QUY TRÌNH sản XUẤT SINH KHỐI nấm MEN

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO MÔN: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM ME GVHD: LIÊU MỸ ĐƠNG Nhóm thực hiện: 01 Tháng 02 năm 2016 ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM MEN LỜI MỞ ĐẦU Nấm men nhóm vi sinh vật đơn bào người sử dụng từ lâu trình lên men để sản xuất sản phẩm nước uống có cồn làm số loại bánh Những hiểu biết khoa học công nghệ kỹ thuật đại ngày cho phép phân lập sản xuất công nghiệp chủng nấm men có tính chất đặc biệt, thỏa mãn nhu cầu người sử dụng công nghệ lên men Ngày nay, công nghệ lên men chiếm vị trí quan trọng khơng thể thiếu ngành công nghệ thực phẩm Lên men làm cho sản phẩm thực phẩm ngày đa dạng, dinh dưỡng tiện ích Sản phẩm cơng nghệ lên men canh trường lên men khơng chiết tách (như sữa chua), canh trường sau lên men chiết tách sinh khối (như bia, rượu vang…), số sản phẩm trao đổi chất (như thạch dừa) sinh khối nấm men Trong phạm vi nội dung đề tài tìm hiểu Quy trình sản xuất sinh khối nấm men nhóm 1, chúng em sâu tìm hiểu quy trình để sản xuất sinh khối nấm men phục vụ cho trình lên men khác cơng nghệ thực phẩm Nhóm MỤC LỤC I GIỚI THIỆU MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA Sinh khối tổng trọng lượng sinh vật sinh số lượng sinh vật sống đơn vị diện tích, thể tích vùng Sinh khối trình chất chuyển hóa thành vật chất tế bào trình sinh trưởng − Lên men thu sinh khối trình sinh sản, phát triển tế bào chủng nuôi cấy Sinh sản tăng số lượng tế bào − Nấm men: Chỉ tên chung để nhóm vi nấm gồm cấu tạo đơn bào thường sinh sôi nảy nở phương pháp nẩy chồi − GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NẤM MEN Saccharomyces chi nấm men sử dụng rộng rãi ngành thực phẩm làm bánh mì, sản xuất cồn Saccharomyces có nghĩa nấm đường loại vi sinh vật sản xuất với quy mô lớn giới II Saccharomyces cerevisiae  Phân loại khoa học Giới (regnum): Fungi Ngành (phylum): Ascomycota Phân ngành (subphylum): Saccharomycotina Lớp (class): Saccharomycetes Bộ (ordo): Saccharomycetales Họ (familia): Saccharomycetaceae Chi (genus): Saccharomyces  Hình thái, cấu tạo Nấm men Saccharomyces thuộc học Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota thuộc giới nấm − Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích thước nhỏ, từ – 15µm, sinh sản cách tạo chồi hay bào tử − Nấm men Saccharomyces gồm thành phần chủ yếu sau: − Vách tế bào Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu lipoprotein, giữ vai trò điều hòa vận chuyển chất dinh dưỡng cho tế bào o Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất vị trí nhiều hệ thống enzyme khác nhau, đảm bảo vận chuyển vật chất cho tế bào cấu tử khác máy Golgi, lysosom, không bào (chứa sản phẩm bị phân cắt, hay chất độc lạ có hại cho tế bào) Trong tế bào chất có nhân chứa thơng tin di truyền cho tế bào thành phần liên quan trình sinh tổng hợp sinh sản tế bào Năng lượng cung cấp cho tế bào qua phản ứng xảy ty thể nằm tế bào chất Ngồi có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất dinh dưỡng cho tế bào o o Đặc điểm sinh hóa Lên men 13 loại đường Đồng hóa 46 nguồn carbon Tính chống chịu với 0,01% 0,1% cycloheximide Đồng hóa nguồn nitơ: nitrate, nitrite, ethylnamine hydrochloride, L-lyzine, cadaverine dihydrochloride, creatine.Sinh trưởng thiếu hụt số vitamin (myoInositol, calcium pantothenate, biotin, thiamine hydrochloride, pyridoxin hydrochloride, niacin, folic acid, p-aminobenzoic acid Sinh trưởng nhiệt độ khác nhau: 25, 30, 35, 37, 42oC Sản sinh acid từ glucoza Thủy phân Urê Phân giải Arbutin Phân giải lipid Có lực sản sinh sắc tố Sinh trưởng mơi trường chứa 50% 60% glucoza Hóa lỏng