Luận văn tìm hiểu vi sinh vật ứng dụng trong lên men truyền thống

Luận văn tìm hiểu vi sinh vật ứng dụng trong lên men truyền thống.

LỜI CẢM ƠNEm có được kiến thức và sự trưởng thành như ngày hôm nay là nhờ công lao rất lớn của các thầy cô Khoa Công nghệ Hoá học, nhất là các thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM. Do vậy, lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý thầy cô – những người đã hết lòng dìu dắt em trên con đường học vấn. Đặc biệt, em xin tỏ sự ghi ơn sâu sắc đến cô Lưu Thị Ngọc Anh, cô đã tận tình hướng dẫn, quan tâm chỉ dạy để em hoàn thành luận văn này. Con xin cảm ơn ba mẹ và gia đình đã luôn là chỗ dựa vững chắc cho con, động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện cho con học tập tốt.i MỤC LỤCLỜI CẢM ƠN iMỤC LỤC iiMỤC LỤC BẢNG vMỤC LỤC HÌNH viChương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNG 1 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của vi sinh vật học:[10] 1 1.2 Vị trí của vi sinh vật trong sinh giới:[10] 3 1.2-Các đặc điểm chung của vi sinh vật :[10] . 8 1.3 Hình thái và cấu tạo tế bào vi sinh vật:[10, 14] . 12 1.3.1 Vi khuẩn: 12 1.3.2 Nấm men: . 15 1.3.3 Nấm mốc: 16 1.4 Vai trò của vi sinh vật:[10] . 18 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN . 20 2.1 Khái niêm chung:[15] . 20 2.2 Bản chất của các quá trình lên men:[15, 16] . 20 2.3 Cơ chế điều hòa phản ứng hóa học trong các quá trình lên men:[15, 16] 21 2.4 Các chu trình lên men[15, 16] 25 2.4.1 Sơ đồ Embden – Meyerhof – Parnas: 25 2.4.2 Chu trình pentozaphosphate: 27 2.4.3 Chu trình tricacboxylic (Krebs): . 27 2.5 Điều kiện quá trình lên men:[15, 16] . 29 2.5.1 Các cấu tử của môi trường lên men: 29 2.5.2 Các tác nhân bên ngoài: . 30 2.5.3 Tác nhân gây lên men - vi sinh vật: . 30 Chương 3: GIỚI THIỆU MỘT SỐ SẢN PHẨM LÊN MEN TRUYỀN THỐNG . 31 3.1 Đặc điểm chung của thực phẩm lên men truyền thống:[1] 31 3.2 Thực phẩm lên men bởi nấm mốc:[1, 3, 16] 31 3.2.1 Vai trò của nấm mốc trong lên men thực phẩm: 31 3.3 Thực phẩm lên men bởi vi khuẩn:[1, 3, 16] 32 3.3.1 Vai trò của vi khuẩn trong lên men thực phẩm 32 3.4 Thực phẩm lên men bởi nấm men:[16] . 34 3.5 Thực phẩm lên men bởi nấm mốc và nấm men:[16] 34 3.6 Thực phẩm lên men bởi vi khuẩn và nấm men:[3,16] 34 3.7 Thực phẩm lên men nhờ nấm mốc và vi khuẩn:[16] 35 3.8 Các sản phẩm lên men từ đậu nành và các hạt ngũ cốc: . 35 ii Chương 4: ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬT DÙNG TRONG LÊN MEN ĐẬU NÀNH 42 4.1 Vi sinh vật thường có trong lên men đậu nành: . 42 4.2 Vi sinh vật trong sản xuất tương:[1, 4, 5, 7, 16] 42 4.3 Vi sinh vật trong sản xuất nước chấm:[1] . 43 4.4 Vi sinh vật trong sản xuất chao: [1, 4, 5, 18] . 45 Chương 5: CÔNG NGHỆ TẠO GIỐNG VI SINH VẬT . 48 5.1 Vai trò của giống:[2] . 48 5.2 Yêu cầu giống vi sinh vật:[2] 48 5.3 Kỹ thuật tạo giống dùng trong sản xuất công nghiệp:[2] . 49 5.4 Sản xuất mốc giống trong sản xuất tương:[1, 5, 7] . 53 5.5 Sản xuất mốc giống trong sản xuất chao:[1, 18, 21] . 60 5.5.1 Theo phương pháp truyền thống: . 60 5.5.2 Theo phương pháp công nghiệp: 60 5.6 Sản xuất mốc giống trong công nghệ sản xuất nước chấm:[1] 63 Chương 6: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT LÊN MEN TỪ ĐẬU NÀNH . 64 6.1 Sản xuất chao: [1, 7, 18] . 64 6.1.1 Tổng quan về chao . 64 6.1.2 Qui trình làm chao Việt Nam. 65 6.1.3. Sản xuất chao theo phương pháp hiện đại . 68 6.2 Sản xuất nước chấm: [1, 4, 5] . 74 6.3 Sản xuất tương:[1, 4, 5] 79 6.3.2 Kỹ thuật sản xuất tương công nghiệp: . 