tổng quan về quá trình lên men và vi sinh vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Môn CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỨC UỐNG GVHD: TS.Dương Thị Ngọc Diệp BÀI BÁO CÁO : TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ VI SINH VẬT LỚP DH14VT NHÓM DANH SÁCH NHÓM 5: Phùng Thị Phương Mai Nguyễn Thị Minh Trang Nguyễn hoàng Thảo Vy Phạm Nguyễn Ánh Hồng Nguyễn Thị Ngọc Nhi Phạm Thị Hoa Gip Lương Ngọc Đỗ Thị Mỹ Trang Nguyễn Thị Thảo Nguyên 10.Đặng Thị Yến Vi 14125215 14125441 14125523 14125127 14125288 14125120 14125262 14125446 14125273 14125512 NỘI DUNG: 1.GIỚI THIỆU 2.LÊN MEN CỒN 3.LÊN MEN MALOLACTIC Giới thiệu - Lên men tự nhiên đóng vai trò quan trọng phát triển người - Quá trình lên men dị hóa kỵ khí, tạo dị hóa hợp chất hữu (chất cấp phosphoryl hóa), hô hấp, ATP sản xuất thông qua khớp nối với động lực proton phosphoryl hóa oxy hóa, phân tử glucose tạo hai ATPs, có mặt oxy, pyruvate bị oxy hóa hoàn toàn, khoảng 38 ATPs tạo thành - Lên men sản xuất phân tử tương đối giàu lượng axit lactic ethanol điều kiện kỵ khí, lượng chiết xuất từ ​các phân tử glucose ban đầu - Các vi sinh vật liên quan đến trình lên men tạo thành nhóm đa dạng, bao gồm prokaryote (vi khuẩn) sinh vật nhân chuẩn (nấm men nấm mốc) - Sinh vật khác gồm nấm, vi khuẩn axit axetic vi khuẩn lactic ảnh hưởng đến tiến độ trình lên men - Điều quan trọng phải hiểu tác động vi sinh vật, Mặc dù giàu đường chất dinh dưỡng khác, phần lớn vi sinh vật không phát triển mạnh nước ép nho vải - Nấm men tham gia vào hầu hết trình lên men cồn công nghiệp Saccharomyces cerevisiae - VD: sản xuất bia, hạt nảy mầm kết mạch nha lần chiết xuất nước nóng để mang lại dịch nha có chứa lên men mono-, di- trisaccharides khác chất dinh dưỡng nấm men - Lên men Lactic thực vi khuẩn axit lactic (LAB) quan trọng việc sản xuất sữa chua, phô mai, dưa bắp cải dưa chua - Axit acetic có tầm quan trọng lớn sản xuất giấm ăn - Tuy nhiên, Axit axetic biết đến chất ức chế tăng trưởng cho nấm men, diện số lượng lớn axit acetic vi khuẩn axit lactic đối kháng với tăng trưởng nấm men cản trở trình lên men 2.2 LÊN MEN CỒN 2.2.1 Giới thiệu Nhân loại khai thác khả nấm men sản xuất bia làm bánh mì nấm men sinh vật hóa Nó phát vào kỷ XIX, chuyển đổi glucose fructose thành ethanol carbon dioxide Các loài quan trọng liên quan đến sản xuất rượu vang bia Saccharomyces cerevisiae 2.2.2 Sinh lý học hình thái học nấm men • - Nấm men sử dụng sản xuất bia rượu vang (S cerevisiae) loại nấm đơn bào mà chủ yếu thuộc Ascomycetes Deuteromycetes Chúng chất diệp lục, quang hợp chúng trao đổi chất có oxy - S Cerevisiae biết đến gen tốt tất vi sinh vật gen có nhiều ứng dụng công nghệ lên men S cerevisiae phân loại ascomycetes sản sinh bào tử qua giảm phân (sinh sản hữu tính) - Các men lưỡng bội quần thể tạo bốn hạt nhân đơn bội, kết hợp thành bốn chủng sinh bào tử chống chọi, gói gọn ascus - Một đặc tính S cerevisiae chúng phát triển vô tính, tức chúng sinh sản vô tính cách nảy chồi đa phương ép đùn nụ từ điểm tế bào mẹ - Nấm men có thành tế bào màng tế bào Thành tế bào có periplasma màng plasma bao quanh encases tế bào chất men Nó chiếm 15-20% trọng lượng khô tế bào, kết hợp chitin -Vách tế bào cứng đàn hồi bao gồm mannoproteins –glucans - Cấu trúc tế bào chất