gelatin Phản ứng với Diazonium Blue B Phát triển môi trường chứa acid acetic 1%  − − − − − − − − − − − − − −  Các giống nấm men thường dùng sản xuất: * Giống nấm Candida: - Candida tropicalis: lên men tốt dịch đường glucoza, galactoza, sacaroza, maltoza Không hấp thu sorbioza, xenlobioza, lactoza… * Giống nấm Saccharomyces: - Saccharomyces cerevisiae: nấm men sử dụng rộng rãi ngành thực phẩm làm bánh mì, sản xuất cồn  Các sản phẩm trình lên men gồm dạng:  Sinh khối  Sản phẩm trao đổi chất: bậc (acid amin, nucleotit, vitamin, acid citric…) bậc (chất kháng sinh, alcaloit, chất kích thích kìm hãm sinh trưởng, độc tố từ vi sinh vật…)  Sản phẩm chuyển hóa chất:  Sản phẩm lên men: etanol, methanol, propanol, acid lactic, axetol butanol, metan… Theo chức này, trình tiến hóa tế bào vi sinh vật hình thành chế điều hòa trao đổi chất cho phần lớn chất dinh dưỡng tiêu hao phục vụ cho việc tổng hợp tế bào chất  Nguyên liệu để sản xuất sinh khối nấm men: Chủ yếu rỉ đường Thành phần hóa học rỉ đường: chất phi đường nước Các chất phi đường bao gồm chất hữu vô Các chất hữu có chứa nitơ rỉ đường mía chủ yếu acid amin với lượng nhỏ protein sản phẩm phân giải nó.Các chất phi đường vơ loại muối tìm thấy thành phần tro rỉ đường Rỉ đường mía chứa nguyên tố khác với hàm lượng nhỏ như: Zn, Mn, Cu, B, Co, Mo Rỉ đường giàu chất sinh trưởng như: acid pentotenic, nicotinic, folic, B1, B2 đặc biệt biotin III CÁC DẠNG SINH KHỐI NẤM MEN DẠNG THƯƠNG MẠI Men lỏng Nấm men lỏng sản phẩm thu nhận sau q trình lên men hiếu khí kết thúc Khi sử dụng nấm men lỏng vấn đề chất lượng quan tâm dễ bị nhiễm vi sinh vật lạ, bị lẫn sản phẩm trao đổi chất nấm men Chính lí mà nhược điểm lớn nấm men lỏng khó bảo quản, thời gian sử dụng nằm giới hạn 24 sau sản xuất.Chính thế, việc sản xuất sử dụng nấm men lỏng thường tổ chức phân xưởng riêng sở sản xuất1 Sinh khối nấm men dạng lỏng Ưu điểm men lỏng dễ sử dụng có hoạt lực cao so với dạng chế phẩm khác2 Men dạng paste Nấm men paste khối nấm men thu sau ly tâm nấm men lỏng Nấm men paste thường có độ ẩm khoảng 70-75% Nấm men paste thường có hoạt lực nở nấm men lỏng trình ly tâm thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men chết Nếu bảo quản lạnh – 0C, ta sử dụng nấm men paste khoảng 10 ngày Như chuyển nấm men lỏng sang nấm men paste, ta kéo dài thời gian sử dụng thuận lợi việc vận chuyển Thường sử dụng sở sản xuất bánh mì, liều lượng sử dụng 4-5% so với khối bột lên men (tùy thuộc vào chất lượng men paste) Sinh khối nấm men dạng paste Men khô Nấm men khô lại sản xuất từ nấm men paste Người ta sấy nấm men paste nhiệt độ < 400C sử dụng phương pháp sấy thăng hoa Nấm men khơ có độ ẩm Giáo trình Ứng dụng cơng nghệ sinh học cơng nghệ thực phẩm http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-cong-nghe-san-xuat-sinh-khoi-nam-men-banh-mi-10506/ < 10%, ưu điểm lớn thời gian sử dụng lâu dễ vận chuyển Nấm men khơ bảo quản tháng điều kiện lạnh tháng điều kiện lạnh đơng3 Men khơ IV ĐIỀU KIỆN NI CẤY VÀ BẢO QUẢN SINH KHỐI NẤM MEN Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất sinh khối nấm men 1.1 Nhiệt độ: Có ảnh hưởng lớn đến tốc độ tăng trưởng nấm men Nhiệt độ thích hợp để nấm men phát triển 28 – 300C Trên 430C 280C, sinh sản nấm men bị chậm lại ngừng lại 1.2 Độ pH môi trường: Độ pH tốt cho tăng trưởng nấm men 4,5 – 5,5; pH = 4: tốc độ tích lũy sinh khối giảm Nếu pH = 3,5 hay pH = làm sinh sản nấm men bị ngừng lại Mức độ hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào, hoạt động hệ thống enzym tham gia vào tổng hợp protein, tạo vitamin tùy thuộc vào độ pH, pH 4,5 – 5,5 làm chất lượng nấm men giảm 1.3 Ảnh hưởng chất hóa