CÁC QUÁ TRÌNH lên MEN TRUYỀN THỐNG và ỨNG DỤNG của nó TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG PT VÙNG CAO VIỆT BẮC Chuyên đề Vi sinh vật ứng dụng CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRUYỀN THỐNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĨ TRONG CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM Người thực hiện: Nguyễn Thị Mai Đơn vị cơng tác: Tổ Lí – Hóa – Sinh Trường PT Vùng Cao Việt Bắc Thái nguyên, tháng 08 năm 2015 CÁC QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRUYỀN THỐNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĨ TRONG CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM Phần I MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong kì thi chọn Học sinh giỏi cấp nước Quốc tế nội dung kiến thức phần Vi sinh vật học, phần ứng dụng vi sinh vật đề cập đến Nhưng học sinh ôn luyện phần chuyên đề “Ứng dụng vi sinh vật” em hay lúng túng, nhầm lẫn Vì, phần kiến thức có nhiều ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, như: chế biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm, bảo vệ môi trường Đặc biệt trình lên men truyền thống ứng dụng công nghiệp thực phẩm Bởi phạm vi chuyên đề này, đề cập đến vấn đề “Các trình lên men truyền thống ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm” II MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Với mục đích giúp em học sinh có kiến thức chuyên sâu phần này, thuận lợi việc tìm hiểu, ơn tập q trình lên men truyền thống ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Trên sở em vận dụng hiệu kiến thức tiếp thu việc luyện tập trình làm thi HSG cấp Mặt khác qua chuyên đề này, tơi hy vọng góp phần nâng cao nhận thức khả tự học học sinh, phát huy tư khoa học, tin cậy vào sở khoa học em học sinh ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Chuyên đề sử dụng để giảng dạy ôn tập cho học sinh khối 10, đặc biệt học sinh khối chuyên Sinh em học sinh Đội tuyển Học sinh Giỏi Chuyên đề với kiến thức thực tiễn nhiều, gần gũi với đời sống, nên không phù hợp đối tượng học sinh học nhóm chun mà cịn tài liệu phù hợp với đối tượng học sinh Tùy theo nhận thức đối tượng học sinh mà giáo viên vận dụng cho phù hợp, hiệu Phần II NỘI DUNG A HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRỌNG TÂM I Lên men rượu (lên men etylic): Lên men rượu trình phân giải kị khí glucozơ thành rượu etylic với tham gia nấm men số vi sinh vật khác theo phương trình tổng quát sau: C6H12O6  2C2H5OH + CO2 + Q Quá trình lên men rượu truyền thống: 1.1 Nguyên liệu: Tinh bột (gạo, ngô, sắn ) đường (mía, rỉ đường, dịch ép trái cây) 1.2 Tác nhân lên men: - Nấm sợi: Thủy phân tinh bột thành đường Thường loại nấm mốc, dùng phương pháp: + Phương pháp amilozơ: Cấy nấm mốc vào nguyên liệu để nấm mốc thủy phân tinh bột (nấu rượu thủ công thường sử dụng phương pháp này) + Phương pháp mucomal: Cấy nấm mốc lên cám lên mơi trường khác sau đưa vào thủy phân nhanh tinh bột (trong nhà máy rượu thường sử dụng phương pháp này) - Nấm men: Là tác nhân biến đường thành rượu chủ yếu chủng nấm men Sacharomyces, ngồi người ta thu rượu sinh vi khuẩn Ziromonas, số nấm mốc Penecillium, Aspegillus 1.3 Cơ chế q trình lên men rượu: - Bước 1: Đường hóa tinh bột + Tinh bột (gạo, ngô, khoai, sắn) đồ chín + Bánh men bóp vụn rắc vào (trong nấm men có chứa bào tử nấm mốc nấm men) + Ủ vài ngày Nấm mốc (enzim) Tinh bột đường (sản phẩm sơ cấp I) Hiếu khí (C5H12O6)n  nC6H12O6 Trong dân gian