có chứa bào quan nhân tế bào, lưới nội chất, máy Golgi, ti thể không bào, trì khung tế bào 2.2.3 Yêu cầu dinh dưỡng nấm men - Nấm men có nhu cầu dinh dưỡng tương đối đơn giản Vì thực quang hợp, nên yêu cầu chúng nguồn carbon giảm,chẳng hạn phức tạp disaccharide đơn giản acetate - Ngoài ra, chúng cần vitamin biotin nguồn nitơ hữu ammonium, urê axit amin - Tuy nhiên, sản xuất bia rượu vang, khả dinh dưỡng quan trọng nấm men (cụ thể S cerevisiae) oxy, chúng chuyển đổi monovà disaccharides rượu thông qua trình lên men Chúng có khả hô hấp (sử dụng oxy chất nhận electron trình trao đổi chất) điều kiện cụ thể - Trong tất chất dinh dưỡng nấm men trình lên men rượu, nitơ chất quan trọng sau carbon - Quá trình đường phân gồm 10 bước, bước xúc tác enzyme cụ thể Mạch carbon phân tử đường dần bị chia cắt, lượng từ việc cắt đứt liên kết nhận dạng ATP từ ADP NADH từ NAD+ - Các pyruvate tạo trình đường phân chuyển thành acetaldehyl, giải phóng carbon dioxide sản phẩm phụ - Trong Saccharomyces, NADH từ trình đường phân hoạt động chất khử, làm giảm acetaldehyl hoạt động chất nhận điện tử cuối để sản xuất ethanol - Không có mặt oxy, tế bào nấm men chuyển lượng lưu trữ NADH cho ADP, tạo ATP khác thông qua việc giảm acetaldehyl Nếu bước tái sinh NAD+, trình lên men glucose chấm dứt hoàn toàn - Trong giai đoạn đầu trình lên men, tăng trưởng phân chia tế bào yêu cầu giảm lượng cách đáng kể - Giai đoạn trình chuyển hóa đường hô hấp chu trình acid citric, gọi chu trình Kreb - Enzyme chu kỳ chuỗi vận chuyển điện tử nằm hạt quan nội sinh, ty thể Trong điều kiện yếm khí, trưởng thành, ty thể đầy đủ chức mặt Saccharomyces - Khi hô hấp hoàn toàn phụ thuộc vào lượng oxy, enzyme cần thiết tổng hợp cần - Nếu oxy, thay đổi chuyển hóa không diễn - Trong chu kỳ, pyruvate decarboxylated phản ứng với coenzym A để tạo thành acetyl-CoA Các enzyme xúc tác phản ứng pyruvate-dehydrogenase Acetyl-CoA ngưng tụ với acid bốn carbon, acetate oxalic, để tạo thành citrate, acid sáu carbon, loạt acid trung gian hữu khác - Trong điều kiện lên men, phản ứng khử carboxyl pyruvate để tạo acetyl-CoA không hoạt động Một chu trình acid citric hoàn thành tạo hai phân tử carbon dioxide, Ba phân tử (NADH), phân tử flavin adenin dinucleotide (FADH2) tái tạo oxalic acetate.) 2.2.10 Keo tụ - Nấm men kết trình vật lý có tầm quan trọng hầu hết sản xuất bia sản xuất rượu vang Trong keo tụ, tế bào nấm men tổng hợp để tạo đa bào ‘flocs’ (hoặc khối) nơi mà bùn đất nhanh chóng từ môi trường thông qua lượng mưa, bị kéo theo CO2 đưa từ bề mặt đến môi trường - Keo tụ quan trọng để phục hồi men sản xuất bia Nấm men loại bỏ thông qua lướt bề mặt môi trường fermenters mở tắt kệ (cắt xén) trầm tích mạch kín - Nấm men kết tham số trình lên men quan trọng để trình lên men thành công tốc độ hiệu suất chuyển hóa đường thành rượu 2.2.11 Các thành phần aroma trình lên men - Các chất thơm tiềm vốn có nho, thực bị phá hủy trình lên men rượu Các nấm men S.cerevisiae tổng hợp hợp chất thơm dễ bay tạo thành phần quan trọng - Các hương vị thích hợp rượu phụ thuộc vào cần thành phần dễ bay axit, rượu, andehit, xeton, este, với men bó hoa kết chủ yếu từ cồn cao este Glycerol cung cấp vị độ nhớt cho rượu vang, ảnh hưởng đến thể, không thơm - Sulfite rượu vang có mùi hương đặc biệt