học: Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất sinh khối nấm men rỉ đường, amonium sulfat, DAP, MgSO4, acid sulfuric, hóa chất đơi có diện số chất ức chế tăng trưởng tế bào nấm men 1.4 Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường: Tốc độ tăng trưởng tế bào nấm men phụ thuộc vào hấp thụ chất dinh dưỡng, giới hạn áp suất thẩm thấu môi trường nồng độ tế bào Áp suất thẩm thấu môi trường tăng hàm lượng chất khô saccharose hay chất hoạt động thẩm thấu NaCl nhiều Hiện nay, nhà máy sản xuất men nước ngồi ni nấm men mơi trường có nồng độ saccharose lên đến 5-6% để cải tiến chất lượng men ép làm men khô http://redstaryeast.com/yeast-baking-lessons/yeast-shelf-life-storage/dry-yeast/ 1.5 Ảnh hưởng cường độ khơng khí khuấy trộn lên tốc độ tăng trưởng nấm men Trong q trình ni nấm men cần thiết giữ cho dịch men liên tục bão hòa oxy hòa tan Ngừng cung cấp oxy 15 giây gây nên tác dụng “âm” hoạt động sống nấm men Oxy khí chuyển vào tế bào nấm men qua hai giai đoạn : - Hòa tan oxy đến dạng lỏng - Hấp thu oxy hòa tan vào tế bào Về lý thuyết cần 0,761m³ oxy để oxy hóa kg đường, thực tế phần nhỏ oxy bơm vào nấm men sử dụng, phần lại bị q trình tiếp xúc, nhiệt độ, nồng độ, độ nhầy nhớt mơi trường, cường độ khuấy trộn Kích thước thiết bị nuôi cấy nấm men tiền đề cần thiết, ảnh hưởng gián tiếp lên tăng trưởng nấm men chiều cao cột dung dịch mơi trường cao, thời gian khí bơm vào đạt đến bề mặt lâu hơn, hấp thụ oxy thúc đẩy nhiệt độ tăng gần thích hợp cho hoạt tính men Chiều cao cột dung dịch men tốt 3m đảm bảo hiệu suất thành phẩm giảm trọng lượng tiêu dùng Rõ ràng để tăng 1kg nấm men tùy thuộc vào chiều cao cột nước lượng khí tiêu dùng có khác Trong điều kiện thơng khí tốt nhất, tổng số thể tích oxy bơm vào dịch men gấp lần trị số lý thuyết (6) Nếu tốc độ hòa tan oxy cao, thấy bọt khí nhỏ sủi lăn tăn bề mặt tiếp xúc chất khí chất lỏng Các phương pháp bảo quản men giống 2.1 Phương pháp – Giữ giống khiết môi trường thạch nghiêng, cấy chuyền sau 12 - 24 ngày sau hoạt hóa sơ môi trường lỏng – Môi trường thạch nghiêng, nước malt đường hóa (có 12% đường khơ) 49,5%; dịch men tự phân (khoảng 9% chất khô) 1% thạch 2% – Mơi trường lỏng để hoạt hóa nấm men người ta dùng dịch malt khơng có hublon, lượng chất khơ 12% – Nếu khơng cấy chuyền hoạt hóa kịp thời hoạt lực maltaza khả thích nghi với rỉ đường giảm bề mặt thạch tế bào nấm men sinh bào tử kết hợp với làm thay đổi tính chất giống 2.2 Phương pháp – Giữ tế bào men dịch saccharose 30% Dịch đường cho vào bình trùng – Cấy giống từ ống thạch nghiêng ni ngày giữ to bình thường Trong điều kiện nấm men không phát triển, khơng lên men – Khi sử dụng dùng que cấy pipet vô trùng lấy dịch giống cấy chuyền vào mơi trường lỏng để hoạt hóa – Sau 24-36h giữ nhiệt độ 3000C dịch đường lên men cấy chuyền tiếp sang môi trường thạch môi trường nhân giống 2.3 Phương pháp – Bảo quản giống lớp dầu vaselin parafin Giống cấy môi trường thạch nghiêng 2-3 ngày đổ phủ lên bề mặt lớp vaselin vô trùng – Người ta thường dùng vaselin có tỉ trọng 0,8 - 0,9 đun nóng 15 0C để đuổi nước có dầu, hấp trùng Lớp dầu bề mặt mơi trường khơng q 1cm Ống giống có vaselin để to phòng tốt giữ 4600C 2.4 Phương pháp – Giữ giống điều kiện đông khô – Dịch huyền phù giống đựng ống nghiệm – ampul trạng thái đông lạnh (- 4000C), sấy khô điều kiện lạnh chân không cao tới độ ẩm 1,5-2,6 % – Gắn miệng ampul chân khơng vô trùng – Thời gian bảo quản tới năm cấy chuyền, vài chủng men bảo quản đơng khơ có tỉ lệ tế bào sống thấp Các nguyên liệu chứa sacaroza (rỉ đường ) dạng nguyên liệu lý tưởng đến sản xuất protein đơn bào, nguyên liệu chứa nhiều yếu tố kích thích sinh trưởng, khí, biotin sản phẩm protein thu