trình thường ủ thúng (vừa thống khí, vừa giữ độ ẩm nhiệt cần thiết), tạo điều kiện cho trình hiếu khí - Bước 2: Lên men rượu Sản phẩm sơ cấp bổ sung nước lên men tiếp nhờ nấm men Đường rượu (sản phẩm sơ cấp 2) Nấm men (men ống, bánh men, men lá) C6H12O6 kị khí, pH = – 4,5 2C2H5OH + 2CO2 + Q thời gian: vài ngày + Nếu lượng đường 100% hiệu suất sinh rượu: 44%; CO2: 46,6%; Glyxerin: 3,3%; axit xucxinic: 0,6%; Axit lactic axit axetic: 1,1% Thực tế lượng rượu etylic sinh thấp lí thuyết, khoảng 5% đường tiêu thụ để tạo sản phẩm phụ 1% để nuôi nấm men + pH mơi trường thích hợp: – 4,5; pH cao glixerin sinh tăng lên; pH = sản phẩm chủ yếu glixerin + Q trình lên men rượu q trình kị khí, nên dân gian thường tiến hành chum, vại kín + Nếu nhiệt độ cao hiệu suất sinh rượu giảm, mùi vị khơng ngon, phải ý giữ nhiệt độ ổn định suốt trình lên men đặc biệt thùng lên men có dung tích lớn, nhiệt độ mơi trường cao + Bánh men: Bánh men tạo thành từ bột gạo, men gốc (bánh men cũ hỗn hợp số vị thuốc bắc (men thuốc bắc) (men lá) Gặp độ ẩm phù hợp nấm men phát triển làm xốp bột ướt phủ trắng bên bánh men * Sản xuất vang quả: - Phương pháp truyền thống: + Nguyên liệu: Dịch ép + Nấm men: Nấm men tự nhiên có sẵn vỏ - Bước 3: Chế biến sản phẩm sơ cấp thành rượu thành phẩm Gạn lọc Rượu vang Bổ sung nước Sản phẩm sơ cấp (dịch lên men) Chưng Rượu cần cất Rượu Brandi Bổ sung NM đường Chưng cất Rượu trắng Chưng cất Rượu Champagne Cồn Sơ đồ: Chế biến loại rượu từ dịch lên men * Đặc điểm rượu vang: + Vang thơm ngon, hương vị hài hịa + Khơng qua chưng cất nên có nhiều vi tamin + Rượu vang để lâu, ngon có q trình lên men phụ + Nhược điểm: Chất lượng vang không ổn định dễ bị tạp nhiễm, hiệu suất sinh rượu khơng cao, khơng chủ động điều khiển q trình lên men phụ thuộc hồn tồn vào nấm men có sẵn dịch Sử dụng trình lên men rượu công nghiệp sản xuất rượu bia: 2.1 Sản xuất rượu cồn: * Sản xuất rượu cồn: - Nguyên liệu: Các loại ngũ cốc rỉ đường - Quy trình: Sau lên men, tiến hành chưng cất nhiều lần người ta thu cồn thực phẩm (đã loại hết sản phẩm phụ khơng có lợi) cồn công nghiệp + Cồn thực phẩm dùng để sản xuất dạng đồ uống + Cồn công nghiệp dùng ngành sản xuất công nghiệp (hóa chất, mĩ phẩm, thuốc trừ sâu ) * Sản xuất rượu Brandy, rượu Rum rượu Whisky: - Từ vang non (dịch lên men) qua chưng cất tạo thành rượu Brandy - Rượu Rum sản xuất từ mía - Rượu Whisky sản xuất từ loại ngũ cốc khác (lúa mạch đen, lúa mì ), chúng nghiền nhỏ  đường hóa  Lên men  chưng cất hoàn thiện thùng gỗ sồi 2.2 Công nghệ sản xuất bia (cũng trình lên men rượu) - Nguyên liệu: + Mầm đại mạch, lúa mì nảy mầm Ngồi cịn có chất phụ gia loại ngũ cốc (lúa mì, ngơ, lúa) đưa vào dịch đường hóa theo tỉ lệ 15 – 50% Có thể thay chất keo từ đại mạch, lúa mì hay ngơ xử lí enzim hay axit dạng xiro hay bột + Hoa huplon (với tác dụng chất làm kết tủa protein dịch, tạo hương thơm vị đắng đặc biệt, với etanol dioxit cacbon, hoạt tính kháng sinh góp phần ổn định bia Hơn lượng pectin có huplon làm tăng khả tạo bọt bia - Quy trình sản xuất: + Đường hóa: Mầm đại mạch xay (trong mầm đại mạch có amilaza proteaza)  axit amin + peptit + phần protein hịa tan Tinh bột phải hồ hóa 60 – 800C trước đường hóa Sau đường hóa xong nấu dịch đường hóa với hoa huplong 1,5 – 2h để diệt vi khuẩn có hại phá hủy enzim đông tụ protein, làm cho hoa huplong tan vào dung dịch Hoa huplong cho vào dịch 1, 2, hay lần - Lên men chính: Nấm men sử dụng loại đường có dịch lên men để lên