Sản xuất sinh khối nấm men bánh mì

Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Mục lục Phụ lục trang Lời mở đầu trang I) Nguyên liệu sản xuất sinh khối nấm men bánh mì : trang A Vi sinh vật: B Rỉ đường : C Các chất dinh dưỡng bổ sung: II) Qui trình cơng nghệ : 1.Qui trinh tổng quát ni cấy nấm men: Sơ đồ khối qui trinh sản xuất nấm men: Thuyết minh qui trinh: trang trang trang trang 10 trang 10 trang 11 trang 12 III) Sản phẩm : trang 28 IV) Thành tựu công nghệ : trang 32 Tài liệu tham khảo trang 32 Phụ lục bảng hình Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Các bảng số liệu : Bảng : Ảnh hưởng NaCl lên thành phần bánh mì: Bảng : Ảnh hưởng số chất lên tăng trưởng tế bào nấm men: Bảng : Thành phần rỉ đường từ mía củ cải đường có chứa 75% chất khô: Bảng : Thành phần nguyên tố nấm men rỉ đường củ cải: Bảng : Xử lí rỉ đường nhiễm vi sinh vật, loại màu chất độc hạ: 13 Bảng : Thành phần nguyên tố nấm men rỉ đường củ cải: 14 Bảng : Ảnh hưởng số chất hóa học lên tăng trưởng tế bào nấm men: Bảng : Các bước nhân giống: 15 18 Bảng : Thành phần hóa học nấm men: 28 Các hình minh họa : Hinh 1: Nấm men Saccharomyces.cerevisea: Hinh : Quy trình tổng qt ni cấy nấm men: 10 Hinh : Sơ đồ khối quy trình sản xuất nấm men bánh mì: 11 Hinh : Thiết bị trùng mỏng: 16 Hinh : Độ thị biểu diễn đường cong sinh trưởng nấm men : 19 Hinh : Thiết bị lên men : 23 Hinh : Máy ly tâm: 25 Hinh : Máy lọc thùng quay: 26 Hinh : Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa hoạt động tuần hồn: 27 Hinh 10: Hình dạng sản phẩm: 29 Hinh 11: Các sản phẩm men khơ tập đồn Lesaffre: 30 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi LỜI MỞ ĐẦU Ngày 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 đa dạng hơn, dinh dưỡng tiện lợi hơn.Sản phẩm cơng nghệ lên men canh trường sau lên men không chiết tách (sữa chua), canh trường sau lên men chiết tách sinh khối(bia, rượu vang…), sản phẩm trao đổi chất (thạch dừa), sinh khối vi sinh vật Bài báo cáo sản phẩm cuối :thu sinh khối nấm men bánh mì Bánh mì thực phẩm truyền thống, có từ lâu đời, thực phẩm nước phương Tây Cơng nghệ sản xuất bánh mì ban đầu ngẫu nhiên người ta phát bột mì để lâu điều kiện định đó, nướng lên có mùi thơm phồng lên đẹp Dần dần người khám phá nguyên nhân diện loài sinh vật nhỏ bé, nấm men Cơng nghệ ni men bánh mì thu sinh khối phát triển ngày hồn thiện mặt cơng nghệ Bài báo cáo chúng em tìm hiểu quy trình ni nấm men bánh mì thu sinh khối Tuy nhiên kiến thức có giới hạn, chúng em cố gắng hết sức, không rập khuôn theo tài liệu cũ, nhiều thiếu sót hiểu biết chưa tới Nhóm báo cáo chúng em mong tiếp tục nhận hướng dẫn bảo thêm thầy cô Cuối chúng em xin cảm ơn cô, thời gian qua xây dựng cho chúng em tảng công nghệ lên men, hôm nay, thầy lại hướng dẫn chúng em sâu đề tài cụ thể Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng năm 2009 Nhóm báo cáo I) Nguyên liệu sản xuất sinh khối nấm men bánh mì : A Vi sinh vật : 1.Giới thiệu : Sản xuất sinh khới nấm men bánh mi a) Đặc điểm hình thái cấu tạo: Saccharomyeces có nguồn gớc từ tiếng Hy Lạp có nghĩa “Men đường” Cerevisiae từ gớc Latinh có nghĩa “Bia” Ngồi ra, Saccharomyces cerevisiae gọi cái tên khác như:  Men ale  Men nảy chồi  :  Hình 1: Nấm men Saccharomyces.cerevisea Để sản xuất men bánh mi người ta gần sử dụng các loài Saccharomyces cerevisiae Đó phải các lồi rất bền nhiệt, sinh sản nhanh đồng