sạch, không độc Rỉ đường dùng làm chất cho nhiều trình lên men vì: − Giá thành rẻ nguyên liệu chứa đường khác −Ngồi đường sacaroza, rỉ đường chứa số chất vô cơ, hữu vitamin có giá trị V ỨNG DỤNG CỦA NẤM MEN VÀ SINH KHỐI NẤM MEN Nấm men sinh khối nấm men có vai trò to lớn phát triển ngành cơng nghệ sinh học nói chung cơng nghệ thực phẩm nói riêng Saccharomyces cerevisiae sử dụng phổ biến sản xuất bia, rượu bánh mì Nấm men sinh sơi nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein chiếm tới 50% trọng lượng khô tế bào, nên nhiều loại nấm men sử dụng để sản xuất protein Nấm men sử dụng làm cao chiết nấm men nuôi cấy vi sinh vật, nguồn thu nhận số vitamin; enzyme, kháng sinh, chất màu Nấm men đối tượng nghiên cứu kỹ thuật di truyền Gần đây, nhà khoa học đưa vào gen nấm loại gen trích từ chuột, có khả phản ứng tiếp xúc với thuốc nổ DNT (tên khoa học 2,4 - dinitrotoluen)… VI QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM MEN Quy trình ni cấy nấm men tổng quát Sản xuất men khô 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất nấm men từ rỉ đường Rỉ đường Xử lý Pha loãng Nấm men Thanh trùng Nhân giống Môi trường dinh dưỡng Lên men Ly tâm Sinh khối Thành phẩm Sấy khô Sinh khối nấm men khô 2.2 Thuyết minh quy trình: a) Chuẩn bị mơi trường dinh dưỡng  Mục đích: − Chuẩn bị cho trình lên men − Loại bỏ tạp chất, làm rỉ đường Rỉ đường: dùng làm chất cho nhiều q trình lên men, ngun nhân giá thành rỉ đường rẻ so với nguyên liệu chứa đường khác Ngoài saccharose rỉ đường chứa số chất vơ cơ, hữu vitamin có giá trị Ngày nay, rỉ đường củ cải lẫn rỉ đường mía thường gọi sản phẩm phụ chất thải Sản lượng trung bình rỉ đường chứa khoảng 50% saccharose dao động từ 3,5 đến 4,5 100 củ cải gốc Rỉ đường trước dùng để nuôi nấm men cần xử lý để loại bỏ chất keo, chất lơ lửng số chất có hại cho tăng trưởng nấm men Hệ keo có mật rỉ hình thành protein pectin Hệ keo thường tạo độ nhớt cao làm cản trở trình trao đổi chất nấm men Nếu hệ keo không bị phá hủy gây tượng thối hóa, tế bào phát triển sinh sản Hiệu suất thu hồi sinh khối thấp Nếu khơng loại bỏ chất keo nói sản phẩm sinh khối nấm men thu nhận bám đầy chất keo có màu vàng đậm đặc đặc trưng mật rỉ, màu tự nhiên nấm men Vì vậy, cần loại bỏ chất tạo màu mật rỉ trước làm môi trường nuôi cấy  − − − Các biến đổi Vật lý: khối lượng riêng dung dịch giảm, thay đổi màu Hóa học: hợp chất keo đơng tụ Sinh học: mật độ vi sinh vật giảm  Thực loại bỏ chất keo rỉ đường: Có thể làm phương pháp − Phương pháp hóa học:  Thường sử dụng acid sulfuric, kết hợp với vôi tơi có khả làm đơng tụ, kết tủa chất keo, đồng thời acid sulfuric liên kết với muối rỉ đường cạnh tranh với acid hữu cơ, phân hủy protein tạo chất cho nấm men sử dụng để tăng sinh khối  Cách thực hiện: Pha loãng rỉ đường khoảng 0,73 m3nước/tấn rỉ đường, trộn đều, thêm cloruacanxi 0,9 kg/tấn rỉ đường, khuấy trộn 30 phút sau để yên 30 phút Thêm vào lit acid sulfuric/tấn rỉ đường, khuấy tiếp tục 30 phút nữa, sau để lắng 6-12h Dùng bơm hút dịch lên trên, loại bỏ cặn Pha loãng rỉ đường trên, thêm 1% vơi tính theo nồng độ rỉ đường, khuấy đều, cho sơi 30 phút Sau để lắng giờ, loại bỏ lớp màu đen − Phương pháp học Dùng máy ly tâm để loại chất bẩn, chất keo có ưu điểm so với phương pháp hóa học phương diện kinh tế thời gian, giảm thất so với phương pháp hóa học từ 2% 0, 14% Trước ly tâm, pha loãng rỉđường với nước theo tỷ lệ 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 tùy thuộc vào thành phần muối canxi rỉ đường Nếu lượng muối canxi rỉ đường < 5% pha lỗng 1:1, 0, 6% pha lỗng 1:2, 1% pha lỗng 1:4  Pha loãng dịch lên men: Ta tiến hành pha lỗng thành nồng độ 28-30% chất khơ  Lọc dịch: sử