men sinh rượu, CO2, axit hữu cơ, sinh khối sản phẩm phụ (gluxein, diaxetin ), nhiệt độ = – 100C, cuối giai đoạn nhiệt độ giảm – 50C - Lên men phụ: Xảy nhiệt độ thấp – 30C, có tác dụng làm ổn định hương vị bia, làm bia bão hịa khí CO2 - Lọc bia khử trùng: Là phân giải chất đường để tạo thành axit lactic tác dụng vi khuẩn lactic (bia sản xuất theo phương pháp cũ, trình lên men (chính phụ) kéo dài – tháng Phương pháp lên men liên tục cần – ngày bia chưa ngon, để bia ngon, người ta phải kết hợp phương pháp phương pháp lên men gia tốc, lên men gia tốc bia lên men thùng lớn, thân hình trụ đáy hình nón, tạo dịng chảy liên tục kết thúc sau 14 ngày) 2.3 Sản xuất nấm men nở bột mì: Sử dụng chủng S.cerevisiae (đặc điểm: bền nhiệt, sinh sản nhanh kéo dài hoạt tính enzim nhiệt độ cao) - Nguyên liệu: Rỉ đường củ cải, bổ sung thêm nguồn N, P, vi tamin, chất kích thích tăng trưởng nấm men 200g đường + 132g NH3 + 7,5g hỗn hợp khoáng  100g sinh khối nấm men + 140,14g CO2 + 78,12g H2O (chính CO2 làm nở bột mì làm cho bánh xốp) II Quá trình lên men lactic: * Lên men lactic phân giải chất đường để tạo thành axit lactic tác dụng vi khuẩn lactic * Lên men lactic gồm loại: Lên men lactic đồng hình lên men lactic dị hình - Lên men lactic đồng hình (chỉ tạo loại sản phẩm – axit lactic) C6H12O6  CH3CHOHCOOH + Q - Lên men lactic dị hình (tạo nhiều hợp chất khác nhau): Là trình lên men phức tạp cho nhiều hợp chất khác Có thể tóm tắt sau: C6H12O6  CH3CHOH + CH3CHOHCOOH + CH3COOH + CO2 Sản phẩm gồm: 60% axit lactic, rượu etilic, axit axetic, glixerin CO2 Những vi khuẩn lactic đa dạng gồm chi khác thuộc họ Lactobacillaceae lên men đồng hình hay dị hình Đa số sống kị khí, số kị khí tùy tiện Lên men lactic truyền thống a Muối chua rau (là trình vừa chế biến, vừa bảo quản rau gia đình kĩ nghệ đồ hộp) - Cơ sở khoa học: + Vi khuẩn lactic không phá hoại tế bào nguyên sinh chất rau quả, chúng sử dụng số đường rau đồng thời lên men lactic - Nguyên tắc muối chua rau quả: Tạo điều kiện cho phát triển vi khuẩn lactic, đồng thời hạn chế phát triển vi khuẩn lên men thối, Vi khuẩn lactic phát triển tốt sinh axit lactic ức chế phát triển vi khuẩn lên men thối làm hỏng rau - Điều kiện: + Loại rau dùng để lên men lactic: Phải có lượng đường tối thiếu để sau muối hình thành lượng axit lactic – 2% (pH = – 4,5) + Phải tạo điều kiện yếm khí cho vi khuẩn lactic phát triển (thường nén chặt cho nước muối phủ kín rau Muối ăn ngồi tác dụng tạo độ mặn vừa phải cho rau ăn ngon, cịn có tác dụng tạo áp suất thẩm thấu rút lượng nước đường rau cho vi khuẩn lactic sử dụng, đồng thời ức chế phát triển vi khuẩn lên men thối Nhưng lượng muối q nhiều ức chế ln phát triển vi khuẩn lactic + Tạo pH thích hợp cho vi khuẩn lactic (3 – 3,5) cách bổ sung nước dưa cũ cho thêm axit chanh, dấm b Ủ chua thức ăn cho gia súc: - Nguyên tắc: Giống việc muối chua rau - Cơ sở khoa học: Sử dụng vi khuẩn lactic để giữ cho có dùng làm thức ăn chăn nuôi, giữ tuổi sinh học, tức không bị giảm chất lượng dinh dưỡng, ngược lại bổ sung nhiều vitamin vi khuẩn tổng hợp nên - Nguyên liệu: Thân, loại có đủ lượng đường cần thiết tối thiểu như: ngô, khoai, chuối, số họ Đậu - Cách ủ: Nén chặt nguyên liệu vào thùng, chum vại để tạo điều kiện yếm khí (lúc đầu, vi khuẩn có sẵn lá, thân, rễ (hoặc chủ động cấy vào) phát triển điều kiện hiếu khí tạo mơi trường kị khí (vì vi khuẩn sử dụng hết lượng khí ban đầu) cho vi khuẩn lactic phát riển, đồng thời vi khuẩn hiếu