thời kéo dài hoạt tính enzym minh nhiệt độ cao Cũng có nhiều nghiên cứu tim cách sử dụng các giống Torula, Candida Oospora để sản xuất men bánh mi, vi khác với lồi Sacchoromyces cerevisiae đồng hóa đường hexose, các giớng nấm men sử dụng pentose Nhưng người ta chưa thành công việc sử dụng các giống để sản xuất men bánh mi quy mô công nghiệp Đối với các lọai bột nhão chứa nhiều đường mỡ song lại nước, dùng các chủng nấm men ưa thẩm thấu các lai Saccharomyces cerevisiae với các chủng hoang dại để thay bột nở hóa học Men bánh mi các sở sản xuất dùng thuộc giống Saccharomyces loài cerevisiae, lớp Ascomycetes, ngành nấm Là tế bào hinh cầu hay hinh trứng, có kích thước nhỏ từ 5-6 đến 10-14 mm, sinh sản cách tạo chồi tạo bào tử Saccharomyces cerevisiae có khả sử dụng đường glucose, galactose, saccharose, raffinose, maltose, rượu ethanol, glycerin nguồn cacbon, sử dụng axit amin muối amon nguồn nitơ b) Dinh dưỡng đường chuyển đổi vật chất tế bào nấm men : Hiện người ta nhận thấy quá trinh dinh dưỡng nấm men gồm giai đoạn : - Chất dinh dưỡng qua màng tế bào chất vào tế bào - Chuỗi các phản ứng hóa học, biến đổi chất dinh dưỡng để tổng hợp chất liệu cho tế bào Môi trường dinh dưỡng chứa thành phần có áp suất thẩm thấu khác Các chất khơng tích điện đường saccharose, rượu, axit hữu cơ, amino axit xâm nhập qua màng tế bào cách khuếch tán hay vận chuyển chủ đông, khác nồng độ các chất tế bào môi trường Các chất điện tích dung dịch ḿi KCl, Mg, Ca, các kim loại khác vào tế bào thụ động theo thang nồng độ hay vận đông ngược lại thang nồng độ (vận chuyển hoạt động) Ngoài nguồn hydrat cacbon nguồn nitơ vô hữu cơ, nấm men cịn sử dụng các ngun tớ vi lượng K, Na, Mg, Ca có vai trị quan trọng dinh dưỡng nấm men Riêng ion natri (Na+) có ý nghĩa quan trọng tăng trưởng tế bào nấm men Ion Natri thành phần nhất di chuyển vào tế bào chế: thụ động hoạt động Sản xuất sinh khới nấm men bánh mi xâm nhập vào tế bào nấm men, mang theo saccharose, amino axit, khơng có chêch lệch nồng độ các chất tế bào môi trường Kết thí nghiệm cho thấy: thêm NaCl vào môi trường từ - 1,5%, dẫn đến quá trinh tổng hợp hoạt động tăng, gia tăng hoạt tính sinh sản nấm men hiệu suất thành phẩm cao hơn, phẩm chất thành phẩm cải tiến, đồng thời hạn chế phát triển nấm men lạ Bảng 1: Ảnh hưởng NaCl lên thành phần bánh mì PHƯƠNG PHÁP Thành phần tế bào Chất lượng nấm men NI Chất khơ Độ ẩm Hoạt lực làm Tính nhạy cảm dậy bột thẩm thấu Không thêm NaCl 34,7 65,3 60-75 5-20 Có thêm NaCl 40,0 60.0 45-55 0-6 Chất dinh dưỡng sau vào tế bào nấm men biến đổi theo hai đường sau, tùy điều kiện môi trường phương pháp nuôi cấy : C6H12O6 CH3-CO-COOH + 4H2 đường glucose CH3CH2OH + CO2 (1) 6H2O + 6CO2 (2) đường (1) chủ yếu tạo cồn Theo quan điểm lượng quá trinh kinh tế vi cịn nhiều lượng rượu, đường (2) tạo các thành phần chủ yếu tế bào Từ thành phần khối lượng tế bào gia tăng đến giới hạn nhất định, sau tế bào bắt đầu nảy chồi Vách tế bào mềm đi, chất nguyên sinh tế bào chui qua vách này, bắt đầu hinh thành vách cho túi sinh chất Chồi tăng kích thước tách khỏi tế bào mẹ Tùy chủng điều kiện nuôi quá trinh thường mất từ đến 30 phút Cho đến chưa rõ có tế bào sinh từ tế bào mẹ c) Đặc tính nấm men dùng sản xuất: Trong sản xuất nấm men bánh mi Châu Âu người ta sử dụng loại nấm men để làm nở bánh : Dạng nấm men nhão (paste) Dạng nấm men khô  Nấm men dạng paste (còn gọi nấm men