81 6.4 Miso:[1, 3, 4, 5] 83 6.4.1 Rice Miso 86 6.4.2 Barley Miso. 89 Chương 7: CHẤT LƯỢNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM . 94 7.2 Tình hình sản xuất hiện nay: . 94 7.2.1 Nước tương 94 7.2.2 Tương . 95 7.2.3 Chao: 96 Chương 8: TIỀM NĂNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG 97 8.1 Tiềm năng 97 8.2 Phương hướng . 97 8.2.1 Qui trình công nghệ sản xuất nước tương sạch bằng phương pháp lên men. 98 8.2.2 Qui trình công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men cải tiến . 99 8.2.3 Qui trình công nghệ sản xuất nước tương sạch theo phương pháp kết hợp: 100 Chương 9: KẾT LUẬN 101 iii TÀI LIỆU THAM KHẢO . 102 MỤC LỤC BẢNGBảng 1.1. Niên biểu về một số cống hiến của L.Pastuer về vi sinh vật học 2Bảng 3.1. Thành phần dinh dưỡng trong 100g hạt đậu nành 36Bảng 3.2. Thành phần hóa học trong các thành phần của hạt đậu nành .37Bảng 3.3. Thành phần các acid amin trong protein đậu nành .38Bảng 3.4. Thành phần carbohydrat trong đậu nành .39Bảng 3.5. Thành phần vitamin trong đậu nành 39Bảng 6.1. Thành phần hoá học của chao .65Bảng 6.2. Thành phần hoá học của tương .83Bảng 6.3. Thành phần hóa học một số loại tương ở các tỉnh phía Bắc .83Bảng 6.4. Thành phần hoá học của Miso .84Bảng 6.5. Thành phẩn hóa học của Kome Ama Miso 88Bảng 6.6. Thành phẩn hóa học của Kome Kara Miso 89Bảng 6.7. Thành phẩn hóa học của Hishiho Miso .90Bảng 6.8. Thành phẩn hóa học của Mugi Miso .92iv MỤC LỤC HÌNHHình 1.1. Hệ thống phân loại 5 giới sinh vật .4Hình 1.2. Hệ thống phân loại 6 giới sinh vật .4Hình 1.3. Hệ thống phân loại 8 giới sinh vật .5Hình 1.4. Hệ thống 3 lĩnh giới (domain) .6Hình 1.5. Một số loại virus .8Hình 1.6. Thước ghi kích thước của các dạng .9Hình1.7. Các vết tích về sự xuất hiện của vi sinh vật .11Hình 2.1. Sơ đồ phosphryl hóa – oxy hóa .24Hình 2.2. Sơ đồ Embden – Meyerhof – Parnas .26Hình 2.3. Sơ đồ nguyên tắc làm việc của chu trình Krebs .27Hình 4.1. Khuẩn lạc Aspergillus oryzae .45Hình 4.2. Apergillus oryzae 45Hình 4.3. Actinomucor elegans 48Hình 5.1. Sơ đồ làm mốc thông thường 54Hình 5.2. Sơ đồ làm mốc kiểu Cự Đà .57Hình 5.3. Sơ đồ chuẩn bị giống cái lên men sử dụng trong quá trình chế biến đậu ở Hàn Quốc và Nhật Bản .60v Hình 5.4. Qui trình sản xuất giống vi sinh vật .63Hình 6.1. Quy trình sản xuất chao nước 70Hình 6.2. Actinormucor elegans phát triển trên bánh đậu .75Hình 6.3. Quy trình sản xuất nước chấm 76Hình 6.4. Sơ đồ quy trình sản xuất tương bắc .70Hình 6.5. Sơ đồ quy trình sản xuất mốc trung gian .82Hình 6.6. Rice Miso .88Hình 6.7. Kome Ama .88Hình 6.8. Quy trình sản xuất Kome ama Miso 89Hình 6.9. quy trình sản xuất Kome kara Miso 90Hình 6.10. quy trình sản xuất Hishiho Miso .91Hình6.11. Mugi Miso 93Hình 6.12. quy trình sản xuất Mugi Miso 93Hình 7.1. Độc tố Aflatoxin B1 96Hình 7.2. Aspergillus flavus .97Hình 8.2. Quy trình sản xuất nước tương sạch bằng phương pháp lên men.99Hình 8.2. Quy trình sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men cải tiến100vi Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNGChương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNG1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của vi sinh vật học:[10]Từ cổ xưa, mặc dầu chưa nhận thức được sự tồn tại của vi sinh vật, nhưng loài người đã biết khá nhiều về các tác dụng do vi sinh vật gây nên. Trong sản xuất và trong đời sống, con người đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm về các biện pháp lợi dụng các vi sinh vật có ích và phòng tránh các vi