dụng thiết bị lọc khung  Bổ sung dinh dưỡng cho nấm men Các hóa chất sử dụng gồm: Nguồn hydrat carbon: 12 - 15% chất khơ tính rỉ đường Ammonium sulfat: từ 0,1- 0,3% Ure: 0,1- 0,15% − DAP: 0,1% hay acid photphoric 0,06% DAP khó hòa tan nước sản xuất có chứa số chất phụ gia khơng tan Vì vậy, trước sử dụng phải hòa tan vào nước nóng theo tỷ lệ 1: - (nước) trước Dung dịch trộn lẫn với lượng acid phosphoric tính tốn, pha lỗng nước theo tỷ lệ 1: − Magie sulfat 0,05% − − − • Chú ý: Phải làm nguội dịch rỉ trước bổ sung hóa chất  Điều chỉnh pH dung dịch: điều chỉnh pH = - 4,5 acid sulfuric loãng với nồng độ pha trước  Phân phối vào dụng cụ  Thanh trùng: Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật gây hại, chuẩn bị cho trình lên men Tiến hành: trùng nhiệt độ 80-900C vòng 20 phút Các biến đổi: − − − − −  Vật lý: nhiệt độ tăng Sinh học: tiêu diệt vi sinh vật nhiễm Hóa học: xảy phản ứng Maillard Hóa lý: độ nhớt dung dịch giảm Hóa sinh: enzyme bị biến tính bất thuận nghịch Làm nguội Mục đích: Chuẩn bị hạ nhiệt độ canh trường để chuẩn bị cho qtrình ni cấy Các biến đổi trình: − − − Vật lý: nhiệt độ giảm Hóa lý: độ nhớt dung dịch tăng Nhiệt độ mơi trường dinh dưỡng sau q trình làm lạnh: 28 - 320C b) Quá trình nhân giống  Mục đích: Là q trình tăng thể tích dịch nấm men sau chu kỳ đủ số lượng phục vụ cho sản xuất  Biến đổi chủ yếu: Quá trình tăng nhanh sinh khối  Các phương pháp tiến hành nhân giống Quá trình nhân giống phòng thí nghiệm nhân giống sản xuất cần tạo điều kiện cho giống chủng sinh sản nhanh, không bị tạp nhiễm với dụng cụ thiết bị, phục vụ cho nuôi cấy vô khuẩn − Nuôi cấy nhân giống thực phòng thí nghiệm: Giống ni cấy ống nghiệm thạch nghiêng cấy chuyền vào ống nghiệm 20ml chứa 10ml môi trường nuôi cấy vô trùng Tiến hành ni 28-320C vòng 16-20h Sau khoảng thời gian ta cấy vào bình tam giác thiết bị lớn hơn, tỷ lệ giống chuyển cấp 1:10 100lit ta chuyển sang giai đoạn nhân giống chế độ phân xưởng − Nhân giống giai đoạn phân xưởng: Tiến hành nhân giống thiết bị nuôi cấy nhiệt độ thời gian trên, sau ta tiếp tục nhân giống vào thiết bị lớn với tỷ lệ cấp chuyển giống 1:10  Quy trình nhân giống bán liên tục − − − − − − Dịch sau trùng làm nguội xuống nhiệt độ lên men 28-30 0C bơm vào thùng nuôi cấy Nấm men từ thùng men giống tháo xuống cho thể tích dịch ni cấy men giống chiếm 50% thể tích thùng Ta cho nấm men lên men khoảng 16-18h Trong q trình ni cấy nhiệt độ điều chỉnh cách dội nước lạnh bên thùng ta sử dụng thùng ni cấy có hỗ trợ thêm thiết bị điều chỉnh nhiệt độ Song song với trình men giống phát triển thùng nhân giống ta tiếp tục cho dịch rỉ vào thùng xử lý Sau 16-18h ta cho dịch rỉ thêm vào thùng nhân giống nấm men trộn Cho lên men thêm khoảng 2-3h Tháo 50% lượng men thùng nhân giống xuống thùng nuôi cấy Tiến hành lặp lại bước  Nhân giống liên tục Trong sản xuất công nghiệp người ta thường dùng phương pháp nuôi cấy theo dòng liên tục Hàm lượng oxi hòa tan nhân tố giới hạn thành phần tối ưu môi trường điều kiện thuận lợi cho nuôi cấy Tốc độ sử dụng oxi nấm men phụ thuộc vào hoạt tính chúng thành phần mơi trường Hiệu suất thiết bị nuôi cấy phụ thuộc vào hệ số hấp phụ oxi, mức độ sử dụng khơng khí, phụ thuộc vào nhu cầu riêng oxi để tổng hợp đơn vị sinh khối từ loại nguyên liệu phụ thuộc vào hệ số tổng hợp Để xác định chế độ làm việc tối ưu thiết bị, người ta xác định mức độ sử dụng oxi theo chọ tốc dộ pha lỗng, thành phần tương ứng mơi trường tăng cao suất sinh khối Các tế bào giữ lâu thiết bị hoạt tính giống giảm suất sinh khối thấp Vì tiến hành ni lên men theo phương pháp bán liên tục cho hiệu kinh tế cao: đạt lượngsinh khối có dịch nuôi cấy lấy dần cho thêm mơi