khí phân cắt loại protein thành dọng ngắn giúp cho vi khuẩn lactic hấp thụ ủ chua tốt nghĩa tạo được pH < = – 4,5 lượng axits lactic chiếm 40 – 60%, khơng sinh sinh axit butyric - Ưu điểm: Thức ăn ủ tốt giữ – tháng, gia súc thích ăn (mắm chua, nem chua nguyên tắc nhờ trình lên men vi khuẩn lactic) Ứng dụng lên men lactic công nghiệp: - Axit lactic sản xuất từ sữa, đường (rỉ đường), từ tinh bột phải đường hóa trước - Vi sinh vật: Vi khuẩn lactic loại kị khí có nhu cầu dinh dưỡng cao nguồn nitơ vitamin - Vai trò: Gây chua, tạo hương vị thơm ngon cho sản phẩm, chuyển rau dạng chín sinh học nên làm hiệu suất tiêu hóa tăng * Ứng dụng lên men lactic ngành sữa: - Sản xuất sữa chua: + Sữa trùng Paxtơ 82 – 870C sau – 20’ + Làm nguội sữa (mùa hè: 18 – 200C; mùa đông 20 – 220C) + Sữa đưa vào bể có máy khuấy, cho vi khuẩn lactic vào khuấy kĩ đổ vào chai, hộp + Đưa vào phòng ấm 18 – 200C từ – 12h Khi trình lên men lactic mạnh mẽ, lactoza chuyển hóa thành axit lactic, axit làm đông tụ casein sữa + Khi sữa chua đơng lại đưa sang phòng lạnh nhiệt độ – 80C - Sản xuất fomat: + Là lên men propionic, có liên quan tới lên men lactic Vi khuẩn lên men propionic sống phổ biến sữa, thực phẩm có sữa, sống kị khí bắt buộc, phát triển tốt mơi trường pH trung tính Có thể lên men từ đường axit lactic 3C6H12O6  4CH3CH2COOH + 2CH3COOH + 2CO2 + Q CH3CHOHCOOH  3CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + Q Người ta dựa vào chế để lên men fomat Việc sản xuất fomat dựa loạt phản ứng sinh hóa phức tạp quan trọng lên men lactic lên men propionic III Lên men dấm (lên men axetic): Thực chất q trình oxi hóa rượu etilic thành axit axetic nhờ vi khuẩn Vi sinh vật: - Các chủng giống Acetobacter gluconobacter - Đặc điểm: sống hiếu khí bắt buộc, chuyển động nhờ tiên mao bất động Cơ chế: - Nguyên liệu: Rượu loãng bia t0 = 20 – 300C O2 + CH3 – CH2OH CH3 – COOH + H2O Khi dịch khơng có rượu vi khuẩn oxi hóa axit axetic thành CO2 H2O CH3COOH + O2  CO2 + H2O - Điều kiện: + Có oxi (điều kiện tối cần thiết) + Dịch lên men dấm ln phải bảo đảm có 0,3 – 0, 5% rượu + Nhiệt độ thích hợp: 20 – 340C Sản xuất axit axetic: a Phương pháp chậm (phương pháp thủ cơng): - Rượu vang pha lỗng axit hóa axit axetic (2% axit axetic + 4% rượu), thay rượu trắng cồn, bia + Có thể cho thêm chuối chín + Sau vài tuần ta thu dấm Để giữ lâu, cần trùng Paxtơ (lưu ý: Bề mặt dung dịch phải thoáng) b Phương pháp nhanh: - Thùng lên men: + Q trình oxi hóa tiến hành thùng hình trụ cao 2,3 – 6m, đường kính 1,2 – 3m Trên nắp thùng có lỗ lớn để khơng khí để đổ dịch lên men vào Phía thùng có vịi lấy dấm lỗ cho khơng khí vào + Để tăng bề mặt oxi hóa người ta cho vật liệu xốp vỏ bào, than gỗ, lõi ngô, vật liệu cần axit hóa trước (dùng dấm 9% trùng) - Dịch lên men: Được đổ lên sàng chảy từ từ qua vật liệu xốp lượng rượu 0,1 – 0,2% - Thông hơi: Sự thông thực cách tự nhiên nhiệt độ thùng cao bên 10 – 120C - Kết quả: Thu dấm có nồng độ axit axetic khoảng 8% b Phương pháp cấy chìm: - Dịch lên men chuẩn bị phương pháp nhanh, dịch lên men cho vào thùng kín - Sau cấy giống liên tục cung cấp khí vơ trùng - Kết quả: Ở điều kiện 28 – 300C, kéo dài 40h thu axit axetic nồng độ 13% Ứng dụng hoạt động nấm mốc vi khuẩn để làm tương - Bản chất: Dưới tác dụng vi sinh vật, trình làm tương, gồm: + Quá trình phân giải protein nguyên liệu thành axit amin protein hịa tan + Q trình phân giải tinh bột thành đường - Nguyên liệu: Gạo nếp (hoặc ngô) đậu tương 4.1 Cơ chế phản ứng: * Giai đoạn 1: - Protein đậu tác dụng enzim proteaza vi sinh vật tiết ra, thành nhiều sản phẩm trung gian, cuối axit amin Protein phức tạp Axit nucleic Protein đơn giản protein đơn giản + axit nucleic Axit photphoric + pentozơ + bazơ hữu Pepton Poli peptit axit amin - Tinh bột xôi ngô tác dụng enzim amilaza thành glucozơ * Giai đoạn 2: (một phần) tế bào vi sinh vật hấp thu để xây dựng thể Các axit amin (phần lại) bị dezamin NH3 + chất hữu tương ứng (q trình dezamin hóa có hình thành số sản phẩm độc hại, có mùi thối: H2S, NH3 Vì vậy, phải để phân giải dừng giai đoạn giai đoạn diễn không đáng kể) * Giai đoạn 3: Các sản phẩm tiếp tục chuyển hóa tùy loại vi sinh vật điều kiện mơi trường thành sản phẩm vơ hóa hồn tồn hay khơng hồn tồn 4.2 Sản xuất tương thủ cơng (thích hợp khoảng thời gian từ tháng – tháng 10 năm) Gồm giai đoạn: - Làm mốc tương: Đồ xôi  để nguội  rải nong thành lớp mỏng (2 – 2,5cm) vảy nước  Lấy vải phủ lên (ủ nơi râm, kín, tránh nắng, gió), vài ngày sau mốc trắng mọc ngả sang vàng hoa cau (nếu xuất nấm mốc đen, đỏ, xanh khơng tốt) Khi ta bóp mốc cho tơi ủ thêm ngày - Muối mốc (hãm): Bóp mốc cho tơi để loại bỏ bào tử cho vào ang sành lượt mốc, lượt muối  đổ nước sâm sấp  Trộn đều, hàng ngày phơi nắng - Làm nước đỗ: Rang đỗ  xay  cho vào chum vại đổ nước đun sôi để nguội vào ngâm khoảng ngày - Ngả tương: Trộn nước sôi nước đỗ, cho thêm mốc muối cho đủ tỉ lệ phối hợp  Múc rá, sát nhỏ cho chảy vào chum  Phơi nắng, sau – 10 ngày ăn Khi tương chín nên để vào chỗ mát Sản xuất nước mắm: Quy trình sản xuất nước mắm cổ truyền gồm tác dụng phân giải protein cá enzim, vi sinh vật có sẵn ruột cá có tác dụng lên men tạo hương số nhóm vi sinh vật nước mắm - Cá muối phối trộn ủ – 12 tháng (gọi chượp) - Chượp chín đem chắt lọc (hoặc nấu lọc) ta nước mắm - Ngày nay, để rút ngắn thời gian sản xuất người ta dùng q trình lên men khơng muối, chống thối cách thủy phân 55 – 650C, bổ sung enzim vi khuẩn, nấm sợi, từ thực vật (chồi dừa, dừa) Thủy phân xong cho muối tiếp tục lên men phụ để tạo hương cho mắm B HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP VẬN DỤNG I Câu hỏi tập có đáp án: Câu Khi sản xuất tương theo phương pháp thủ công truyền thống, cần lưu ý điều để tránh gây hại sức khỏe cho người sử dụng? Trả lời Cần lưu ý: Giai đoạn làm mốc tương Sau mốc tương ngả sang màu vàng hoa hòe, già đến màu vàng xanh tốt (chủng nấm Aspergillus orizae) Nếu nấm mốc có màu đen, đỏ xanh khơng tốt (các chủng nấm có chứa chất gây ung thư) Câu Sự khác lên men lăctic đồng hình lên men rượu Trả lời Chỉ tiêu so sánh Lên men rượu Lên men lactic đồng hình VSV gây lên men Nấm men rượu Vi khuẩn lăctic đồng hình Enzym xúc tác -Giai đoạn đầu : - Lactacdehydrogennaza Đecacboxilaza - Giai đoạn cuối : Alcoldehydrogenaza - Axetaldêhit - Axit pyruvic Sản phẩm đặc trưng Etanol Axit lactic Bọt khí CO2 Khơng có Thời gian lên men Vài ngày Nhanh ( vài giờ) Chất nhận hydro từ NAD khử Câu Để sản xuất loại prôtêin làm thức ăn chăn nuôi, người ta nuôi nấm men thùng với điều kiện: độ pH phù hợp, nhiệt độ thích hợp, đầy đủ chất dinh dưỡng thổi khí liên tục Sau ngày lấy ra, ly tâm, thu sinh khối, làm khô đóng gói Đây có phải q trình lên men khơng? Tại sao? Trả lời - Vì lên men hơ hấp kỵ khí, chất nhận điện tử cuối chất hữu Khi khơng có ơxi, nấm men tiến hành lên men, tạo cồn êtilic - Trong trường hợp trên, có ơxi (thổi khí) chúng sinh trưởng cho sinh khối mà không lên men Do q trình khơng