paste) Nấm men paste nấm men thu sau ly tâm men lỏng Nấm men paste thường có độ ẩm khoảng 70-75% Nấm men paste thường có hoạt lực làm nở bánh nấm men lỏng quá trinh ly tâm thời gian kéo dài, nhiều tế bào nấm men bị chết Nếu bảo quản lạnh - 0C, ta sử dụng nấm men paste khoảng 10 ngày Như chuyển từ nấm men lỏng sang nấm men paste ta kéo dài thời gian sử dụng vận chuyển Ở nhiều nước,nhiều sở sản xuất nấm men bánh mi sử dụng nấm men dạng paste Ở Việt Nam các sở sản xuất bánh mi thường sử dụng nấm men dạng paste Liều lượng sử dụng khoảng 1-5%(tính theo khới lượng men khối lượng dịch lên men), tùy theo chất lượng nấm men  Nấm men khô Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Nấm men khô sản xuất từ nấm men dạng paste Người ta sấy nấm men paste nhiệt độ < 400C sử dụng phương pháp sấy thăng hoa Nấm men khô thường có lực nở khơng cao có ưu điểm rất lớn thời gian sử dụng rất lâu dễ dàng vận chuyển Bảng 2: Ảnh hưởng số chất lên tăng trưởng tế bào nấm men CHẤT Nồng độ làm nấm men Nồng độ làm nấm men chậm hay ngừng phát chết (%) triển (%) 0,0025 0,002 0,0005 0,004 0,001 0,09 0,1 0,02 0,17 3,0 0,001 0,34 0,39 1,3 0,30 2,0 0,14 0,72 12 25 Sunphurơ( SO2) Natrifluo Axit nitric Formalin Karamen Axit acetic Axit formic Axit oxalic Axit sunphuric Axit photphoric Axit clohydric Ethanol 2.Tiêu chuẩn chọn giống: a) Trong công nghiệp tuyển chọn chủng nấm men phải đảm bảo đặc tính sau :  Không sinh độc tố  Khả sinh sản nhanh, cho suất cao quá trinh lên men  Khả lên men các nguồn đường glucose, fructose, maltose, saccharose  Có khả nở bột tớt, làm khới bột nhào nhẹ xớp  Dễ hồ với nước  Có đặt tính sinh hoá ổn định độ bền vững tớt (khó bị tự phân)  Bền nhiệt, kéo dài hoạt tính enzyme nhiệt độ cao  Dễ tách sinh khối dễ bẻ gãy sau ép b) Đặc điểm nấm men chịu q trình làm khơ : Do sản xuất men khô nên nấm men sử dụng cần có thêm các đặc điểm sau :  Lượng Trehalose tế bào cao : Trehalose nguồn chất dự trữ cho tế bào Những nghiên cứu vai trò hydratcacbon cho thấy : Trehalose chất giàu lượng cho các quá trinh nội bào, mà tác nhân điều chỉnh áp suất nội bào, qua làm tăng hoạt tính sinh tổng hợp Trehalose disaccharide glucose, sản sinh nhiều lượng bị phân cắt so với tinh bột Hợp chất giúp tế bào sinh vật chịu điều kiện thiếu nước, theo quan niệm số nhà khoa học cho thay chức nước.Trehalose có tơm, trùng Khi thiếu nước, thể sinh vật tự động tổng hợp trehalose từ glucose Phân tích hóa học cho thấy lượng Trehalose men ép từ 2.1 - 4.9 % lượng men khơ có từ 7.6 - 8.1 % Để có nấm men chứa nhiều Trehalose dùng sớ phương pháp sau : - Tăng áp suất thẩm thấu môi trường - Giảm cường độ thơng khí Sản x́t sinh khối nấm men bánh mi - Không cung cấp nguồn hydratcacbon - vào giai đoạn cuối quá trinh sản xuất  Lượng saccharose nội bào : số quan trọng xác định men thích hợp để làm men khơ Trong quá trinh hơ hấp hiếu khí, đường nội bào chuyển hóa thành CO H2O Do tính lượng saccharose nội bào nhờ sớ lượng khí CO phóng thích Thể tích CO2 tương ứng với lượng saccharose nội bào thích hợp cho men làm khơ >20ml CO2/giờ  Tính nhạy cảm thẩm thấu: thể chênh lệch thời gian làm dậy bột nấm men bột khơng có NaCl bột có 3.35 % NaCl Sự khác khơng quá 10 phút, chọn nấm men bền vững để làm khô  Khả tạo bào tử : chủng thích hợp để làm nấm men khơ có khả tạo bào tử thấp < 40% B Rỉ đường:  Yêu cầu chất lượng rỉ đường: Hiện rỉ đường xem sản phẩm phụ nhà