trường vào nồi lên men có hàm lượng khoảng 1-2% Sử dụng giống nấm men có hoạt tính thấp làm giảm hiệu suất thu hồi sinh khối c) Q trình ni cấy nấm men (q trình lên men dịch rỉ)  Mục đích: Tăng sinh khối tế bào nấm men đến mức mong muốn  Nguyên tắc: Sinh khối nấm men thu nhận cách: ni cấy kỵ khí ni cấy hiếu khí Trong điều kiện ni cấy hiếu khí sản phẩm chủ yếu sinh khối, CO2 sản phẩm thứ cấp Trong ni cấy kỵ khí thu sinh khối (chỉ khoảng 1/4 so với hiếu khí) lại CO2 số sản phẩm trao đổi chất tế bào nấm men, quan trọng ethanol Vì thế, sản xuất sinh khối nấm men, để đạt hiệu xuất thu hồi sinh khối cao cần phải tạo điều kiện hiếu khí để đảm bảo cho nấm men sinh trưởng tăng sinh khối tốt đồng thời tránh tiêu hao nhiều chất dinh dưỡng cần thiết q trình ni  Các biến đổi q trình ni cấy • Các biến đổi sinh học Các giai đoạn nấm men Ở giai đoạn tiềm phát: Nấm men cần phải có thời gian thích nghi với điều kiện Ở giai đoạn việc tạo thành acid amin, peptid acid nucleic xảy nhanh trình khác Thời gian thể kéo dài ngắn tùy thuộc vào chủng nấm men Giai đoạn thường khoảng 0,5 - cần cung cấp lượng khơng khí khoảng 50m3/giờ/m3 mơi trường đủ − Ở giai đoạn tăng trưởng: Nấm men tiến hành trình trao đổi chất mạnh, khối lượng nấm men thiết bị tăng lên rõ rệt Việc tổng hợp enzyme xúc tiến nhanh Hàm lượng RNA tổng hợp nhiều Giai đoạn thường kéo dài khoảng 7-14 giai đoạn nấm men cần nhiều oxy nhất, lượng oxy cung cấp, lượng oxy cung cấp phải gấp đơi giai đoạn đầu tiên, khoảng 80100m3/giờ/m3 môi trường − Giai đoạn cân bằng: Giai đoạn có nhiều thay đổi quan trọng Lượng tế bào sinh gần tế bào chết Các trình trao đổi chất giảm mạnh nhu cầu oxy không nhiều Giai đoạn kéo dài khoảng 1-2 ta phải giảm lượng không khí cấp vào mơi trường Lượng khơng khí cấp vào mơi trường từ 20-50 m3/giờ/m3 mơi trường − • Các biến đổi vật lý Trong q trình ni cấy, trình trao đổi chất nấm men xảy liên tục làm cho nhiệt độ canh trường tăng lên Các biến đổi hóa học − Hàm lượng chất khơ (chủ yếu đường saccharose): giảm dần theo thời gian q trình hơ hấp hiếu khí q trình sinh tổng hợp vật chất tế bào nấm men − pH: thay đổi theo chế chính:  Sự sinh tổng hợp acid hữu (các sản phẩm phụ trình trao đổi  Cơ chế đồng vận chuyển ion H+ tế bào nấm men q trình trao đổi chất • • Các biến đổi hóa lý − Sự hòa tan oxy Vì nấm men sử dụng oxy dạng hòa tan nên tốc độ hòa tan oxy vào dung dịch tốc độ sử dụng oxy tế bào nấm men sinh khối tế bào nấm men đạt cực đại Độ hòa tan oxy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhiệt độ, tốc độ khuấy trộn, lưu lượng sục khí, tác động chất hoạt động bề mặt, chất phá bọt − Sự hình thành bọt Trong q trình ni cấy, sục khí liên tục nấm men hơ hấp giải phóng lượng đáng kể CO2 nên làm tăng thể tích bồn ni cấy gây tượng trào bọt bề mặt Vì vậy, dung dịch ni cấy dễ bị tạp nhiễm Do dung tích sử dụng thiết bị phải nằm khoảng 0,7- 0,8 đồng thời sử dụng chất phá bọt (keo ưa nước, mỡ cá, hỗn hợp xà phòng hóa, acid oleic, dầu silicone…)  Các biến đổi hóa sinh Các biến đổi hóa sinh phần lớn xảy bên cộng với trao đổi chất tế bào nấm men Biến đổi quan trọng chuyển hóa đường sacharose thành D - glucose D - fructose xúc tác enzymeinvertase tổng hợp nấm men Sau glucose tiếp tục tham gia chuỗi phản ứng hóa sinh chu trình sinh hóa để tổng hợp vật chất tế bào lượng cho nấm men sinh trưởng Trong giai đoạn này, dạng tế bào con, tế bào trẻ vừa tạo chồi, tế bòa thành thục Tỉ số dạng khác tùy thuộc quy trình kỹ thuật mơi trường hoạt động lúc đầu Số tế bào thành thục cao men thành phẩm giữ tính chất lâu  Kiểm tra Nhuộm tế bào với xanh methylen: tế bào già, chết màu xanh đến xanh đậm, tế bào trẻ khơng bắt màu Vòng tuần hồn sau 200 