Nghiên cứu công nghệ lên men dấm táo mèo bằng phương pháp lên men chìm

Giới thiệu Táo mèo docynia indica được phân bố nhiều tại các tỉnh miền núi phía bắc Việt Nam.Thành phần hóa học có trong táo mèo bao gồm: các axit hữu cơ, vitamin C, B, hydratcacbon, chấ

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

 

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LÊN MEN DẤM TÁO MÈO

BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CHÌM

Người hướng dẫn : TS Nguyễn Thị Việt Anh Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quang Tuấn Lớp : 12 - 03

HÀ NỘI – 2016

Lời cảm ơn

Để hoàn thành được bài báo cáo thực tập chuyên đề tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất cả quý Thầy Cô, những người đã cho em những kiến thức cơ bản, những bài học, những kinh nghiệm quý báu để em có thể hình dung được một cách khái quát những gì cần làm khi bước vào thực tập này cũng như áp dụng những kiến thức đó trong quá trình thực tập và viết chuyên đề Đặc biêt, em xin cảm ơn TS Nguyễn Thị Việt Anh người đã tận tình hướng dẫn

em trong suốt thời gian thực tập Sự chỉ bảo tận tình và chu đáo của cô giúp em hoàn thành tốt hơn bài báo cáo, giúp em nhận ra sai sót cũng như tìm ra hướng đi đúng khi em gặp khó khăn, bối rối Em xin chân thành cảm ơn ThS Hà Thị

Phương và các cô, chú, anh, chị công tác tại bộ môn Công nghệ lên men đã tạo

mọi điều kiện giúp đỡ em trong thời gian em tiến hành thực tập và cho em những lời khuyên để hoàn thành tốt hơn bài báo cáo thực tập Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất Song do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế sản xuất cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Em rất mong được sự góp ý của quý Thầy,

Cô giáo để khóa luận được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Sinh viên Nguyễn Quang Tuấn

MỤC LỤC

Trang

Giới thiệu 1

Phần I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 NGUYÊN LIỆU QUẢ TÁO MÈO 4

1.1.1 Giới thiệu chung về cây táo mèo 4

1.1.2 Công dụng của táo mèo 5

1.2 TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME PECTINASE ĐẾN KHẢ NĂNG TRÍCH LY DỊCH QUẢ 7

1.2.1 Enzyme pectinase 7

Phân loại enzym pectinaza: 8

1.2.2 Cơ chất pectin 9

1.3 CÁC VI SINH VẬT SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN DẤM 12

1.3.1 Nấm men 12

1.3.2 Vi khuẩn acetobacter 14

1.3.3 Phương pháp lên men chìm trong sản xuất axit axetic từ vi khuẩn Acetobacter 21

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 23

2.1.2 Hóa chất 23

2.1.3 Máy móc dụng cụ 24

2.2 PHƯƠNG PHÁP 24

2.2.1 Phương pháp hóa lý, hóa sinh 24

2.2.2 Phương pháp vi sinh 31

Phần 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU 33

3.2 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU CHO QUẢ TRÌNH LÊN MEN DẤM TÁO MÈO 34

3.2.1 Xử lý bằng enzyme Pectinex Ultra SP-L 34

3.2.2 Xử lý bằng enzyme Pectinase Ultra Clear 40

3.3 THỬ NGHIỆM LÊN MEN DẤM TÁO MÈO SỬ DỤNG DỊCH CHIẾT BẰNG ENZYME PECTINASE 43

3.3.1 Lên men rượu 43

3.3.2 Lên men axit axetic 45 3.4 KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN THANH TRÙNG DẤM TÁO 47 3.3 QUY TRÌNH LÊN MEN DẤM TÁO 49

KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của dịch táo mèo……… 33 Bảng 3.2 Bảng kết quả theo dõi cảm quan các mấu giấm táo với các điều kiện thanh trùng 48

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Táo mèo 4

Hình 1.2 Cây táo mèo 5

Hình 1.3 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 14

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn đường chuẩn galacturoic 35

Hình 3.2 Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ lệ pha loãng cơ chất tới hoạt lực của enzym pectinaza 36

Hình 3 3 Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ enzyme pectinase tới khả năng thủy phân pectin 37

Hình 3.4 Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt lực của enzym pectinaza 38

Hình 3.5 Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian tới hoạt lực của enzym pectinaza 39

Hình 3.6 Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng làm trong của pectinase 40

Hình 3.7 Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme ultra clear đến khả năng làm trong 41

Hình 3.8 Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian đến khả năng làm trong của ezyme pectinase ultra clear 42

Hình 3.9 Dịch quả sau thủy phân bằng enzyme 43

Hình 3.10 Biến đổi động học quá trình lên men rượu 44

Hình 3.11 Dịch quả sau 3 ngày lên men rượu 44

Hình 3.12 Biến đổi động học quá trình lên men dấm 46

Hình 3.13 Các mẫu giấm táo sau khi thanh trùng 47

Hình 3.14 Quy trình sản xuất dấm táo 49

Giới thiệu

Táo mèo (docynia indica) được phân bố nhiều tại các tỉnh miền núi phía bắc Việt Nam.Thành phần hóa học có trong táo mèo bao gồm: các axit hữu cơ, vitamin C, B, hydratcacbon, chất xơ, tannin, polyphenol, chất khoáng…Táo mèo được sử dụng trong đông y như một vị thuốc chữa các bệnh về tiêu hóa, tan ứ huyết, sát trùng tang cường miễn dịch, chống oxy hóa, hạ huyết áp, làm giãn động mạch vành, cải thiện sức co bóp tim, phòng chống tích cực các biến chứng do cao huyết áp gây ra, giảm cholesterol…

Loài người đã biết chế tạo và sử dụng giấm(vinegar) từ nhiều ngàn năm trước Giấm được dùng như vị thuốc, tác nhân phá hủy và chất bảo quản Khoảng

5000 năm trước công nguyên, người Babylon đã biết dùng trái chà là để làm rượu

và giấm Vết tích của giấm đã được tìm thấy ở Ai Cập cổ đại từ 3000 năm trước công nguyên Theo sự tích Thần Nông, giấm cũng được tìm thấy ở Trung Quốc từ đời nhà Hạ, 2000 năm trước công nguyên 500 năm trước công nguyên, ở

Hy lạp, Hippocrates, vị cha đẻ của ngành y học hiện đại, đã dùng giấm làm từ nước táo hòa với mật ong để trị những bệnh ho và cảm lạnh Vào thời trung nguyên, những nhà luyện kim đổ giấm lên trên chì /để tạo chì axetate Thời kì Phục hưng, làm giấm là nghề đem lại lợi nhuận ở Pháp Nước này đã sản xuất gần

150 loại giấm có mùi vị từ việc bổ sung tiêu, cỏ ba lá, hoa hồng, thìa là, và mâm xôi Sản xuất giấm cũng được phát triển ở Anh, sinh lời đến nỗi năm 1693 Nghị viện thiết lập thuế trên giấm – bia Vào thời kì đầu ở Mỹ, sản xuất giấm rượu táo

là nền tảng của nông nghiệp và kinh tế hộ gia đình, được giá gấp 3 lần rượu táo thô truyền thống Trong Thánh kinh Công giáo, giấm được miêu tả như là thứ gì

đó không "vui", nhưng Boaz cũng cho phép Ruth được chấm mẩu bánh mì của cô

ấy vào giấm Chúa Giê Su khi bị đóng đinh trên thập tự giá 2000 năm trước cũng được dâng giấm (Matthew 27:48; Mark 15:36) Trong truyền thống Hồi giáo cũng được kể giấm là 1 trong 4 gia vị thích nhất của tiên tri Muhammad, ông gọi đó là

gia vị được ban phước ("blessed seasoning") Năm 1864, Louis Pasteur đã chứng

minh giấm là kết quả từ một quá trình lên men tự nhiên Sự chuyển từ rượu hay

nước trái cây sang giấm là quá trình hóa học trong đó rượu ethylic bị oxy hóa tạo

axid axetic Về mặt lịch sử, nhiều phương pháp khác đã được dùng để tạo giấm Ở

phương pháp chậm, tự nhiên vại rượu táo để mở đặt trong nhiệt độ phòng Suốt

khoảng vài tháng, nước trái cây lên men thành rượu và sau đó bị oxy hóa thành

acid acetic Phương pháp Orleans (Pháp) được gọi là phương pháp liên tục Nước

trái cây được thêm định kì vào những mẻ giấm nhỏ và trữ trong thùng gỗ Khi

nước trái cây chua, ta sẽ vớt ra ở trên thùng Cả phương pháp chậm và liên tục

đều đòi hỏi vài tháng để sản xuất giấm Trong sản xuất giấm thương mại hiện

nay, phương pháp thông thường và phương pháp lên men chìm được ứng dụng

Những phương pháp này dựa trên mục tiêu pha trộn nhiều oxy đến mức có thể

vào sản phẩm rượu

Ngày nay, acid hữu cơ không chỉ ứng dụng trong công nghệ thực phẩm mà

còn ứng dụng nhiều trong công nghệ chế biến mủ cao su, trong công nghiệp nhẹ

và cả trong y học Nhu cầu sử dụng acid hữu cơ ngày càng nhiều, trong đó có hai

loại acid acetic và acid lactic được sản xuất nhiều nhất và ứng dụng rộng rãi nhất

Sản phẩm đồ uống giấm táo mèo có chứa các thành phần sinh hóa cần thiết điều

tiết hoạt động của tuần hoàn máu như các thành phần các axit hữ cơ và

polyphenol có tác động trực tiếp tới hoạt động của renin, dẫn tới làm giảm áp lực

huyết áp, giàu hàm lượng kali có tác đông tốt cho bệnh huyết áp cao, có các thành

phần đường dễ tiêu hóa, có tác động tốt tới hệ tim mạch, tiêu hóa Do vậy có thể

nói sản phẩm đồ uống giấm táo mèo có tác dụng tốt trong phòng và chữa bệnh

cao huyết áp, giảm béo

Do có nhiều tác dụng chức năng nên hiện nay sản phẩm giấm táo, đặc biệt

là giấm táo mèo, được người tiêu dùng ưa thích Các sản phẩm giấm táo nhập

ngoại mặc dù có giá cao vẫn được chấp nhận tại thị trường Việt Nam Từ yêu cầu

thị trường, rất nhiều sản phẩm giấm táo mèo được sản xuất tự phát tại các cơ sở

Comment [W1]:

sản xuất nhỏ Tuy nhiên do được sản xuất theo phương pháp thủ công, không có các quy trình chuẩn, do vậy khó quản lý về vệ sinh an toàn thực phẩm Các sản phẩm giấm táo mèo sản xuất trong nước hiện nay còn tiềm ẩn nhiều mối nguy

Phần I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 NGUYÊN LIỆU QUẢ TÁO MÈO

1.1.1 Giới thiệu chung về cây táo mèo

Táo mèo là tên người H’Mông gọi quả sơn tra (Fructus Crataegi) thuộc chi sơn tra (Crataegus), họ hoa hồng (Rosaceae)

Tuỳ theo quốc gia mà cách phát âm tên vị thuốc khác biệt ít nhiều Chẳng hạn, người châu Âu gọi sơn tra là Hawthorn, người Trung quốc gọi là Shanzha, người Nhật bản gọi là Sanzashi, người Hàn Quốc gọi là Sansaja… Tiếng dân tộc H’Mông gọi sơn tra là "chi tô di ", tức táo mèo

Hình 1.1 Táo mèo Chi sơn tra có khoảng 280 loài, phân bố ở nhiều quốc gia: Nga, Ba Lan, Hungary, Ðức, Anh, Thuỵ Sĩ, Pháp, Trung Quốc, Hàn quốc, Nhật bản, Việt Nam… trong đó, quả của cây C.pinnatifida, C.monogyna , C.oxycantha và C.laevigata được sử dụng nhiều nhất Ở Việt Nam, cây sơn tra mọc tự nhiên và trồng ở các tỉnh Lạng Sơn, Lai Châu, Lào Cai, Sơn La… trên các dãy núi cao 1.500 – 2.000m

Táo mèo có nguồn gốc ở vùng ôn đới, Việt Nam chỉ thấy phân bố rải rác ở vùng núi phía bắc Cây ưa sáng, ưa khí hậu ẩm mát của vùng ôn đới, nhiệt độ trung bình năm từ 15 đến 180C, lượng mưa từ 1.500 3.800 mm/năm (Sa Pa) và độ