sinh vật có hại. Trên những vật giử lại từ thời cổ Hy Lạp, người ta đã thấy minh họa cả quá trình nấu rượu. Những tài liệu khảo cổ chu biết cách đây trên 6000 năm, người dân Ai Cập ở dọc sông Nile đã có tập quán nấu rượu. Ở Trung Quốc rượu đã được sản xuất từ thời đại văn hóa Long Sơn (cách đây trên 4000 năm ) . Việc lên men lactic (muối dưa ) được thực hiện từ những năm 3500 năm trước công nguyên. Muối dưa , làm dấm, làm tương v v đều là những biện pháp hữu hiệu để hoặc sử dụng hoặc khống chế vi sinh vật phục vụ cho việc chế biến và bảo quản thực phẩm.Việc sáng tạo ra các hình thức ủ phân, ngâm phân, ngâm gai, xếp ải, trồng luân canh với cây họ đậu . đều là những biện pháp tài tình mà tổ tiên ta từ lâu đã biết phát huy tác dụng của vi sinh vật trong nông nghiệp.Người có công phát hiện ra thế giới vi sinh vật và cũng là người đầu tiên miêu tả hình thái nhiều loại vi sinh vật là một người Hà Lan, vốn là một người học nghề trong một hiệu buôn vải. Đó là Antonie van Leeuwenhoek (1632 – 1723). Ông đã tự chế ra trên 400 kính hiển vi, trong đó có cái phóng đại được đến 270 lần. Năm 1670 ông nhìn thấy các vi khuẩn và động vật nguyên sinh ông gọi là các “động vật vô cùng nhỏ bé”. Qua đó ông đã miêu tả hình thái và dạng chuyển động của nhiều loại vi sinh vật. Nhiều bài báo của ông đã được công bố trên tạp chí Triết học của học hội hoàng gia Anh và năm 1680 ông được bầu làm thành viên của học hội nàyTừ thập kỉ 60 của thế kỉ 19 bắt đầu thời kì nghiên cứu về sinh lí học của các vi sinh vật. Người có công lớn trong việc này, người về sau được coi là ông tổ của vi sinh vật học là nhà khoa học người Pháp Louis Pasteur (1822 – 1895). Khó mà tóm tắt được khối lượng các phát hiện đồ sộ mà Luis Pasteur đã cống hiến cho nhân loại.1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNGBảng 1.1: Niên biểu về một số cống hiến của L.Pastuer về vi sinh vật học:Năm Cống hiến1854 – 1864Chứng minh nhiều quá trinh lên men (etilic, lastic, axetic .) là do sinh vật gây nên.1862Nhận giải thưởng đặc biệt của viện hàng lâm khoa học Pháp về việc phủ định học thuyết Tự sinh (spontaneous-generation hypotheis).1863Chứng minh vi khuẩn là nguồn gốc của bệnh than.Phát hiện ra nguyên nhân của bệnh bào tử trùng ở tằm và đề xuất được các biện pháp phòng tránh.1865 Phát hiện các phẩy khuẩn gây bệnh.1877 Phát hiện ra các tụ cầu khuẩn gây bệnh.1880 Phát hiện ra các liên cầu khuẩn gây bệnh.1880 Tìm ra vacxin chống bệnh dịch tả gà nhờ sử dụng vi khuẩn đã chuyển sang dạng mất độc lực.1880Phát hiện não mô cầu khuẩn ( cùng với Chamberland, Roux và Thuillier).1880 Tìm ra vacxin chống bệnh than.1881 Phát hiện tụ huyết khuẩn ở lợn ( cùng với Thuillier).1883Nghiên cứu vacxin chống bệnh dại. Ngày 6-7-1885 em bé 9 tuổi Joseph Meister là người đầu tiên được cứu sống nhờ vacxin chống dạ của L.Pastuer.1880 - 1885Trở thành viện trưởng đầu tiên của bệnh viện Paster ở Paris (cho đến khi qua đời).1888Phát hiện não mô cầu khuẩn ( cùng với Chamberland, Roux và Thuillier).Tiếp tục phát huy thành tựu của L.Pasteur, nhiều nhà bác học khác đã khám phá ra hầu hết các vi sinh vật gây bệnh và tìm ra phương pháp phân lập thuần khiết vi sinh vật trên các môi trường đặc.Năm 1892 nhà sinh lý học thực vật người Nga D.I.Ivanovskii (1864 – 1920) chứng minh có sự tồn tại của loại vi sinh vật siêu hiển vi gây ra bệnh khảm ở lá thuốc lá. Đến năm 1897 nhà khoa học người Hà Lan M.W. Beijerinck (1851 – 1931) gọi loại vi sinh vật này là virut.Năm 1928 bác sĩ người Anh Alexander Fleming (1881 – 