máy đường thường dùng làm chất cho nhiều dạng lên men, vi giá thành rẻ rỉ đường ngồi Saccharose cịn có nhiều hợp chất khác chất khoáng, hợp chất hữu cơ, vitamin có giá trị cao cho quá trinh lên men Thành phần rỉ đường nhà máy, vùng không giống nhau, tùy thuộc vào giớng mía hay củ cải đường, loại đất trồng, tinh trạng bón phân, điều kiện khí hậu mọc, điều kiện xử lý sau thu hoạch Bảng : Thành phần rỉ đường từ mía củ cải đường có chứa 75% chất khơ THÀNH PHẦN Rỉ đường củ cải Rỉ đường mía Sản x́t sinh khới nấm men bánh mi Đường tổng số (%) Chất hữu đường (%) Protein ( N6.25) Kali (%) Ca(%) Mg(%) P(%) Biotin(mg/kg) Pantothenic axit (mg/kg) Inositol(mg/kg) Thiamin(mg/kg) 48-52 48-56 12-17 6-10 2-7 0,1-0,5 0,09 0.02-0,07 0,02-0,15 50-110 5000-8000 1,3 9-12 2-4 1,5-5 0,4-0,8 0,06 0,6-2 1-3 15-55 2500-6000 1,8 Trong đa số trường hợp rỉ đường củ cải cần trung hòa CaCO đủ rỉ đường mía phải làm axit, sau trung hòa lọc thường lọai màu than Bảng cho thấy rỉ đường không bổ sung bị thiếu nitơ photpho cần thiết cho sinh trưởng nấm men bánh mi Bảng : Thành phần nguyên tố nấm men rỉ đường củ cải 100g rỉ đường củ cải hàm lượng 50% saccaroza chứa trung binh : C N P K Mg 33g 1,5-2g 0,03g 6g 0,025g 100g men ép (27% chất khô) chứa trung binh : 12,3g 2,3g 0,28g 0,54g 0,03g Ca 0,3g 0,01g Các hợp chất chứa nitơ rỉ đường nấm men sử dụng tới 30% - 40% Các hợp chất chủ yếu bao gồm betain, axit asparaginic, axit glutamic, leucin, isoleucin, tirosine các ḿi nitrat Trong sớ có betain khơng nấm men sử dụng Để thay người ta dùng các nguồn nitơ vô nước amoniac (chứa 18% - 23% hàm lượng nitơ), sulfat amon (chứa 20% - 21% hàm lượng nitơ) các muối photphat amon, các muối nitrat ure Tuy nhiên trường hợp lượng biotin dịch lên men phải tăng cường vi enzym phân giải ure nấm men, ure amidoliase, địi hỏi lượng lớn biotin Photpho bổ sung dạng, loại ḿi thích hợp dạng axit orthophotphoric Như thấy bảng 4, hàm lượng K rỉ đường đủ cao để thỏa mãn nhu cầu nấm men Đối với canxi các nguyên tố vết (trừ kẽm), song với magie thi không, nguyên tố cần phải bổ sung dạng muối sulfat Biotin cần bổ sung trường hợp dùng rỉ đường củ cải Cũng dùng chất biotin desthiobiotin để bổ sung, chất rẻ nấm men chuyển hóa thành biotin Trong số trường hợp cần bổ sung sớ vitamin khác, tiamin chất có tiềm kích thích khả làm nở bột mi nấm men Vi ngày rỉ đường qua các kỹ thuật sản x́t khơng cịn chứa các chất sinh trưởng cho nấm men nên việc bổ sung các chất sinh trưởng vào chất lên men cần thiết Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Điểm đáng ý rỉ đường mía có lượng biotin nhiều gấp 20 lần so với rỉ đường củ cải đáp ứng nhu cầu biotin nấm men (160 - 200 mg/1 tấn rỉ đường) Ngồi thành phần có ích cho tăng trưởng nấm men, rỉ đường cịn chứa nhiều chất có hại Những chất phần lớn hinh thành quá trinh kết tinh đường hay quá trinh bảo quản rỉ đường, chằng hạn : canxi (Ca), sulfurơ (SO 2) dùng để làm nước mía lại, hydroxylmethyl furfural hinh thành quá trinh nấu, kết tinh đường Đồng thời, lượng chất khơ rỉ đường 75% độ pH nhỏ 7, rỉ đường rất dễ bị nhiễm vi sinh vật C Các chất dinh dưỡng bổ sung:  Sulfat amon (NH4)2SO4 : nguồn đạm cho tế bào nấm men, chứa nhất 21% nitơ, độ ẩm không quá 1,5% Vi sulfat amon thường sản x́t từ axit sulfuric cịn lẫn FeS FeSO độc đối với tế bào nấm men Có thể xử lí cách để sulfat amon ngồi khơng khí đến khơ, trước cho vào hệ thống lên men thi