phải lên men Câu a.Trình bày cách làm giấm ăn? VSV tham gia vào qúa trình này? Hình dạng kiểu hơ hấp Vi sinh vật đó? b Nếu lấy giọt dịch giấm đặt lên phiến kính bổ sung giọt H2O2 điều xảy ra? Giải thích? Trả lời a Cách làm giấm ăn: - Đổ bia (30 ml) rượu etanol pha lỗng (3 – 4%) vào bình tam giác 250 ml - Có thể cho lát chuối mỏng, ml axit axetic - Bịt vải màn, để nơi ấm 28 – 30oC – ngày có giấm ăn * VK axetic: - Hình dạng: Hình que, dính với thành chuỗi - Kiểu hơ hấp: Hiếu khí bắt buộc b Có tượng sủi bọt: Vì: Trong dịch giấm có vi khuẩn axetic vi khuẩn hiếu khí, có enzim catalaza để phân giải H2O2 Khi nhỏ H2O2 vào dịch giấm thì: catalaza H2O2 H2O + O2 Câu Tại sản xuất bánh mì vi sinh vật lên men rượu sử dụng sinh vật lên men lactic khơng? Trả lời - Vi sinh vật lên men rượu giải phóng CO2 làm nở bánh mì - Vi sinh vật lên men lactic khơng giải phóng CO2 Câu Trong phịng thí nghiệm, làm để nhanh chóng phân biệt hai q trình lên men lactic đồng hình lên men lactic dị hình? Trả lời - Lên men lactic đồng hình khơng tạo CO2 Lên men lactic dị hình tạo CO2 - Dùng phương pháp thu phát CO2 để phân biệt hai loại lên men Câu Có người cho lớp váng trắng bề mặt dung dịch nước muối dưa cà thể dấu hiệu dưa đến độ ngon Em có đồng ý với ý kiến khơng? Giải thích Trả lời Sai Khi muối dưa lâu ngày, nồng độ axit lactic cao (pH giảm) gây ức chế vi khuẩn lactic Khi số nấm men, nấm mốc phát triển (tạo váng trắng) oxi hóa axit lactic thành CO2 H2O làm giảm đáng kể nồng độ axit lactic (pH tăng) vi khuẩn lên men thối có điều kiện phát triển  dưa bị khú (hỏng) Câu Một cốc rượu nhạt (khoảng 5-6% độ etanol) bia, cho thêm chuối, đậy cốc vải màn, để nơi ấm, sau vài ngày có váng trắng phủ bề mặt môi trường Rượu biến thành giấm - Hãy điền hợp chất hình thành vào sơ đồ sau: CH3CH2OH + O2 ………………… + H2O + Q - Váng trắng vi sinh vật tạo ra? Ở đáy cốc có loại vi sinh vật không? Tại sao? - Nhỏ giọt nuôi cấy vi sinh vật lên lam kính nhỏ bổ sung giọt H2O2 vào giọt thấy tượng gì? - Nếu để cốc giấm với váng trắng lâu độ chua giấm nào? Tại sao? Trả lời Chất tạo thành giấm (axit axetic) CH3CH2OH + O2  CH3COOH + H2O + Q - Váng trắng đám vi khuẩn axit axetic liên kết với tạo Ở đáy cốc khơng có loại vi khuẩn , chúng Vi Sinh Vật hiếu khí bắt buộc - Khi nhỏ giọt H2O2 vào giọt nuôi cấy vi khuẩn axit axetic thấy bọt nhỏ li ti hình thành O2 (dưới tác dụng catalaza, H2O2 phân hủy thành H2O O2) - Khi để giấm lâu ngày độ chua giấm giảm vi khuẩn axetobacter có khả tiếp tục biến giấm thành CO2 H2O làm pH tăng lên, giấm dần độ chua II Câu hỏi tập tự luyện: Câu hỏi tập: Câu Một lồi nấm dị hóa gluco tạo ATP theo cách: Hiếu khí: C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O Kị khí: C6H12O6 → C2H5OH + CO2 Loại nấm nuôi cấy môi trường chứa glucô Một nửa lượng lượng ATP tạo hô hấp kị khí a Tỷ lệ tốc độ dị hóa glucơ theo kiểu hơ hấp hiếu khí kị khí bao nhiêu? b Lượng oxygen tiêu thụ chờ đợi ( số mol O2/ mol glucô tiêu thụ)? Câu Hãy viết hợp chất X hình thành vào sơ đồ làm sữa chua: VK lắc tic - Glucozo X + lượng - Vì làm sữa chua cần giữ vài nhiệt độ cao (40 oC – 50oC)? - Khi sữa chua đơng lại phải đưa vào phịng máy lạnh (6 oC - oC) Tại sao? - Sữa chua có lợi ích gì? Câu Nêu cơng dụng tác hại nấm sợi thực tiễn sản xuất đời sống? Câu Chất lượng vang sản xuất theo phương pháp truyền thống khơng ổn định dễ bị tạp nhiễm, hiệu suất sinh rượu không cao Theo em, khắc phục nhược điểm cách mà giữ hương vị đặc trưng loại vang? Câu