cao su, hành tây, tỏi, bắp cải, dầu hỏa, vv Hydrogen sulfide đặc biệt có hương thơm ‘trứng thối’, - Trao đổi chất men cố hóa chất dẫn đến việc sản xuất hợp chất lưu huỳnh dễ bay từ nguồn lưu huỳnh, bất lợi cho hương thơm - Trong trình lên men, hàm lượng lưu huỳnh đioxit ràng buộc acetaldehyde, không đủ hợp chất này, thành phần nước trái khác, chẳng hạn sunfat giảm, kết hình thành H2S (Một cách để tránh điều để giữ cho nồng độ sulfur dioxide trước lên men cồn phải g / ml, trì hoãn sulfiting sau lên men) - Nhiệt độ thấp lên men chậm giúp giữ lại đặc tính nước trái Đồng thời, nhiệt độ lên men đóng vai trò quan trọng việc tạo nên hương thơm sau rượu vang thông số kiểm soát quan trọng đến chất lượng rượu trình sản xuất rượu vang Trong rượu vang đỏ nhiệt độ lên men có ảnh hưởng đến trình chiết rút phenol màu sắc 2.3 LÊN MEN MALOLACTIC 2.3.1 GIỚI THIỆU - Trong nhiều kỷ, nhà sản xuất rượu vang quan sát thấy rượu vang giải phóng bong bóng khí nhỏ hình thành đám mây, vài tháng sau lên men rượu hoàn thành, chí có chai - Lên men Malolactic (MLF) phản ứng khử carboxyl vi khuẩn theo định hướng diprotic (S) - (-) - axit malic (sắc nét đặc tính táo xanh) để monoprotic (S) - (+) / (R) - (-) - axit lactic (nhẹ nhàng hơn, đặc điểm sữa chua) carbondioxide 2.3.2 Vi khuẩn Malolactic: hình thái học sinh lý học - Chúng nhỏ nhiều so với nấm men, sinh vật đơn bào, hạt nhân chưa xác định được, lên men đồng hình, có khả chịu đựng, chịu độ axit cao nhạy cảm với sulfur dioxide dung dịch - Chúng phân chia thành hai nhóm: Homofermentative vi khuẩn sản xuất 80-90% axit lactic từ glucose, loài heterofermentative sản xuất từ ​30 đến 50% axit lactic từ glucose, sản xuất axetic axit succinic, glycerol ethanol; vi khuẩn Heterofermentative chuyển hóa axit citric acid acetic, acid lactic carbon dioxide - Phân loại theo hình dạng: cầu khuẩn Homofermentative bao gồm Pediococcus cerevisiae, cầu khuẩn heterofermentative bao gồm loài Oenococcus oeni 2.3.3 Định danh vi khuẩn Malolactic - Vi khuẩn malolactic vi khuẩn Gram dương, catalase âm tính chịu đựng Chúng yêu cầu độ giàu chất dinh dưỡng mức trung bình phát triển đường-men chiết xuất agar bị ức chế penicillin - Phân lập lactic vi khuẩn axit bao gồm việc sử dụng môi trường de Man Rogosa Sharpe agar (MRS) để phân lập ba chi: Leuconostoc, Pediococcus Lactobacillus, nước ép cà chua thạch Irrmann 2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát triển vi khuẩn Malolactic - Sự tồn phát triển vi khuẩn phụ thuộc vào điều kiện định, chẳng hạn nhiệt độ, pH mức sulfur dioxide Để khuyến khích trình lên men Malolactic, rượu phải có độ pH 3,3-3,5, SO2 tự do, tổng SO2 50 mg / l nhiệt độ 18-25 ◦C 2.3.5 Tương tác vi khuẩn sinh vật khác - Tương tác nấm men tồn tại, thường S cerevisiae O oeni gây vấn đề với trình lên men S cerevisiae tạo ethanol, sulfur dioxide axit béo chuỗi trung bình, ức chế vi khuẩn - Sự phát triển vi khuẩn axit axetic trình lên men rượu ủng hộ O oeni, axit axetic chất ức chế S cerevisiae Trên pH 3.5, Lactobacillus spp Pediococcus spp có lợi O oeni 2.3.6 Lên men Malolactic - Lên men Malolactic xảy trước, sau lên men rượu Trong sản xuất rượu vang truyền thống, trình lên men Malolactic xảy sau lên men cồn, thường xảy tự động loại rượu vang lưu trữ thùng Tuy nhiên, sử dụng quần