ẩm không khí mèo thường mọc rải rác trên đất nương rẫy cũ, vôi, đôi khi thấy ở xung quanh làng bản Độ cao Cây sinh trưởng mạnh trong mùa xuân – hè Đến tháng ba là mùa ra hoa, trên cây tràn ngập những một màu trắng của những cánh hoa từ ba đến bốn cánh, nhị vàng với số lượng từ 30-40 nhị Tầm tháng 7- 11 là mùa quả, với hình dáng hình cầu, kích thước đa dạng từ 3-4cm gọi là táo bi và 6-7cm gọi là táo to, khi trái chín có màu hồng phấn hoặc vàng trong, mùi rất thơm

và ăn có vị chua, chát

Về đặc điểm hình dáng và kích thước, nó là loại cây vừa với chiều cao trung bình khoảngtừ 4-5m, thân gỗ, tán rộng, cành non có gai và lông nhung màu trắng, khi già nhẵn cây mọc không tập trung mà có khoảng cách Lá hình mũi mác dài 7-10cm, rộng 1,5-2cm, khi non có 3-5 thùy, tròn ở gốc, thuôn nhọn ở đỉnh, mép lá nguyên hoặc có hình răng cưa,lông nhung màu trắng ở mặt dưới, gân bên 6-10 đôi, phân chia tới tận mép lá, cuống lá dài 15-20mm Lá kèm hình mũi dùi, sớm rụng Cụm hoa chùm 1-3 hoa hoặc đơn, có lông, cuống hoa rất ngắn hoặc không có Đài có lông, mặt trong nhẵn, cánh hoa 5, màu trắng, mép có mũi nhọn, nhỏ Bầu 5 ô, mỗi ô có 3-10 noãn, xếp theo chiều dọc của bầu, vòi nhụy 5, hàn liền với nhau ở gốc, có lông, quả dạng quả táo, hạt màu đen

Hình 1.2 Cây táo mèo

1.1.2 Công dụng của táo mèo

Theo y học cổ truyền, sơn tra có vị chua ngọt, tính hơi ấm, quy kinh tan, tỳ,

vị, thuộc nhóm thuốc tiêu thực hóa tích, giúp tiêu hóa do tăng bài tiết acid mật và

pepsin dịch vị Công dụng chủ yếu là điều trị các chứng rối loạn tiêu hóa do ăn nhiều thịt, dầu mỡ, trẻ em ăn sữa không tiêu, … Đây chính là tác dụng giúp ăn uống ngon miện của vị thuốc này

Thực nghiệm invivo cho thấy dịch chiết sơn tra có tác dụng ức chế trực

khuẩn E.coli, trực trùng lị, bạch hầu, thương hàn, tụ cầu vàng khá mạnh Khi sao

đen (sơn tra thán) có thể hấp thu hầu hết độc tố của vi khuẩn và các chất hoại tử, làm giảm kích thích thành ruột, giảm nhu động ruột, cầm tiêu chảy, kết lỵ do nhiều nguyên nhân khác nhau

Nghiên cứu hiện đại cho thấy, sơn tra có tác dụng kháng khuẩn, cường tim, làm giãn động mạch vành, chống rối loạn nhịp tim, hạ áp, bảo vệ tế bào gan, tăng cường công năng miễn dịch, trấn tĩnh an thần, chống co thắt, ức chế quá trình ngưng tập tiểu cầu, điều chỉnh rối loạn lipit máu, xơ vữa động mạch huyết áp cao, phòng ngừa đau thắt ngực, nhồi máu cơ tim, béo phì, lị trực khuẩn cấp, viêm ruột cấp, tiêu chảy do nhiễm giun sán, viêm cầu thận cấp và mãn tính, hậu sản, ứ trệ gây đau bụng, …

Các nhà y học Trung Quốc dã dùng viên Sơn Tra Giáng Mỡ (mỗi viên chứa 0,06g bột chiết sơn tra) điều trị rối loạn lipit máu với liều uống mỗi ngày 3 lần, mỗi lần 2 viên, liệu trình bốn tuần Kết quả cho thấy nồng độ cholesterol và triglyceride huyết thanh giảm với tỉ lệ 76% và 88% Người châu Âu đã sử dụng sơn tra để làm thuốc từ thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên Đến thập niên 70 của thế kỷ trước, vai trò của việc sơn tra trong việc tăng cường chức năng tuần hoàn, giảm mỡ máu, giãn mạch, điều hòa huyết áp đã được chứng minh Chiết xuất sơn tra có mặt trong hơn 100 đặc chế trị bệnh tim mạch như: Crataegutt, Eurython, Esbericard, …

Theo TS Dharmananda (giám đốc viện Y học cổ truyền, Portland, Oregon) các tác dụng sinh học của sơn tra có liên quan đến bốn nhóm hợp chất chủ yếu: các flavonoid (hyperoside, luteolin-7-glucoside, rutin, quercetin, vitexin, vitexin framnosides), oligomeric procyanidins và flavans (catechin, epicatechin polymers) các dẫn xuất triterpene (oloanoic axit, ursolic axit), các axit hữu cơ

(citric, acetic, tartaric, ascorbic) Các phenolic đơn giản (chlorgenic axit, caffeic axit) Các flavonoid làm gia tăng lưu lượng máu qua động mạch vành, tăng nhịp tim, giãn mạch vành, giảm xơ vữa động mạch Sơn tra còn có tác dụng tốt trong các trường hợp nghẽn mạch máu tim Kết quả thực nghiệm tại phòng dược lý viện cây thuốc và tinh dầu Nga cho thấy chiết xuất sơn tra có đặc tính chống nghẽn mạch rõ rệt, cải thiện việc đưa oxy về tế bào cơ tim, giảm cholesterol, trglycerid,