lít lên đến 10 lần phụ thuộc vào chất lượng men mẹ, độ môi trường, nguyên liệu, điều kiện vệ sinh sở vòng từ đến Ở nước phát triển giai đoạn nuôi men mẹ bà men thương phẩm thực thiết bị lên men kín, tối ưu điều kiện thơng khí, điều kiện kiểm tra q trình tự động hóa, kịp thới xử lý sơ xót kỹ thuật  Quá trình men lắng − −     Mục đích: chuẩn bị cho q trình ly tâm tách rửa Điều kiện lắng: Giảm nhiệt độ đến 270C Giảm lượng khơng khí 40- 60% so với giai đoạn ni Thời gian lắng từ 1,5 - Thiết bị: trình men lắng xảy tiết bị lên men Thông số công nghệ: giảm nhiệt độ đến 27 0C, giảm lượng khơng khí 40 - 60% so với giai đoạn ni cấy chính, thời gian lắng từ 1,5 - d) Thu nhận sinh khối nấm men  Mục đích: Khai thác hồn thiện Về lý thuyết: Từ 1g C6H12O6 thu 0,5g sinh khối nấm men khô (theo nghiên cứu A J Forage): C6H12O6 (1g) + O2 (0,4g) → CO2 (0, 67g) + H2O (0,27g) + NH3 (0, 05g) Q (1,25 kcal) + sinh khối nấm men khô 0,5g Hoặc theo nghiên cứu C L Cooorey C6H12O6 (2kg) + O2 (0,7g) → CO2 (1,1g) + H2O (0,7g) + sinh khối nấm men khô (1kg) + N, P, K, Mg, S (0,1kg)  Phương pháp: Bọt sinh khối tràn trình lên men tách trước tiên theo phương pháp tạo thành bọt với sinh khối tạo đưa ly tâm tách bọt sinh khối trào thu gom lại đi xử lý phương pháp tuyển (flotation) đưa ly tâm qua máy ly tâm tách (Seprator), đặc chân khơng Nấm men thường có tỷ trọng lớn dung dịch nấm men (tỷ trọng nấm men thường nằm khoảng 1,13 - 1,14 dịch nuôi cấy không chứa nấm men 1,011,03) Do tế bào nấm men chịu lực ly tâm lớn tách khỏi dung dịch nuôi cấy  Các biến đổi: Thay đổi lượng tạp chất lên men  Tiến hành: Dùng bơm bơm dịch lên men vào máy ly tâm để loại mơi trường lại Thời gian ly tâm nhanh tốt (không giờ) Rửa không làm xấu chất lượng men nước rửa phải 0C, rửa nước nhiệt độ thường làm tăng thời gian ly tâm, ảnh hưởng lên chất lượng thành phẩm Trong ni, có cố kỹ thuật nhiệt dộ tăng khơng đủ chất khống sau ly tâm hòa tế bào vào nước lạnh 20C kết hợp với xử lý sau: - Chlotetracylin - hydroclodrid 5g/m3 30 phút Axit sorbic 1kg/m3 30 phút KH2PO4 (8,5 - 20 kg/m3) từ - 15 phút Những chất phần hạn chế phát triển vi sinh vật gây nhiễm, đồng thời có tác dụng “dương” hoạt tính sinh sản nấm men Sinh khối nấm men thu dạng sệt có 75 - 80% nước, 20 - 25% chất khơ có cacbon 40 - 50%, nito - 10% tương ứng với 40 - 60% protein, hydro -7%, oxy 25 - 30%, ác nguyên tố vô - 10% (photpho kali chiếm 95 - 97% tổng lượng tro, số lại canxi, magiee, nhơm, lưu huỳnh, clo, sắt Ngồi ra, có lượng nhỏ ngun tố Mn, Mo, Bo, Coban ) sinh khối đưa vào sấy máy sấy trục sấy phun Trong tế bào nấm men kể vi khuẩn, có nhiều vitamin nhóm B (trừ vitamin B12): tiamin, riboflavin, axit nicoitic, axit folic, đặc biệt giàu tiền vitamin D (ergosterin) Dưới ánh sáng tia tử ngoại (tia cực tím) ergosterin chuyển thành vitamin D2 Vì trước đóng gói sản phẩm sinh khối nấm men chiếu tia tử ngoại để vitamin hóa sản phẩm e) Sấy khơ  Mục đích: Bảo quản Huyền phù sinh khối nấm men sau q trình đặc có nồng độ chất khơ 40% Q trình sấy nhằm mục đích tách ẩm khỏi men, đưa độ ẩm chúng 8% để kéo dài thời gian bảo quản nấm men Đồng thời, trình sấy làm đa dạng hóa sản phẩm nhằm thuận tiện cho q trình vận chuyển sử dụng  Các biến đổi trình sấy − Vật lý: hàm ẩm giảm nhanh chóng Hóa lý: bay nước chất dễ bay tác động nhiệt độ cao Có chuyển pha từ dạng lỏng (dịch lên men) sang dạng rắn − Hóa sinh: số enzyme bị biến tính − Sinh học: tế bào nấm men số vi khuẩn bị tiêu diệt Tuy nhiên, thời gian sấy ngắn nên biến đổi hóa sinh sinh học không lớn − f) Chỉ tiêu chất lượng thành phẩm Tiêu chuẩn sinh khối nấm men thương phẩm dùng cho chăn nuôi sau:  Chỉ tiêu vi sinh: - Tổng vi sinh vật hiếu khí