thể vi khuẩn tự nhiên nho nhà máy rượu để tiến hành tự phát lên men Malolactic nguy hiểm Ngoài ra, trình lên men Malolactic tự phát pH cao môi trường SO2 thấp tạo mùi hương hương vị khó chịuị, nguồn gốc chúng Lactobacillus Pediococcus - Quy trình lên men Malolactic Gồm ba bước sau: +Sự hấp thụ axit malic từ môi trường bên chất vận chuyển đặc biệt malate permease +Các phản ứng khử carboxyl malic acid lactic với gia tăng pH bên tế bào + Việc vận chuyển axit lactic từ tế bào với ion hydro, gia tăng liên quan đến proton động lực qua màng tế bào 2.3.7 Sản xuất amin hữu từ vi khuẩn malolactic - Amin chất độc hại gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu thụ số lượng số người bị dị ứng nghiêm trọng ăn phải lượng nhỏ amin đồ uống có cồn - Chúng tìm thấy loạt loại thực phẩm đồ uống lên men, chẳng hạn lên men cá, mát, bia sản phẩm thịt Đặc biệt rượu vang - Amin tìm thấy rượu histamine, tyramine, putrescine phenylethylamine - Trong rượu, Lactobacillus pediococcus vi khuẩn sản xuất amin - Glyoxal methylglyoxal tìm thấy rượu hợp chất độc hại có ảnh hưởng đến sức khỏe người 2.3.8.Các ảnh hưởng khác lên men malolactic - Sự giảm độ chua Mỗi phân tử axit L-malic chuyển hóa tạo axit L-lactic nhóm cacboxyl làm giảm tương ứng độ axit rượu vang Độ giảm axít sau trình lên men malolactic khác phụ thuộc vào nồng độ axít malic - Những thay đổi hương Các nhà nghiên cứu chủng vi khuẩn malolactic khác tăng giảm cường độ đặc tính hương vị rượu vang thay đổi phụ thuộc vào chủng vi khuẩn - Ảnh hưởng đến màu sắc rượu vang đỏ Lên men malolactic làm tăng kết tủa anthocyanin tannin Phản ứng làm ổn định màu rượu Tính chất cảm quan rượu tăng lên nhiều Hương rượu trở nên quyến rũ Rượu trở nên mềm mại khử gần hoàn toàn axit malic thành axít lactic Kết thúc trình lên men malolactic, hương vị rượu đầy đủ lại 2.3.9 Lên men malolactic hương thơm - Quá trình lên men malolactic tạo nhiều phân tử chất thơm làm thay đổi tính chất cảm quan vang, làm cho vang “êm dịu, tinh tế” - lên men malolactic làm tăng mùi hoa mùi bơ vang làm giảm mùi cỏ tươi Mùi hoa tăng cường tạo thành este Mùi bơ tăng cường tạo thành diacetyl từ lên men axit citric vi khuẩn lactic - Sự giảm mùi cỏ tươi đồng hóa aldehit vi khuẩn lactic vang để tạo thành ethanol axit axetic Andehit chủ yếu vang acetaldehit tạo thành trình lên men rượu tác dụng nấm men - Trong lên men malolactic, hợp chất 1-hexanol, ethyl acetate, ethyl lactate, diethyl succinat, butyrolactone, glycoaldehye, glyoxal, 2,3butanediol, caprylic acid acid 2-5 hydroxycinnamic hình thành tạo hương vị đặc trưng cho rượu vang CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE… CHÚC MỌI NGƯỜI VUI VẺ !!! ... prokaryote (vi khuẩn) sinh vật nhân chuẩn (nấm men nấm mốc) - Sinh vật khác gồm nấm, vi khuẩn axit axetic vi khuẩn lactic ảnh hưởng đến tiến độ trình lên men - Điều quan trọng phải hiểu tác động vi sinh. .. 2-5% sau nhiều ngày lên men tự nhiên -Lên men tự nhiên coi trình vi sinh không đồng liên quan đến phát triển nấm men khác loài vi sinh vật khác, bị ảnh hưởng điều kiện lên men phổ biến thùng bể... thấy hệ vi khuẩn thực vật nho, nhanh chóng chiếm ưu trình lên men để hoàn toàn trở thành gần giống men tinh khiết quan sát thấy - Tế bào nấm men nhân lên nước nho lên men động học trình sinh trưởng