độ quánh của máu và fibrinogen…

1.2 TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME PECTINASE ĐẾN KHẢ NĂNG TRÍCH

LY DỊCH QUẢ

1.2.1 Enzyme pectinase

Enzyme pectinase là một nhóm enzyme thủy phân các chất pectin, sản phẩm tạo thành là acid galacturonic, galactose, metanol Enzyme pectinase được tìm thấy ở thực vật bậc cao, pectinase có nhiều trong lá, củ khoai tây, trong chanh, cà chua dứa, cỏ ba lá Trong các loại khác chỉ có enzyme pectinesterase Chúng cũng có thể được chiết xuất từ nấm mốc Couri và cộng sự (1995) đã

nghiên cứu “thao tác trên gen trên chủng Aspergillus” nhằm tăng khả năng tổng

hợp các enzyme phân giải pectine

Enzyme pectinase thuộc nhóm enzyme thủy phân Nó sử dụng cơ chất là pectin và sản phẩm sau khi thủy phân là acid pectic và methanol Enzyme pectinase được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế biến trái cây nhằm mục đích gia tăng hiệu suất thu hồi dịch quả, cải thiện chất lượng dịch quả và có tác dụng làm trong (Nilay Demir et al, 2000)

Enzym pectinaza được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế biến trái cây nhằm mục đích gia tăng hiệu suất thu hồi dịch quả, cải thiện chất lượng dịch quả

và có tác dụng làm trong

Lượng dịch quả có xu hướng giảm dần khi nồng độ enzyme thấp hơn hoặc cao hơn Khi thừa cơ chất, vận tốc phản ứng tăng khi nồng độ enzym tăng nhưng khi nồng độ enzym bão hòa với nồng độ cơ chất thì vận tốc phản ứng không thay đổi hoặc không tăng thêm khi tăng nồng độ enzym Phản ứng thủy phân xúc tác bởi enzym cần có một khoảng thời gian tối thiểu đối với từng loại enzym Việc kéo dài thời gian cho hoạt động thủy phân là cần thiết để tạo ra lượng sản phẩm (dịch quả) nhiều Tuy nhiên, thời gian thủy phân quá kéo dài cũng không tạo ra lượng sản phẩm nhiều hơn mà lại mất nhiều thời gian Ngược lại thời gian thủy phân quá ngắn là không đủ cho phản ứng

Phân loại enzym pectinaza:

Enzym pectinaza gồm 3 loại nhóm chính: pectinestaraza, các enzyme khử mạch polyme và protopectinaza

PE (pectinesteraza) xúc tác thủy phân liên kết este của axit pectic với nhóm metyl giải phóng ra pectat và metanol Các pectat dễ kết lắng trong điều kiện có

Ca2+, làm cho sản phẩm kém ổn định, đồng thời rượu metanol là thành phần không mong muốn trong sản phẩm Do đó enzym này ít được sử dụng trong sản xuất

PG (polygalaturonaza) xúc tác thủy phân liên kết α-1,4-D galacturonic trong phân tử pectin tạo thành axit galacturonic có phân tử nhỏ và khó kết lắng, giúp sản phẩm ổn định hơn

Polymetylgalacturonaza tác dụng chủ yếu lên các este-metylic của các polygalacturonic Các enzyme này được chia thành 2 nhóm nhỏ tùy theo liên kết glycoside bị cắt đứt: endo-glucosidase polymethyl – galactoronaza (phân cắt ngẫu nhiên liên kết 1,4 glycozit của pectin) và exo-glucosidaza-polymetylgalactoronaza (phân cắt lần lượt các liên kết a-1,4 glycozit của mạch pectin từ đầu không khử)

Polygalacturonaza tác dụng chủ yếu lên axit pectinic và pectic Các enzym này cũng được chia làm 2 nhóm dựa vào vị trí liên kết glycozit bị thủy phân Gồm: endo-glucozit - polygalacturonaza và exo-glucosidaza-polygalacturonaza Ngoài các enzyme chủ yếu kể trên, tham gia sự phân giải các hợp chất pectin còn có: enzym protopectinaza xúc tác sự thủy phân protopectin không tan thành pectine hòa tan Enzym này thường được dùng cho các loại quả như nho, enzym tác động phá vỡ cấu trúc thành tế bào giúp trích rút dịch nhiều hơn

1.2.2 Cơ chất pectin

Pectin là một polysaccharide tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật Ở thực vật pectin tồn tại chủ yếu ở 2 dạng là pectin hòa tan và protopectin không hòa tan Dưới tác dụng của acid, enzyme protopectinaza hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin Pectin như một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta gọi chúng là chất cement trong cấu trúc tế bào thực vật Khi quả còn xanh, protopectin chiếm tỉ lệ khá cao, protopectin không hòa tan trong nước, giúp quả

có độ cứng Khi quả chín dần, dưới tác dụng của enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển sang pectin hòa tan, làm giảm sự liên kết giữa các tế bào, quả trở nên mềm hơn Quá trình này cũng xảy ra dưới tác dụng của axit hoặc khi gia nhiệt

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là galactoronic và rượu metylic Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC Hàm

lượng pectin 1% trong dung dịch có độ nhớt cao, nếu bổ sung 60 % đường và điều chỉnh pH môi trường từ 3,1-3,4 sản phẩm sẽ tạo đông

Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của acid pectic, acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycozide

Hợp chất pectin được đặc trưng bởi 2 chỉ số quan trọng là chỉ số methoxyl

“MI” biểu hiện cho phần trăm khối lượng nhóm methoxyl –OCH3 có trong phân

tử pectin và chỉ số este hóa “DE” thể hiện mức độ este hóa của các phân tử acid galactoronic trong phân tử pectin

Dựa trên mức độ methoxy hóa và este hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại: pectin có độ methoxyl hóa cao và pectin có độ methoxyl hóa thấp

- Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin – HMP): DE >50 % hay

MI > 7% Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm Muốn tạo đông cần phải có điều kiện pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60 %

- Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50 % hay

MI < 7% Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin

Pectin methoxy thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường Chúng thường được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm

Trong quá trình bảo quản có thể bị tách nước hoặc lão hóa Quá trình tạo đông phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn pectin, mức độ methoxy hóa càng cao thì khả năng tạo đông càng cao Khi sử dụng cần phải hòa tan pectin vào nước, khi pectin hút đủ nước thì mới sử dụng ở công đoạn cuối chế biến

Các pectin đều là những chất keo háo nước nên có khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắn các phân tử nước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonic Ngoài ra, trong phân tử pectin có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau có khả năng làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong

Lượng pectin phân bố trong các phần của quả cũng khác nhau Đa phần, hàm lượng pectin trong vỏ quả, hạt nhiều hơn so với phần thịt quả Đối với một

số loại quả chứa nhiều axit như: cam, chanh, bưởi pectin tồn tại chủ yếu ở hạt

và vỏ cùi Tuy nhiên, một số loại quả thì hàm lượng pectin trong thịt quả cao hơn như: chuối,

Lượng pectin là nguyên nhân chính làm tăng độ nhớt dịch quả, gây khó khăn cho quá trình chế biến và sản xuất rượu vang Hàm lượng pectin cao làm tăng độ nhớt dịch quả nên hiệu suất lọc giảm, rượu vang và dấm trong quá trình tàng trữ lâu dài sẽ bị lắng cặn, vẩn đục

Vì thế trong quá trình lên men rượu và lên men dấm, đặc biệt đối với nguyên liệu ban đầu là hoa quả, những chất có hàm lượng pectin cao thì việc xử

lý bằng enzyme pectinase:

• Làm tăng hiệu suất chiết rút dịch quả

• Độ nhớt của dịch quả giảm mạnh

• Giúp quá trình lọc tốt và nhanh hơn

• Hiệu suất thu ép cao hơn (tăng 14-30%)

• Tăng nhanh quá trình làm trong dịch quả

1.3 CÁC VI SINH VẬT SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN DẤM 1.3.1 Nấm men

Nấm men là sinh vật nhân chuẩn, có khoảng 1500 loài khác nhua đã được phát hiện trên thế giới, chúng thường có hình dạng khác nhau, và không ổn định, thông thường chúng có hình cầu, hình elip, hình bầu dịc và cả hình dài Một số loài nấm men có tế bào hình dài nối với nhau thành những sợi gọi là khuẩn ty

(mycelium ) hay khuẩn ty già (pserdomycelium)

Tế bào nấm men thường có kích thước lớn gấp 5-10 lần tế bào vi khuẩn, kích thước trung bình của tế bào nấm men, chiều dàu 9-10 um, chiều rộng 2-7

um Kích thước của chúng thay đỏi theo độ tuổi và phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy.Hầu hết chúng sinh sản vô tính bằng cách nảy chồi Mặc dù có một vài loài có thể tạo cơ thể đa bào, kích thước lên đến 40um

Nấm men rất phổ biến trong môi trường, ví dụ như nấm men xuất hiện trong tự nhiên trên vỏ của trái cây (như nho, táo hay đào) và dịch chiết từ thực vật, một số được tìm thấy trong đất côn trùng và đường ruột của động vật có vú

Nấm men là sinh vật tựu dưỡng chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ như là nguồn năng lượng chính và không cần có ánh sáng mặt trời, nguồn cacbon chính được nhận chủ yếu từ các hexose như glucose và fructose, các disaccharide như saccharose và maltose, một số loài có thể chuyển hóa đường pentose, cồn và các axit hữu cơ

Nấm men phát triển tốt nhất trên môi trường pH trung tính hoặc hơi chua Nhiệt độ phát triển của nấm men cũng hoàn toàn khác nhau, ví dụ như

leucosporidium fridium phát triển ở -2 -200C (28-600F), saccharomyces telluris

phát triển từ 5 – 350C (41-950F) và candida slooffi phát triển ở 28 – 450C

(82-1130F)

Nấm men được sử dụng rộng rãi trong khá nhiều lĩnh vực Trong đó, quá trình lên men bằng phương pháp công nghệ sinh học tạo ra các sản phẩm đặc trưng, chi phí thấp được quan tâm nhiều nhất Các loại nấm men được ứng dụng vào công nghiệp sản xuất đồ uống có cồn như rượu, bia, dấm… Công nghệ sản xuất thực phẩm: bánh mì với khá nhiều sản phẩm đa dạng phong phú Công nghệ sản xuất nguồn nguyên nhiên liệu (bioethanol)… Ngày nay còn hướng đến lĩnh vực đồ uống không cồn, probiotic, thực phẩm chức năng đem lại nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao

Saccharomyces là một trong các loại nấm men điển hình, có khoảng 40 loài (van der Walt, J.P 1970), chúng hiện diện nhiều trong sản phẩm có đường, đất, trái cây chin, phấn hoa, … Chúng có hình bầu dục, gần tròn, kích thước khoảng 6

– 8 µm x 5 - 6µm Saccharomyces cerevisiae thường có cấu tạo hình elip, đường

kính lớn từ 5 – 10 nm và đường kính nhỏ từ 1 – 7 nm, tế bào gia tăng kích thước theo độ tuổi, thể tích tế bào đơn bội là 29mm3 và tế bào lưỡng bội là 55mm3 Các

tế bào của nấm men mang cấu trúc và chức năng của eukaryote bậc cao

Hình 1.3 Nấm men Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae là loài nấm men được sử dụng rộng rãi nhất

trong công nghiệp sản xuất bánh mì và đồ uống có cồn Saccharomyces

cerevisiae được dùng trong phòng thí nghiệm và giữ vai trò quan trọng trong

nghiên cứu vi sinh tế bào, tìm hiểu những thông tin về tế bào để phục vụ những

nghiên cứu của con người

Quá trình lên men rượu bằng nấm men, thực chất là quá trình chuyển hóa

đường thành rượu etylic, CO2 và các sản phẩm phụ khác như Glycerin

C6H12O6→ 2C2H5OH + 2CO2 +Q

1.3.2 Vi khuẩn acetic acid

Vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp acid acetic từ đường, hoặc rượu được

phát hiện đầu tiền từ năm 1864 là loài Acetobacter aceti Sau đó vào năm 1935,

chủng vi khuẩn Gluconobacter đã được phân loại Đây là chủng vi khuẩn có khả

năng chuyển hoá đường tạo thành hỗn hợp acid gluconic và acid acetic, khác với

loài Acetobacter aceti Hơn 20 năm sau, loài Acetomonas được phân loại và đặt

tên Đây là loài vi khuẩn có tiên mao ở một đầu và là dạng chủng không oxy hóa

acetate, khác với loài Acetobacter là nhóm chu mao và có khả năng oxy hóa

acetate

Comment [W2]: Viết hoa: A

Comment [W3]: Viêt hoa

Hiện nay vi khuẩn axit axetic đã được phân loại thành 6 nhóm, trong đó

nhóm Acetobacter được ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất cũng như trong quá trình nghiên cứu Acetobacter là trực khuẩn khá lớn thuộc loài hiếu khí bắt buộc,

nhiệt độ thích hợp là 28-40oC Trong tự nhiên chúng phân bố rộng rãi trong không khí và rau quả, nhiều trường hợp có thể phát triển đồng thời cùng với nấm men trên cơ chất thực vật có nhiều đường