pha thành dạng dung dịch  Dung dịch amoniac : dùng để chỉnh độ pH nguồn đạm cho nấm men, có chứa 25% nitơ  Axit photphoric : nguồn photpho, nồng độ khơng 70% thay DAP  DAP : có chứa P2O5 50,5%  MgSO4 loại kỹ thuật, dễ tan nước, lượng MgO < 16,3%, arcenic khơng 0,0003%  H2SO4  Hóa chất chớng nhiễm : clorua canxi, NaOH (xút kỹ thuật) từ 0,5-1% để chống nhiễm thiết bị đường ống  Nước sản xuất : Để nuôi nấm men cần loại nước mềm mềm trung binh (1 cứng tương ứng với 10mg CaO/1 lít) có độ cứng từ 4-8 8-120, nước sạch, trong, không màu, không mùi, hàm lượng các muối sau (không mg / lít) Cl- = 0.5, SO42- = 80, As = 0.05, Pb = 0.1, Zn = 5, Cu = 3, FeO = 3, hàm lượng vi sinh vật không 20 vi khuẩn E.coli/ lít  Dầu phá bọt : Có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt dung dịch, áp suất khí cacbonic (CO2) làm vỡ tung bọt thoát ngồi Có thể dùng axit oleic hay dầu lạc, dầu cám, dầu thầu dầu, nồng độ từ 0,005 - 0,01% so với dung dịch cần phá bọt  Khơng khí : Lượng khơng khí dùng các sở nấm men chứa sớ lượng vi sinh vật đáng kể (đến vài ngàn/1m 3) Luồng khí cần qua lọc trước dùng để sản x́t II) Qui trình cơng nghệ : 1) Quy trình tổng quát nuôi cấy nấm men : Sản x́t sinh khới nấm men bánh mi Hình : Quy trinh tổng quát nuôi cấy nấm men 2) Sơ đồ khối quy trình sản xuất sinh khối nấm men bánh mì: 10 Sản x́t sinh khới nấm men bánh mi Bảng : Các bước nhân giống 3.5).Lên men: Mục đích : khai thác Các yếu tố ảnh hưởng : Môi trường lên men không khác nhiều so với môi trường nuôi cấy quá trinh nhân giống Tuy nhiên, thành phần môi trường phải tuyệt đối ổn định để chất lượng nấm men đồng tất các mẻ nuôi suốt quá trinh sản xuất môi trường nuôi cấy phải vô trùng a Lượng đường môi trường lên men : Lượng đường môi trường khoảng 4-5% , không nên nhiều khơng nên Nếu lượng đường cao vừa lãng phí vừa tạo sản phẩm trao đổi chất khác, gấy ức chế ngược đến quá trinh tạo sinh khối Nếu lượng đường quá nhỏ không đủ nguồn cacbon cần thiết cho tạo thành sinh khối Nồng độ đường nhân tố quy định sinh trưởng tốc độ lên men nấm men Sinh trưởng Saccharomyces cerevisiae môi trường chứa glucoza thơng khí cần xem sinh trưởng kép (diauxi) glucose-etanol Glucose trước hết chuyển hóa thành etanol pha sinh trưởng logarit thứ nhất tế bào có tớc độ sinh trưởng cao (độ dài hệ 1,7 giờ) Pha sinh trưởng thứ hai bắt đầu đường môi trường gần bị tiêu thụ hết Pha tách bịêt với pha đầu thời kỳ quá độ, pha lag khá rõ Tốc độ sinh trưởng tế bào pha thứ hai (độ dài hệ 5-8 giờ) thấp pha lên men thể hịên đường cong sinh trưởng dớc Ngược lại, tốc độ sinh trưởng pha hô hấp phụ thuộc rõ rệt vào mức độ thơng khí Trong sản xuất công nghiệp men bánh mi người ta quan sát thấy độ dài hệ 3-4 rượu tạo thành nhiều 5-6 mơi trường khơng có rượu Trong 18 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi nuôi cấy tĩnh cường độ thơng khí gây hiệu nhỏ không gây hiệu gi lên giai đoạn lên men lên vị trí pha lag quá độ Hình : Độ thị biểu diễn đường cong sinh trưởng nấm men Trong pha sinh trưởng logarit đầu tiên, chu trinh TCA họat động để tạo khung cacbon cho các mục đích sinh tổng hợp Hoạt tính các enzym thuộc chu trinh oxi hóa thấp, họat tính tăng lên pha thứ hai sinh trưởng diauxi vi tạo thành các enzym trao đổi chất oxi hóa tăng lên pha lag trung gian Nếu nồng độ glucose vượt quá mức độ nhất định (khỏang 250-300mg/L) thi các enzym hịan tịan khơng tạo thành tạo