1955) tách được chủng nấm sinh chất kháng sinh penixilin, mở ra một kỉ nguyên mới cho khả năng đẩy lùi nhanh chóng các bệnh nhiễm khuẩn.2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNGKhoa học về enzim hình thành và phát triển nhờ hàng loạt các thành công: năm 1987 B. Bertrand phát hiện ra và đặt tên cho nhóm coenzim; A. Harden và Young cô đặc được một nhóm coenzim gọi là cozimaza vào năm 1905; Sorensen chứng minh ảnh hưởng của pH đến hoạt động của enzim vào năm 1912 .Tính đến năm 1984 người ta đã biết đến 2477 loại enzim khác nhau và enzim đã có mặt trong rất nhiều hoạt động sản xuất và đời sống con người.Các nhà vi sinh vật còn tạo ra bước ngoặt của di truyền học. Các chủng vi sinh vật được tạo ra nhờ thao tác di truyền sẽ có mặt trong đời sống nhân loại ở mọi lĩnh vực khác nhau. 1.2 Vị trí của vi sinh vật trong sinh giới:[10]Vi sinh vật không phải là một nhóm phân loại trong sinh giới mà là bao gồm tất cả các sinh vật có kích thước hiển vi, không thấy rõ được bằng mắt thường, do đó phải sử dụng kính hiển vi thường hoặc kính hiển vi điện tử. Ngoài ra muốn nghiên cứu vi sinh vật người ta phải sử dụng tới phương pháp nuôi cấy vô khuẩn.Từ trước đến nay có rất nhiều hệ thống phân loại sinh vật. Các đơn vị phân loại sinh vật nói chung và vi sinh vật nói riêng đi từ thấp lên cao là Loài (Species), Chi (Genus), Họ (Family), Bộ (Order), Lớp (Class), Ngành (Phylum), và Giới (Kingdom). Hiện nay trên giới còn có một mức phân loại nữa gọi là lĩnh giới (Domain). Đấy là chưa kể đến các mức phân loại trung gian như Loài phụ (Subspecies), Chi phụ (Subgenus), Họ phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder),Lớp phụ (Subclass), Ngành phụ (Subphylum).Xưa kia John Ray (1627-1705) và Carl Von Linnaeus (1707-1778) chỉ chia ra 2 giới là Thực vật và Động vật. Năm 1866 E. H. Haeckel (1834-1919) bổ sung thêm giới Nguyên sinh (Protista). Năm 1969 R. H. Whitaker (1921-1981) đề xuất hệ thống phân loại 5 giới : Khởi sinh (Monera), Nguyên sinh (Protista), Nấm (Fungi), Thực vật (Plantae) và Động vật (Animalia). Khởi sinh bao gồm Vi khuẩn (Bacteria) và Vi khuẩn lam (Cyanobacteria). Nguyên sinh bao gồm Động vật nguyên sinh (Protzoa), Tảo (Algae) và các Nấm sợi sống trong nước (Water molds). 3 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNGHình 1.1: Hệ thống phân loại 5 giới sinh vậtGần đây hơn có hệ thống phân loại 6 giới- như 5 giới trên nhưng thêm giới Cổ vi khuẩn (Archaebacteria), giới Khởi sinh đổi thành giới Vi khuẩn thật (Eubacteria) (P. H. Raven, G. B. Johnson, 2002). Hình 1.2: Hệ thống phân loại 6 giới sinh vật4 [...]... tác di truyền ở vi sinh vật Trong công nghệ thực phẩm, vi sinh vật có vai trò quan trọng trong các sản phẩm thực phẩm lên men Hiện nay vi sinh vật được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều sản phẩm lên men như bia, rượu, tương, chao, thủy sản lên men, rau quả lên men Ngoài ra, vi sinh vật cũng có ứng dụng to lớn trong công nghiệp sản xuất chế phẩm enzim Các chế phẩm enzim này có ứng dụng to lớn trong công... của vi sinh vật Do vậy pH ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men 2.5.3 Tác nhân gây lên men - vi sinh vật: Vi sinh vật là nhân tố chủ yếu gây lên men, song khả năng lên men mỗi loại vi sinh vật là khác nhau, ngay cả trong cùng một loại vi sinh vật cũng không giống nhau nếu điều kiện lên men khác nhau Do vậy trong công nghiệp cần tuyển lựa những chủng có hệ enzim đặc trưng cho quá trình sản xuất nào đó Vi. .. cơ khác 29 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN d.Các nguyên tố khác: Các nguyên tố vi lượng như Mn, Mo, Zn, Cu, Co, Ni, Si, rất cần thiết cho đời sống vi sinh vật Các nguyên tố khoáng tham gia vào cấu trúc enzim và là yếu tố sinh trưởng của vi sinh vật e.Vitamin: Vitamin rất cần thiết cho vi sinh vật khi lên men như Vitamin B1, B2, PP, B6, Các Vitamin tham gia vào cấu trúc các... nghìn loài sinh vật mới được phát hiện, trong đó có không ít loài vi sinh vật Virus là một dạng đặc biệt chưa có cấu trúc cơ thể cho nên chưa được kể đến trong số 200000 loài vi sinh vật nói trên Số virus đã được đặt tên là khoảng 4000 loài 7 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNG Poliovirus Virus cúm gà H5N1 Hình 1.5: Một số loại virus Virus HIV/AIDS Trong thực tế, số loài vi sinh vật phải tới... Nguyên sinh Trong giới Nấm, thì nấm men (yeast), nấm sợi (filamentous Fungi) và dạng sợi (mycelia) của mọi nấm lớn đều được coi là vi sinh vật Như vậy là vi sinh vật không có mặt trong hai giới Động vật và Thực vật Người ta ước tính trong số 1,5 triệu loài sinh vật có khoảng 200000 loài vi sinh vật (100000 loài động vật nguyên sinh và tảo, 90000 loài nấm, 2500 loài vi khuẩn lam và 1500 loài vi khuẩn)... tự do Ví dụ, lên men axetic, lên men xitric, Trong sản xuất lên men, người ta thường dùng các vi sinh vật khác nhau: nấm mốc, nấm men và vi khuẩn Các sản phẩm thu được của quá trình lên men cũng khác nhau và đa dạng Dựa vào tính chất của sản phẩm người ta thường chia ra: công nghiệp lên men cổ điển và công nghiệp lên men hiện đại Công nghiệp lên men cổ điển là những ngành sản xuất lên men qua đó người... chất trung gian cho tế bào vi sinh vật Nhưng tế bào sống chỉ sử dụng năng lượng dưới dạng hóa năng tàng trữ trong mạch cacbon và được 20 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN giải phóng ra trong các phản ứng enzim do sự chuyển electron từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong các quá trình lên men là những phản ứng chuyển hydro Nhưng sự chuyển... học Tất nhiên còn phải kể đến không ít các vi sinh vật có hại Chúng gây bệnh cho người, cho gia súc, gia cầm, cây trồng Chúng làm hư hao hoặc biến chất lương thực, thực phẩm, nguyên vật liệu, hàng hóa 19 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN Chương 2: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN 2.1 Khái niêm chung:[15] Sự lên men hiểu theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi... trọng trong ngành năng lượng Trong các nguồn năng lượng mà con người hi vọng sẽ khai thác mạnh mẽ trong tương lai có năng lượng thu được từ sinh khối Sinh khối là khối lượng chất sống của vi sinh vật Thực vật và một số vi sinh vật có thể tự tạo ra chất hữu cơ của sinh khối từ khí CO 2 và nước Vi sinh vật là động lực để vận hành các bể khí sinh học (biogas) Từ 1 tấn phân chuồng được đưa vào lên men có... nói không có sinh vật nào có tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như vi sinh vật 1.2.4) Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị : Trong quá trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết sức bất lợi mà các sinh vật khác tgường không thể tồn tại được Có vi sinh vật sống được . của vi sinh vật trong sinh giới:[10 ]Vi sinh vật không phải là một nhóm phân loại trong sinh giới mà là bao gồm tất cả các sinh vật có kích thước hiển vi, . zone).10 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT NÓI CHUNGTrong không khí thì càng lên cao số lượng vi sinh vật càng ít. Số lượng vi sinh vật trong không khí ở các khu