Một số chủng Acetobacter điển hình:

 Acetobacter aceti: là trực khuẩn ngắn xếp thành chuỗi, không di động,

nhuộm mày vàng với dung dịch iot, có khả năng phát triển ở nồng đọ rượu khá cao 11% và có khả năng tích lũy được khoảng 6% axit axetic, nhiệt độ thích hợp

là 28-30oC

 Acetobacter pasterianum: tế bào hình que, có khi xếp liên tiếp thành

hính sợi dài, tạo lớp váng khô nhăn nheo, nhuộm màu xanh với iot Có thể tạo được 6,2% axit axetic

 Acetobacter orleaneuse: tế bào hình que nhỏ, đôi khi dị dạng (nhiệt độ

cao), không di động trên cơ chất tạo váng dày trong, có khả năng phát triển ở nồng độ rượu cao 10-12% và có khả năng tích lũy 9,5% axit axetic

 Acetobacter xylinum: tế bào hình que, không di động tạo thành váng

dày trên cơ chất, nhuộm màu xanh với iot và axit sunfuric, có khả năng tích lũy được 4,5% axit axetic

 Acetobacter shuizenbachii: trực khuẩn dài, khi già mới tạo thành váng

dày không bền có khả năng tích lũy 11,5% axit axetic

Trong sản xuất với mỗi phương pháp khác nhau cần phải chọn những chủng vi khuẩn có đặc tính thích hợp để quá trình lên men đạt hiệu quả cao nhất Các chủng vi khuẩn được lựa chọn phải thỏa mãn một số yêu cầu sau:

 Phải oxy hóa rượu tốt nhất và oxy hóa dấm thấp nhất

 Phải tạo ra dấm có chất lượng tốt (thơm, có nồng đô axit axetic cao)

 Chịu được độ rượu và axit cao

 Các tính chất ban đầu của chúng phải giữ nguyên trong suốt quá trình

 Điều kiện nuôi cấy, phân lập và bảo quản giống đoen giản, không tốn kém

Đặc điểm trao đổi chất:

Một trong những đặc điểm chính AAB (vi khuẩn acetic acid) là khả oxy hoá nhiều nguồn cơ chất và tích luỹ sản phẩm trao đổi chất trong môi trường mà không gây độc cho sự tồn tại và phát triển của vi khuẩn Khả năng này là do hoạt động của enzyme dehydrogenase trong thành tế bào

Sự chuyển hoá ethanol: sự oxy hoá ethanol thành acid acetic là một đặc điểm chính của AAB.Sự oxy hoá ethanol bởi AAB xảy ra qua 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Ethanol bị oxy hoá thành acetaldehyde

Giai đoạn 2: Acetaldehyde bị hydrate hoá thành acid acetic Hai enzyme đóng vai trò quan trọng trong quá trình oxy hoá là enzym của màng tế bào chất: alcohol dehydrogenase và aldehyde dehydrogenase

Chuyển hoá rượu đa chức: đa số các AAB có khả năng oxy hoá rượu ethanol thành đường, manitol thành fructose, sorbitol thành sorbose và eritritol thành ẻitrolose Một khả năng rất quan trọng của chúng là sử dụng glycerol như nguồn cacbon và chuyển hoá chúng thành dihydroxyacetone, một lượng nhỏ được

sử dụng để tổng hợp năng lượng Enzyme xúc tác cho tất cả các phản ứng tồn tại trong màng tế bào và cảm ứng cho sự tính luỹ nồng độ cao cơ chất trong môi trường, điều này giúp cho ÂB trở thành một chủng vi sinh công nghiệp – công nghệ sinh học

Sự oxy hoá glucose: sự oxy hoá glucose dừng lại khi đạt được 1,3 -1,4g oxy trong 1g cơ chất được hấp thu Trong hô hấp hiếu khí, CO2 không được tạo thành

trong 5-15 phút đầu mặc dù sự tiêu thụ oxy vẫn diễn ra Sản phẩm cuối cùng gồm 0,9-1g CO2 trong 1 g cơ chất Sự oxy hoá glucose qua 2 giai đoạn và có thể chuyển hoá nhiều loại cacbonhydrate khác nhau.

Acetobacter có thể chuyển hoá đường qua các con đường: hexose monophophate và embde-meyerhof-parnas và entner-doudoroff Sự chuyển hoá glucose bằng các chủng vi khuẩn này tao ra một lượng lớn các chất trao đổi quan trọng

Chuyển hoá acid hữu cơ: AAB có khả năng oxi hóa nhiều loại axit hữu cơ, chúng oxy hóa các axit của chu trình tricacboxylic thành CO2 và nước

Gluconobacterthiếu chức năng thực hiện chu trình tricacboxylic, không có khả năng oxi hóa hầu hết các axit hữu cơ Các axid acetic, fumaric, lactic, citric, malic, pyruvic và succinic bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2 và nước Những sự chuyển hóa này có ý nghĩa rất quan trọng trong công nghiệp sản xuất rượu vang

vì nó dẫn đến sư giảm sút chất lượng rượu

Chuyển hóa nguồn Nitơ: Mặc dù một số loài vi khuẩn AAB có thể cố định Nitơ không khí, phần lớn chúng sử dụng Ammonium như nguồn carbon Những

vi khuẩn này có thể tổng hợp nên các amino acid và hợp chất chứa nitơ từ ammonium Sự phát triển của chúng có thể được kích thích hoặc bị ức chế tùy vào sự có mặt của amino acid trong môi trường Glutamate, glutamine, proline, histidine kích thích sự phát triển của AAB, trong khi đó valine, threonine, homoserine lại gây hiệu quả ức chế sự phát triển của vi khuẩn