thành mức độ rất thấp Oxi kiểm sóat trao đổi glucose hiệu ứng Pasteur vi glucose kiểm sóat trao đổi chất oxi hóa nên tượng gọi “hiệu ứng Pasteur ngược” hay “hiệu ứng glucose” chí “hiệu ứng Crabtree” (theo tên người báo cáo dầu tiên) Do chế tượng ngày hiểu rõ nên thuật ngữ “kiềm chế dị hóa” ngày dùng nhiều Có thể tránh tượng kiềm chế dị hóa cách ni nấm men theo phương thức cho nồng độ đường tri mức độ rất thấp hệ thống nuôi cấy liên tục Nấm men chứa các enzym họat động cho trao đổi chất oxi hóa chuyển trao đổi chất từ oxi hóa sang lên men nồng độ đường vượt quá giới hạn nhất định Song điều mô tả theo nghĩa tổng hợp enzym, tức theo chế với kiềm chế dị hóa Ngịai khả ức chế tạo thành các enzym oxi hóa (kiềm chế dị hóa), glucose có khả (theo cách cịn chưa biết rõ) kiềm chế họat tính các enzym b Oxy 19 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Việc cung cấp oxy cho quá trinh tạo sinh khối rất cần thiết Oxy yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển nấm men Saccharimyces cerevisiae Vi sinh vật nhất nấm men sử dụng oxy dạng hịa khơng tan mơi trường lỏng Do đó, quá trinh nuôi cấy nấm men thu nhận sinh khối bắt buộc phải cung cấp oxy liên tục Khi số vịng quay cánh kh́y tớc độ thổi khí tăng thi độ hòa tan oxy vào dung dịch môi trường tăng theo Đồng thời làm tăng xáo trộn môi trường, thúc đẩy quá trinh trao đổi chất sinh sản tăng nhanh Tuy nhiên, việc tăng tớc độ kh́y tớc độ thổi khí đạt đến giới hạn nhất định Nếu tốc độ hai yếu tố quá cao làm tăng nhanh tượng tự phân tế bào bọt tạo nhiều Độ hòa tan oxy bị chi phối nhiệt độ môi trường Khi nhiệt độ mơi trường tăng thi độ hịa tan oxy giảm Nhiệt độ thấp thường làm tăng tốc độ hòa tan oxy Nếu quá trinh lên men, nhiệt độ môi trường tăng nhanh (do quá trinh hô hấp vi sinh vật) thi phải thổi khí mạnh để làm giảm nhiệt mơi trường Nếu khơng làm hạ nhiệt, độ hịa tan oxy giảm suất sinh khối giảm Trong trường hợp phải dùng chất hoạt động bề mặt, chất phá bọt hay số chất chống nhiễm trùng làm giảm độ hòa tan oxy  Sự tổng hợp xitocrom Saccharomyces cerevisiae phụ thuộc vào oxi Ở nồng độ oxi hịa tan 0,05 µM/L thấp hơn, các xitocrom a-a 3, b c-c1 vắng mặt hệ thống các xitocrom.Vi lượng oxi cung cấp có ý nghĩa đặc biệt  Tuy nhiên, nấm men bánh mi lọai vi sinh vật có khả sinh trưởng vắng mặt lẫn có mặt oxi Khi sinh trưởng điều kiện có mặt oxi, men bánh mi cần biotin, nhu cầu inozitol axit pantothenic thay đổi tùy chủng Việc bổ sung các vitamin khác tiamin, có ích song khơng tuyệt đới cần thiết Ngịai các nhu cầu này, nấm men sinh trưởng điều kiện kị khí nghiêm ngặt cịn cần các thành phần khác các axit béo chưa bão hòa ecgosterol sớ chủng cịn cần axit nicotinic Thiếu các thành phần môi trường, sinh trưởng diễn vài hệ sau dừng lại hịan tịan Ngun nhân việc nấm men địi hỏi mạnh mẽ điều kiện kị khí vi sinh tổng hợp các axit béo chưa bão hịa các sterol bao gồm sớ bước enzym cần có tham gia oxi phân tử Sự sinh tổng hợp axit nicotinic diễn qua tritophan, kinurenin axit quinolinic, oxi phân tử cần cho ba bước Các lipid nhân tố khơng thể thiếu mơi trường chứa oxi Có nghĩa mơi trường chứa oxi khơng có lipid Thay cho việc nói nhu cầu các nhân tố sinh trưởng tăng lên điều kiện sinh trưởng kị khí nói các nguyên tố cần thiết cho sinh trưởng nấm men bao gồm oxi phân tử Theo phương trinh sinh trưởng nêu trên, nhu cầu oxi nằm vào khoảng 5,5 mg oxi/ chất khô nấm men