Rượu nhẹ (hoặc bia) để lâu có váng trắng vị chua gắt, để lâu có mùi thối ủng Hãy giải thích tượng Câu a Viết sơ đồ trình lên men rượu lên men axit lactic, thể chất nhận điện tử cuối chất hữu nội sinh b Tại sữa chua thực phẩm ưa thích nhiều người? Giải thích thay đổi trạng thái, hương vị sữa trình lên men axit lactic Câu Hệ vi sinh vật muối chua rau thay đổi theo thời gian nào? Câu Cho dòng vi khuẩn lắctíc đồng hình vào bình A, dịng vi khuẩn lắc tíc dị hình vào bình B (bình A, B chứa dung dịch Glucôzơ) a Nhận xét kết bình b Khi ứng dụng lên men lactic muối dưa rau quả, học sinh nhận xét sau: - Vi khuẩn lactic phá vỡ tế bào làm cho rau tóp lại - Các loại rau muối dưa - Muối dưa để lâu ngon - Muối rau phải cho lượng muối để diệt vi khuẩn lên men thối (lượng muối từ 4-6% khối lượng khô rau) Nhận xét hay sai? Hãy giải thích? Hướng dẫn trả lời: Câu a Năng lượng thu phân giải mol gluco theo đường là: Hơ hấp hiếu khí: C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O + 38 ATP Hô hấp kị khí: C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + ATP Theo giả thiết nửa lượng ATP tạo hơ hấp kị khí nên tỷ lệ tốc độ dị hóa gluco theo kiểu hiếu khí kị khí là: 38/2 = 19 (lần) b.Lượng oxygen tiêu thụ : mol Tổng số mol gluco tiêu thụ là: mol + 19mol = 20mol Lượng oxygen tiêu thụ chờ đợi tổng số mol gluco tiêu thụ là: 6: (1+ 19) = 3/10 = 0,3 ( mol O2/ mol gluco) Câu - X: 2CH3CHOHCOOH - Vì: Để tạo điều kiện cho vài nhóm vi khuẩn lactic phát triển, tạo đông tụ sữa, mặt khác để hạn chế phát triển vi khuẩn gây thối - Vì: Nếu để sữa chua phịng ấm hình thành bọt khí làm vỡ cục sữa chua làm cho cục tách khỏi phần nước (vữa) làm hạn chế trình lên men lactic - Lợi ích sữa chua: + Đối với người, sữa chua đồ uống giàu chất dinh dưỡng + Giúp cho việc ổn định hệ vi sinhn vật có lợi đường ruột Câu * Công dụng nấm sợi: - Ứng dụng công nghiệp dược phẩm sản xuất thuốc kháng sinh (VD: Peenixilin), loại vi ta - Trong cơng nghiệp hóa chất cơng nghiệp thực phẩm (VD: Sản xuất phomat, axit citric… ) - Là nguồn sinh khối rẻ tiền làm thức ăn bổ sung protein, vi ta cho người gia súc - Sản xuất tương, nước chấm, … * Tác hại nấm sợi: - Nấm sợi kí sinh gây bệnh khó chữa người, gia súc, trồng VD: + Ở người: Bệnh hắc lào, lang ben, nấm tóc… + Ở lúa: Bệnh đạo ôn, mốc sương, khô vằn… Câu - Cách khắc phục: + Hạn chế vi sinh vật có dịch nhiệt (khử trùng Pastơ), sunfit hóa mơi trường, sau cấy chủng nấm men khiết + Để giữ hương vị đặc tính dịch tốt tìm cách phân lập tuyển chọn chủng nấm men từ dịch (phương pháp có ưu điểm lên men kiệt đường Nâng cao hiệu suất sinh rượu, giảm thời gian lên men, vang có vị thơm ngon đặc trưng, lắng nhanh nên chất lượng vang ổn định) Câu Rượu nhẹ bia để lâu dễ bị chuyển hóa thành axit axetic tạo thành nên có vị chua để lâu axit axetic bị oxi hóa tạo thành CO2 nước làm dấm bị nhạt dần Câu a Vẽ sơ đồ - Q trình lên men rượu: C6H12O6 (Glucơzơ) NAD+ 2CH3COCOOH (Axit piruvic) NADH CO2 2CH3CHO (Axêtalđêhyt) C2H5OH (Rượu etylic) - Quá trình lên men axit lactic C6H12O6 (Glucôzơ) NAD+ NADH 2CH3COCOOH (Axit piruvic) CH3 CHOHCOOH (Axit lactic) b Vì sữa chua loại thực phẩm bổ dưỡng: - Có hương vị thơm ngon tự nhiên - Dễ tiêu, bổ dưỡng chứa đường đơn, vitamin, axit amin * Giải thích thay đổi trạng thái, hương vị sữa trình lên men: - Vi khuẩn lactic biến đường sữa thành axit lăctic làm giảm độ pH với lượng nhiệt sinh -> Sữa chua có vị thấp so với sữa nguyên liệu, vị chua tăng lên dạng đông