1.3.2.1 Quá trình sinh tổng hợp axit axetic từ vi khuẩn axit axetic

Để chuyển hóa rượu thành axit axetic, rượu phải thẩm thấu qua thành tế bào vi khuẩn Ở đây sẽ xảy ra quá trình chuyển hóa rượu thành axit axetic rồi thẩm thấu ra ngoài môi trường Thực chất của quá trình này gồm 2 phản ứng với

2 enzyme của vi khuẩn acetic xúc tác Sau sự hydrat hóa acetaldehyde diễn ra

phản ứng loại hydro lần thứ hai Hydro được NADP nhận và qua các xitocrom của chuỗi hô hấp được chuyển cho O2(chất nhận) Trong lên men axit axetic, cơ chất dinh dưỡng chủ yếu là cồn etanol với nồng độ trên dưới 10% trong môi trường Ngoài ra còn có them một ít đường, nguồn Nitơ vô cơ hoặc hữu cơ, cũng như các chất khoáng khác

1.3.2.2 các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình sinh tổng hợp axit axetic

a) Ảnh hưởng của oxy

Quá trình sinh tồng hợp axit axetic bởi vi khuẩn axetic là quá trình chuyển hóa bởi phản ứng oxy hóa etanol, trong đó oxy đóng vai trò như chất nhận hydro,

do vậy sự có mặt của oxy trong quá trình là quan trọng Trong các quá trình lên men, phương pháp lên men chìm là phương pháp đạt hiệu suất lên men tốt nhất,

có thể áp dụng trong sản xuất công nghiệp, do quá trình lên men được sục khí mạnh, lên tục, nhờ oxy được phân tán đều trong khối dịch, do vậy tốc độ lên men xảy ra mạnh, năng suất lên men cao hơn so với phương pháp lên men bề mặt (phương pháp lên men chậm), oxy chỉ được tiếp xúc trên bề mặt thoáng của dịch lên men

Tuy nhiên, các nghiên cứ đã chỉ ra rằng, nồng đọ oxy hòa tan quá cao trong môi trường lên men có ảnh hưởng tới sự phát triển của vi khuẩn axit axetic, dẫn tới làm giảm khả năng sinh tổng hợp axit của chúng Nồng độ oxy hòa tan tối ưu trong quá trình sản xuất axit axetic trong điều kiện lên men chìm, bán liên tục là 2-8 mg/l

b) Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật và hiệu quả lên men Đới với quá trình lên men sản xuất axit axetic, khoảng

nhiệt độ để vi khuẩn acetobacter có thể phát triển tốt nằm trong khoảng từ

20-40oC.Tuy nhiên, nếu nhiệt độ lên men quá thấp thì tốc độ quá trình lên men chậm Ngược lại, khi nhiệt độ quá cao sẽ làm tổn thất do bay hơi rượu, axit axetic Do

đó nhiệt độ thích hợp cho quá trình sản xuất dấm là 28-34oC Dưới đây là khoảng

nhiệt độ thích hợp cho quá trình sản xuất axit axetic từ một số chủng vi khuẩn

acetobacter đã được công bố:

 Acetobacter acetic: khoảng nhiệt độ sinh tổng hợp axit axetic tốt nhất là

c) Ảnh hưởng của nồng độ axit ban đầu

Môi trường axit (pH=3) là điều kiện thuận lợi đối với vi khuẩn axit axetic Trong sản xuất axit axetic, người ta thường bổ sung vào cơ chất lên men ban đầu lượng axit axetic nhất định (hoặc dịch dấm lên men từ mẻ trước) nhằm mục đích

 Axit hóa môi trường để tạo pH thích hợp cho vi khuẩn axit axetic hoạt động mạnh

 Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại

 Đưa vào dịch lên men một lượng tế bào nhất định

 Độ axit axetic ban đầu có thể dao động từ 0,5-2%

Những nghiên cứ gần đây cho thấy để đạt hàm lượng axit axetic cao đối với phương pháp lên men nhanh, còn có thể tiến hành lên men ở nồng độ axit ban đầu cao hơn 2%

Tuy nhiên trong quá trình lên men, axit axetic tích tụ trong môi trường ở mức độ cao sẽ gây ức chế hoạt động của chính vi khuẩn Khi hàm lượng axit axetic có trong dịch lên men đạt 8% hoạt động của các vi khuẩn giảm mạnh, và nhiều chủng vi khuẩn axit axetic bị ngừng hoạt động khi lượng axit đặt được 12%-14%

d) Ảnh hưởng của nồng độ rượu với quá trình lên men

Trong lên men axit axetic, nồng độ rượu etylic trong môi trường ban đầu thường nằm trong khoảng 6-14% tùy loại chủng vi khuẩn axit axetic Kết thúc quá trình lên men, nếu trong dịch không còn rượu, vi khuẩn axit axetic sẽ tiếp tục oxy hóa axit axetic để tiếp tục thu năng lượng cho sự sống Đây là quá trình không có lợi với sản phầm axit axetic, do đó trong sản xuất người ta thường duy trì trong mỗi trường sau lên men độ rượu 0,3-0,5%, các nghiên cứ của Dires (1973) cho rằng lượng rượu dư trong dịch dấm có tác dụng ức chế sự tổng hợp enzyme oxy hóa axit axetic và muối axetat

e) Thành phần các chất dinh dưỡng

Trong cơ thể vi sinh vật có khoảng 40 hợp chất khoáng khác nhau có thể ở dạng tự do hay liên kết hữu cơ cao phân tử, thông thường tổng hàm lượng khoáng trong vi sinh vật chiếm 5-8% trọng lượng chất khô Các chất khoáng chua làm 2 loại:

 Khoáng đa lượng: S, P, K, Na, Fe, Mg, Cu…

 Kháng vi lượng: Cl, Br, I, As, Pb, Zn, Mn…

Do đó để cho vi khuẩn axit axetic phát triển tốt, khi sản xuất dấm ngoài các thành phần như: Nước, axit, rượu, cần đưa vào môi trường lên men các muối tan

có chứa các nguyên tố khoáng cần thiết

Nếu sản xuất dấm từ rượu vang, bia, nước ép trái cây… trong dịch lên men

đã có đủ các ngyên tố khoáng, do đó không cần bổ sung các nguyên tố khoáng đa lượng cần thiết