tạo thành Con số tương đương với nhu cầu magie, vi oxi đơn giản nguyên tố vết  Quan hệ nấm men đối với oxi quan hệ phức tạp, điều thể qua nhiều “hiệu ứng” kiểm soát trao đổi oxi nấm men Ngoài “hiệu ứng Pasteur”, cịn có “hiệu ứng Pasteur ngược” (đồng nghĩa với “hiệu ứng Crabtree”, “hiệu ứng glucose” hay “sự kiềm chế dị hóa”) “hiệu ứng Pasteur âm” Một điều đáng ngạc nhiên môi trường sinh trưởng nấm men thơng khí mạnh song sản lượng thấp hầu hết đường chất bị lên men thành etanol Hiện tượng mô tả vào năm 20 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi 1934, biết khá rộng rãi vào năm 1950, song nhà sản xuất men bánh mi đề các phương pháp ni cấy thích hợp (phương pháp bổ sung định kỳ) để khắc phục hiệu ứng có hại này, thu sản lượng cao men bánh mi loại bỏ tạo thành etanol  Nghiên cứu ảnh hưởng oxy hòa tan đến phát triển saccharomyces cerevisiea cho thấy: suất tạo thành sinh khối tăng dần tăng hàm lượng oxy hịa tan Năng śt sinh khới nấm men đạt cao nhất lượng oxy hòa tan tăng từ 0.5 – milimol / L / phút Khi lượng oxy hịa tan tăng đến milimol/l/phút, sinh khới giảm Nếu tăng lượng oxy lên nữa, sinh khối giảm nhanh Điều cho thấy tăng oxy hịa tan tỷ lệ thuận với tăng sinh khối  Nhu cầu cung cấp oxy cho quá trinh phát triển nấm men lúc giống Do đó, ta phải thay đổi mức độ cung cấp oxy theo nhu cầu thực nấm men  Khơng khí trước đưa vào thiết bị lên men, phải làm khỏi vi sinh các tạp chất Các biến đổi: + Vật lý : nhiệt độ tăng + Hoá học : hàm lượng chất khô dịch lên men giảm, hàm lượng oxy hoà tan giảm + Sinh học : tế bào nấm men phát triển + Hoá sinh : enzym tham gia phản ứng sinh tổng hợp tế bào Thông số công nghệ : Nấm men phát triển tốt pH 4,5 - 5,5 o pH = : tớc độ tích lũy sinh khối giảm o pH = 3,5 hay pH = làm sinh sản nấm men bị dừng lại Mức độ hấp thu 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 Trong công nghiệp sản xuất men bánh mi thường lên men pH 4,2 - 4,5 để hạn chế vi khuẩn tạp nhiễm Duy tri pH = 4.5 - 5.5 cách dùng ammoniac với liều lượng thích hợp vừa có tác dụng chỉnh pH vừa cung cấp nguồn đạm cho nấm men Nhiệt độ thích hợp cho nấm men thích hợp sinh sản 29-31 oC Trên 43oC 28oC sinh sản nấm men bị chậm hay ngừng lại Nếu lên men nhiệt độ cao 35-40 0C thi bột nhào rất chóng chua vi khoảng nhiệt độ thích hợp cho phát triển vi khuẩn lên men acid lactic Thực tế nước ta mùa nắng nhiệt độ quá trính sản x́t lên 3134oC, làm cho tăng trưởng nấm men chậm lại Nếu hệ thống ni men kín, có hệ thớng nước để điều hịa thi tớt,nếu khơng, theo dõi có dao động nhiệt quá trinh sản x́t xử lí axit sorbic, hay chlortetracycline, hydrochlorid trinh bày để hạn chế phát triển sinh vật gây nhiễm Nuôi khỏang thời gian từ – 16 Tới đa 16 Nồng độ đường lên đến – % Hiện nay, để gia tăng hiệu suất chất lượng men thành phẩm các nước phát triển chủ yếu khai theo hướng : 21 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Ni nấm men mơi trường có nồng độ chất khơ cao, rỉ đường có nồng chất khơ 75 % pha lỗng từ 7-14 lần, gia tăng hiệu suất đến 140 %, chi phí cho tấn nấm men giảm 50 %, chi phí lượng thong khí giảm 35 % Men thành phẩm thu có nồng độ chất khơ cao, nhất trehalose, làm tăng độ bền vững men quá trinh bảo quản Giảm tạo thành ethanol cách sục khí men mẹ mơi trường có nguồn đạm, khoáng, sau bổ sung rỉ đường Số lượng nitơ hấp thụ môi trường : lấy 10 ml dịch men (không lọc) pha với 90 ml nước cất