dụng rộng rãi hạt lai F1 dòng vô tính chọn lọc có suất cao kháng sâu bệnh 3.6.6 Lên men ca cao • Hệ VSV trình lên men ▫ Nấm men Saccharomyces cerevisiae chủ yếu ( người ta tìm thấy 12 loài nấm men khác có mặt khối lên men cacao khối lượng không nhiều như: Candida, Debaryomyces, Hansenula, Kloeckera, Pichia, Rhodorula, Torulopsis,… ▫ Vi khuẩn: Trong trình lên men Lactobacillus lactic, Acetobacter aceti tham gia chủ yếu Ngoài có :     Lactobacillus Collinoides Lactobacillus Fermentum Lactobacillus plantarum Gluconobacter Oxydans 3.6.6 Lên men ca cao 3.6.6 Lên men ca cao • Sản phẩm từ ca cao thô (sau lên men) ▫ Cacao tảng (cục): Ca cao tảng sản xuất cách nghiền mảnh hạt Cacao, trình rang kiềm hóa để làm tăng màu sắc hương vị làm thay đổi thành phần hóa học chúng ▫ Bơ Cacao: Bơ Cacao chiết từ hạt nhiều cách khác Bơ ép nguyên chất thu Cacao tảng (cục) bị ép thẳng đứng Quá trình chiết lỏng dùng để chiết bơ từ bánh (từ trình ép); loại bơ cần tinh chế ▫ Bột cacao: Bột Cacao làm từ Cacao tảng (cục) Quá trình ép loại bỏ số chất béo tạo nên khối nguyên liệu gọi bánh Cacao Bánh nghiền thành bột Cacao for Your attention [...]... thô và nâng cao nồng độ cồn ▫ Sản phẩm thu được gọi là cồn tinh chế hay cồn thực phẩm có nồng độ trong khoảng 95, 5-96 ,5% 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Chưng cất và tinh chế cồn: 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ Rượu gạo Rượu nếp than Rượu Cần Rượu Sake Rượu whisky 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình SX rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu gạo  Nguyên liệu để... 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫ Hoa Houplon(Hoa bia)  Tạo vị đắng đặc trưng  Tạo hương thơm đặc trưng  Tăng khả năng tạo bọt và giữ bọt  Tăng độ bền keo  Kháng khuẩn 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫ Nấm men  Saccharomyces cerevisiae  Saccharomyces carlbergensis 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • QTCN: 3. 5. 2... trình sản xuất rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Vi khuẩn lactic  Bổ sung vào trước quá trình lên men  Tạo pH thích hợp lên men rượu  Tạo hương cho rượu 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu: 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Đường hóa: 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu: 3. 5. 1 Lên men etylic và quá... xuất bia • QTCN: 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • QTCN: 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Làm sạch và đánh bóng malt ▫ malt để trong kho có bụi bẩn và tròn quá trình vận chuyển có gẫy và dập 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nghiền nguyên liệu ▫ Nghiền Malt: tạo điều kiện thuận lợi cho sự biến đổi lý, sinh hóa trong quá trình đường hóa, nhằm thu.. .3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Hệ vi sinh vật tham gia ▫ Nấm men  Chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae  Tính chất:       Phát triển mạnh trong dịch đường lên men Tiết ra hệ enzyme nhiều lên men nhanh chóng và hoàn toàn Lên men được ở nhiệt độ tương đối cao Chịu được nồng độ cồn cao Chịu được môi trường có độ acid cao Nhiệt độ tối ưu: 25 -30 0C 3. 5. 1 Lên men etylic... sản xuất khoảng 7.000 năm trước ở khu vực ngày nay là Iran và quy trình sinh học của sự lên men được áp dụng ▫ Tại Lưỡng Hà, chứng cứ lâu đời nhất về bia được cho là bức vẽ 6.000 năm tuổi của người Sumeria miêu tả những người đang uống một thứ đồ uống bằng các cần hút bằng sậy từ thùng công cộng 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫ Malt đại mạch  Lúa mạch là loại ngũ cốc... hơn so với các loại ngũ cốc khác (52 -59 0C) và điều này cho phép tinh bột hồ hóa (hòa tan) trước khi phá hủy enzyme, ở nhiệt độ mà sẽ không làm bất hoạt enzyme thủy phân tinh bột α-amylase  Hạt giữ lại vỏ trấu – giúp bảo vệ trong quá trình lưu trữ và vận chuyển và cũng đóng vai tr ò trợ giúp việc lọc trong suốt quá trình ủ cách biệt 3. 5. 2 Lên men từ nấm men – Công nghệ sản xuất bia • Nguyên liệu: ▫... thùng lên men (còn gọi là thùng ủ ▫ Dưới tác dụng của nấm men, đường sẽ biến thành rượu và khí cacbonic cùng với nhiều sản phẩm trung gian khác Lên men xong ta thu được hỗn hợp gồm rượu – nước –bã gọi là giấm chối hay cơm hèm ▫ Lên men được tiến hành ở 28 -32 ° Cvà pH = 4 ,5 -5, 2 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Chưng cất và tinh chế cồn: ▫ Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất... từng địa danh như rượu Phú Lễ (Bến Tre), rượu đế Gò Đen (Long An), Nhị Quý (Tiền Giang) 3. 5. 1 Lên men etylic và quá trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ▫ Rượu nếp than  Sản phẩm rượu của Việt Nam được sản xuất bằng phương pháp thủ công từ nguyên liệu là nếp than  Rượu nếp than không qua chưng cất, điểm đặc biệt là sản phẩm cuối gồm dịch lên men lẫn bã lên men được làm nhuyễn  Thành phần của rượu ngoài... biến đổi lý, sinh hóa trong quá trình đường hóa, nhằm thu được chất hòa tan cao nhất Malt được nghiền nhỏ theo tỷ lệ vỏ chấu: 20 – 25% , tấm: 45 – 55 %, bột: 20 – 30 % ▫ Nghiền gạo: nhằm đưa nguyên liệu ở dạng hạt về dạng bột để dễ dàng thấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn chế biến sau này ▫ Sử dụng các thiết bị nghiền khô, máy nghiền búa (nghiền gạo), máy nghiền trục (nghiền malt) ... Sản phẩm thu gọi cồn tinh chế hay cồn thực phẩm có nồng độ khoảng 95, 5-96 ,5% 3. 5. 1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Chưng cất tinh chế cồn: 3. 5. 1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Sản phẩm: ... xuất rượu • Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu: 3. 5. 1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Đường hóa: 3. 5. 1 Lên men etylic trình sản xuất rượu • Sơ đồ công nghệ sản xuất rượu: 3. 5. 1 Lên men etylic... etylic cho sản phẩm glycerin NaHSO3 phản ứng với axetandehit (CH3CHO) tạo thành hợp chất khó tan Sản phẩm lên men glixerin, CO2 axetalsunphonat natri NaHSO3+ CH3CHO  CH3CHCH3OSO2Na 3. 5. 1 Lên men