tụ - Các sản phẩm phụ este, axit hữu làm cho sữa có hương thơm Câu - Ban đầu vi khuẩn lactic vi khuẩn gây thối phát triển Vi khuẩn lactic lên men axit lactic làm giảm độ pH dung dịch, ức chế hoạt động vi khuẩn thối - Dưa chua dần lên, độ pH tiếp tục giảm, ức chế hoạt động vi khuẩn lactic - Nấm men phát triển sinh trưởng mơi trường có độ pH thấp -> xuất lớp váng trắng Nấm men ơxi hóa axit lactic thành CO2 nước làm dưa giảm dần độ chua - Vi khuẩn gây thối lại bắt đầu phát triển làm cho dưa bị hỏng Câu a - Bình A có q trình lên men lactic đồng hình trình lên men đơn giản, tạo thành axit lactic, khơng có CO2 - Bình B có q trình lên men lactic dị hình trình lên men phức tạp, ngồi tạo axit lactic cịn có rượu etylic, axit axetic, CO2 b Giải thích - Sai: VK lactic không phá hoại tế bào chất nguyên sinh rau mà có tác dụng chuyển glucơzơ dung dịch muối rau thành axit lactic - Sai: Các loại rau dùng để lên men lactic phải có lượng đường tối thiểu để sau muối hình thành lượng axit lactic 1-2% (độ pH=4-4.5%) - Sai: Khi để lâu dưa chua vi khuẩn lactic bị ức chế Nấm men, nấm sợi phát triển làm giảm chua -> vi khuẩn thối phát triển làm hỏng dưa - Sai: Muối có tác dụng tạo áp suất thẩm thấu, rút lượng nước đường rau dung dịch cho vi khuẩn lactic sử dụng, đồng thời ức chế phát triển vi khuẩn lên men thối Phần III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN: Chuyên đề đề cập đến kiến thức chuyên sâu “Các trình lên men truyền thống ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm”, là: - Q trình lên men rượu (lên men etylic) sử dụng trình lên men rượu công nghiệp sản xuất cồn, rượu, bia… - Q trình lên men lắc tíc sử dụng q trình lên men lactic cơng nghiệp sản xuất axit lactic - Quá trình lên men axetic sử dụng q trình lên men lactic cơng nghiệp sản xuất axit axetic Sưu tầm hệ thống câu hỏi hướng dẫn cách trả lời câu hỏi, nhằm củng cố kiến thức nâng cao để rèn luyện kĩ tư kĩ vận dụng kiến thức giải vấn đề có liên quan cho học sinh II KIẾN NGHỊ Chuyên đề phần tài liệu Vi sinh soạn thảo sử dụng trình hướng dẫn học sinh nhóm chuyên Đội tuyển HSG cấp Mặc dù vậy, chuyên đề hẳn có điểm cịn hạn chế mà thân tơi chưa nhận Vì vậy, mong nhận góp ý chân thành bạn đồng nghiệp em học sinh để chuyên đề hoàn chỉnh thực tài liệu phù hợp cho công tác giảng dạy giáo viên, hữu ích với việc ơn luyện học sinh Xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Sinh học 10 nâng cao – NXB Giáo Dục – Vũ Văn Vụ (tổng chủ biên) Sách giáo khoa Sinh học 10 – NXB Giáo Dục – Nguyễn Thành Đạt (tổng chủ biên) Chuyên đề bồi dưỡng HSG THPT tập – NXB Giáo Dục – Vũ Đức Lưu (chủ biên) Chuyên đề bồi dưỡng HSG Sinh học THPT – NXB Giáo Dục – Phạm Văn Ty Campbell – Reece – NXB Giáo Dục – tái lần thứ tám Đề thi HSG cấp  ... rượu (lên men etylic) sử dụng trình lên men rượu cơng nghiệp sản xuất cồn, rượu, bia… - Q trình lên men lắc tíc sử dụng q trình lên men lactic công nghiệp sản xuất axit lactic - Quá trình lên men. .. biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm, bảo vệ môi trường Đặc biệt trình lên men truyền thống ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Bởi phạm vi chuyên đề này, đề cập đến vấn đề ? ?Các trình lên men truyền thống. .. khuẩn lên men thối Phần III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN: Chuyên đề đề cập đến kiến thức chuyên sâu ? ?Các trình lên men truyền thống ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm? ??, là: - Q trình lên men rượu