khơng q 7500 cfu/kg men khơ - Vi khuẩn thương hàn: khơng có - Nấm mốc: khơng q 50 cfu/kg men khơ  Chỉ tiêu hóa lý: − − − − − − − − Độ ẩm: khơng q 8% Protein: khơng nhỏ 45% (tính theo chất khô), với men loại khô 56% Lizin, metionin tryptophan tương ứng không 0,5; 1,4; 1,1% protein khơ Độ tiêu hóa protein khơng 75-80% Giá trị sinh học protein khô không 55% Các vitamin B1,B2,B5 tương ứng không 10,30 300mg/kg Hàm lượng tro: men rượu từ rỉ đường khơng q 14% men khơ tuyệt đối, men rượu từ bã rượu ngũ cốc khơng q10% Tạp chất kim loại sau tách sắt có chế phẩm men dạng mẫu vảy nhỏ kim loại bắt từ không bắt từ Những tạp chất kim loại thể mảnh kim loại khơng bắt từ phải cókích thước mảnh, miếng kim loại khơng q 2mm Hàm lượng kim loại mảnh có kích thước < 2mm (mg/1kg men khô): < 20 − Các kim loại từ tính: khơng q 0,003% (chì asen không 5mg/kg) Sản xuất men nước Men nước sản xuất phục vụ cho nhu cầu sử dụng chỗ  Ưu điểm: Quá trình sản xuất đơn giản, giá thành hạ, cho chất lượng tốt so với men ép men khô  Nhược điểm: Khơng bảo quản lâu, vận chuyển khó khăn Ngun liệu dùng sản xuất men nước bột, thóc mầm chế phẩm mốc có hoạt lực amylase, vi khuẩn lactic (Lactobacterium delbrucki) nấm men Saccharomyces cerevisiae Vi khuẩn Lactobacterium delbrucki dùng acid hóa cải thiện thành phần dinh dưỡng môi trường cho nuôi cấy nấm men giai đoạn sau Đây giống vi khuẩn lactic lên men đồng dạng cho sản phẩm acid lactic Dịch bột thủy phân thóc chế phẩm mốc: trộn bột: nước theo tỷ lệ 1:3  nấu chín  làm nguội 48 - 500C  thêm 3% thóc mầm 0,8 - 1% chế phẩm mốc Asp.Awamori Asp.Oryzae giữ - 14h  dịch bột đường hóa đơng thời tích tụ acid đến mơi trường đạt 11-12 0C acid đưa vào nuôi cấy nấm men Giống men: Saccharomyces cerevisiae cấy chuyển môi trường malt (ống nghiệm) để 28 - 300C - 12h  nhân giống, cấy vào bình tam giác chứa 100ml nước malt (mạch nha) nhiệt độ 300C 24h  chuyển sang bình - 6lit Giống men sau nhân giống chuyển vào dịch bột thủy phân acid hóa làm nguội đến 28 - 300C, giữ nhiệt độ 14 - 15h khơng sục khí sục khí gián đoạn kết hợp khuấy Ở nhiệt độ này, vi khuẩn lactic ưa nhiệt ngừng phát triển ngừng tích tụ acid Nấm men tiêu hóa đường acid lactic để tăng sinh khối đồng thời lên men rượu Môi trường lên men có nồng độ acid cao tạo điều kịện thuận lợi cho nấm men phát triển hạn chế phát triển vi sinh vật tạp nhiễm Người ta sản xuất nấm men theo phương pháp mà khơng cần phải vơ trùng Từ men nước ly tâm thu men dạng sữa dạng nhão đem đóng thành bánh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Lượng – Công nghệ vi sinh vật 2,3 – Vi sinh vật công nghiệp NXB ĐHQG TP.HCM [2] Giáo trình Vi sinh vật học thực phẩm – Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm TP.HCM – Năm 2014 [3] Giáo trình Ứng dụng cơng nghệ sinh học công nghệ thực phẩm – Trường đại học Công Nghiệp Thực phẩm TP.HCM – Năm 2015 [4] Link tài liệu tham khảo: http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-cong-nghe-san-xuat-sinh-khoi-nam-men-banh-mi10506/ http://redstaryeast.com/yeast-baking-lessons/yeast-shelf-life-storage/dry-yeast/  ... sản phẩm trao đổi chất (như thạch dừa) sinh khối nấm men Trong phạm vi nội dung đề tài tìm hiểu Quy trình sản xuất sinh khối nấm men nhóm 1, chúng em sâu tìm hiểu quy trình để sản xuất sinh khối. .. riêng sở sản xuất1 Sinh khối nấm men dạng lỏng Ưu điểm men lỏng dễ sử dụng có hoạt lực cao so với dạng chế phẩm khác2 Men dạng paste Nấm men paste khối nấm men thu sau ly tâm nấm men lỏng Nấm men. ..ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI NẤM MEN LỜI MỞ ĐẦU Nấm men nhóm vi sinh vật đơn bào người sử dụng từ lâu trình lên men để sản xuất sản phẩm nước uống có cồn làm số