Ngoài các nguyên tố vi lượng hữu cơ, các nguyên tố vi lượng vô cơ cũng rất cần thiết và quan trọng trong quá trình lên men, với nồng độ cực nhỏ cũng cho hiệu quả rõ rệt Thông thường các nguyên tố vi lượng đã có mặt trong các nguyên liệu tự nhiên ban đầu khi đưa vào lên men như dịch trái cây, nước chiết malt, nấm men dịch thủy phân

f) Các kim loại nặng và các chất độc hại

Có 5 kim loại nặng như: Pb, Cu, Fe, Zn, Sn trong dịch lên men sẽ làm giảm hiệu suất lên men axit axetic, người ta đã thử nghiệm và tìm ra ngưỡng độc hại của 5 kim loại nặng trên tương ứng là 10:15:20:100 và lớn hơn 100ppm

Các chất gây độc hại và ức chế: các chất như tinh dầu lignin, tannin (có trong gỗ) … và một số hợp chất khác có mặt trong môi trường lên men với nồng

độ vượt quá ngưỡng giới hạn cho phép đều có tác dụng gây độc hại dến vi khuẩn axit axetic.Vì thế khi chọn vật liệu chế tạo thiết bị cần lưu ý đến vấn đề này Mặt khác, chất lượng nước khoáng: chất lượng nước pha loãng cũng có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình lên men dấm yếu tố quan trọng nhất là nước pha loãng phải có độ sạch sinh học cao và hàm lượng Clo thấp

1.3.3 Phương pháp lên men chìm trong sản xuất axit axetic từ vi khuẩn

Acetobacter

1.3.3.1 Cácphươngpháp lên men

Yếu tố quan trọng nhất quyết định năng suất và hiệu suất của một phương pháp sản xuất dấm đó chính là bề mặt tiếp xúc giữa oxy của không khí và hợp chất Bên cạnh đó tùy thuộc đặc điểm sinh lý của vi sinh vật nuôi cấy đối với oxy,

ta coi quá trình đó là hiếu khí hay kỵ khí không bắt buộc Lên men hiếu khí được thực hiện nhờ hai phương pháp cơ bản: nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy bề sâu Dựa trên đặc điểm về công nghệ, có thể chia các phương pháp sản xuất axit axetic thành 2 nhóm chính:

- Phương pháp lên men truyền thống: lên men bề mặt Một số tài liệu còn gọi phương pháp này là phương pháp lên men chậm

- Phương pháp lên men chìm, hay còn gọi là phương pháp lên men nhanh

Phương pháp lên men chìm

Lên men chìm là phương pháp được phổ biến rộng nhất trong qui trình lên men công nghiệp, vì có thể kiểm soát được toàn bộ các khâu trong quá trình một cách dễ dàng So với phương pháp lên men bề mặt, thì lên men chìm có nhiều ưu

điểm đó là: ít choán bề mặt (không mất nhiều diện tích),dễ cơ giới hóa và tự động hóa trong quá trình theo dõi Tuy nhiên phương pháp lên men chìm đòi hỏi sự đầu

tư nhiều kinh phí cho trang thiết bị Ngoài ra,nếu một mẻ lên men,vì một lý do nào dó bị xử lý thì không thể xử lý cục bộ được,đa phần phải hủy bỏ cả quá trình lên men,gây tốn kém lớn

Phương pháp này dùng cho cả vi sinh vật kị khí và hiếu khí Đối với nuôi vi sinh vật kị khí trong quá trình nuôi dưỡng cần sục khí chỉ thỉnh thoảng khuấy trộn còn với vi sinh vật hiếu khí thì phải sục khí liên tục Đây là phương pháp hiện đại

đã được dùng trong khoảng nửa cuối thể kỉ XX và cho kết quả rất lớn với công nghệ vi sinh

Nuôi cấy chìm hay nuôi cấy bề sâu dùng môi trường dịch thể Chủng vi sinh vật cấy vào môi trường được phân tán khắp mọi điểm và chung quanh bề mặt

tế bào được tiếp xúc với dịch dinh dưỡng Đặc điểm này đòi hỏi trong suốt quá trình nuôi cấy phải khuấy và cung cấp oxy bằng cách sục khí liên tục Ngày nay phương pháp nuôi cấy chìm được dùng phổ biến trong công nghệ vi sinh để sản xuất men bánh mì, các enzyme, các axit amin, vitamin, các chất kháng sinh, các chất kích thích sinh học, v.v… Phương pháp nuôi cấy chìm có một số ưu điểm:

- Tốn ít mặt bằng trong xây dựng và lắp đặt dây chuyền

- Chi phí điện, nhân lực và các khoản phụ cho một đơn vị sản phẩm thấp

- Dễ tổ chức được xí nghiệp có sản lượng lớn

- Các thiết bị lên men chìm dễ cơ khí hóa, tự động hóa

Song phương pháp chìm cũng có nhược điểm sau:

- Đòi hỏi trang bị kỹ thuật cao, dễ bị nhiễm trùng toàn bộ Vì vậy, những thiết bị lên men chìm cần phải chế tạo đặc biệt cẩn thận, chịu áp lực cao, đòi hỏi kín và làm việc với điều kiện vô trùng tuyệt đối (trong nuôi cấy bề mặt có thể loại

bỏ phần đã nhiễm trùng, các phần khác vẫn còn dùng được)

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ

Táo: Giống táo mèo được dùng trong đề tài có nguồn gốc ở Bắc Sơn-

Sơn La

Nguyên liệu táo được phân loại, loại bỏ những quả hỏng, gọt vỏ, rửa sạch

bằng nước, ngâm nước muối 5% trong 30 phút và tiến hành thí nghiệm Táo được

bảo quản bằng túi hút chân không, ở nhiệt độ thấp

Các nguyên liệu khác:

- Chủng giống: nấm men saccharomyces cerevisiae, vi khuẩn Aetobacter

aceti được cung cấp bởi Bộ môn Công nghệ lên men, Viện CNTP

- Enzyme PectinexUltra SP-L và enzyme PectinaseUltra Clear Là sản

phẩm enzyme thương mại của Công ty Novozyme (Đan mạch)

2.1.2 Hóa chất

Môi trường nuôi cấy vi khuẩn acetic:

- Môi trường giữ giống (AM medium)