nhỏ từ từ dung dịch NaOH 0.1N vào, hiên diện phenolphthalein đến có màu hồng nhạt Kế thêm vào binh phản ứng ml dung dịch formalin trung tính chuẩn độ lần với NaOH 0.1N Đến có màu hồng nhạt, thể tích ml NaOH dung lân gọi số N-formol Giá trị tương đối xác định số lượng ammonium nitơ amin môi trường Lúc bổ sung nitơ đầu quá trinh nuôi, số N-formol 1-1.5, giai đoạn nấm men tăng trưởng mạnh số N-formol giảm xuống đến 0.4-0.5, nhiên không cần thiết bổ sung nguồn Nitơ vào môi trường.Vào cuối quá trinh tăng trưởng số N-formol giảm đến 0.2 - 0.3 quá trinh lắng, chuẩn bị ly tâm số Nformol 0.15-0.2 Thiết bị : Thiết bị ni nấm men vừa có dung tích thích hợp, vừa thuận lợi cho việc nạp môi trường, phá bọt thu nhận sản phẩm Thiết bị phải lắp đặt hợp lý hệ thống thổi khí, hệ thớng bọt thu nhận sản phẩm Thiết bị phải lắp đặt hợp lý hệ thớng thổi khí, hệ thớng cánh kh́y tấm cản dịng chuyển động mơi trường để làm tăng quá trinh trao đổi chất vi sinh vật 22 Sản x́t sinh khới nấm men bánh mi Hình : Thiết bị lên men Quá trình sinh trưởng phát triển : - Sự sinh trưởng : Trong quá trinh nuôi cấy, điều kiện dinh dưỡng đầy đủ, tế bào nấm men tăng nhanh kích thước đồng thời sinh khới tích lũy nhiều - Sự phát triển : Các nấm men sinh sản phương pháp nhân đôi thường cho lượng sinh khối rất lớn sau thời gian ngắn Trong trường hợp sinh sản theo phương pháp thi dịch nuôi cấy tế bào già Vi tế bào phân chia thành hai tế bào lúc trạng thái phát triển Tế bào già môi trường thiếu chất dinh dưỡng tế bào khơng có khả sinh sản Các giai đoạn phát triển tế bào nấm men lên men tĩnh có giai đoạn : Giai đọan thích nghi : nấm men cần có thời gian thích nghi với điều kiện Ở giai đọan việc tạo thành axit amin, các peptid axit nucleic xảy nhanh các quá trinh khác Thời gian dài, ngắn tùy thuộc vào lồi nấm men Giai đoạn thường từ 0.5 – Giai đoạn cần cung cấp lượng ko khí khỏang 50m / / 1m3 môi trường đủ Giai đoạn logarit : nấm men tiến hành các quá trinh trao đổi chất rất mạnh, khối lượng nấm men các thiết bị tăng rõ rệt Việc tổng hợp enzym xúc tiến nhanh Hàm 23 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi lượng RNA tổng hợp nhiều nhất Giai đoạn thường kéo dài từ – 14 giai đoạn nấm men cần nhiều oxy nhất, lượng oxy cung cấp phải gấp đôi giai đoạn đầu tiên, khỏang 80 – 100m3 / / m3 môi trường Giai đoạn chậm dần : tốc độ sinh trưởng nấm men giảm dần, thành phần dịch lên men cịn lại ít, các sản phẩm lên men tích tụ nhiều Giai đọan giai đoạn ổn định : giai đoạn có nhiều thay đổi quan trọng Lượng tế bào sinh gần lượng tế bào chết Các quá trinh trao đổi chất giảm mạnh, nhu cầu oxy cần không nhiều Giai đoạn kéo dài từ – ta phải giảm lượng khơng khí cung cấp vào mơi trường Lượng khơng khí cung cấp cho giai đoạn từ 20 – 50 m3 / / 1m3 môi trường Giai đoạn chết: tốc độ chết tăng nhanh, tớc độ sinh sản rất số lượng tế bào nấm men giảm dần Trong sản xuất nấm men bánh mi, người ta thường kết thúc quá trinh nuôi nấm men cuối giai đoạn hai vi lúc số lượng tế bào nấm men sống lớn nhất, hoạt lực enzym cao nên đợi đến giai đoạn ổn định thu nhận sinh khối, làm nấm men thu chứa rất nhiêu tế bào già Để xác định số lượng tế bào nấm men phát triển theo thời gian người ta dùng nhiều phương pháp khác : + Xác định số lượng tế bào phương pháp đếm trực tiếp kính hiển vi hay gián tiếp mặt thạch + Đo độ đục tế bào dung dịch nuôi cấy sở xây dựng đồ thị chuẩn mật độ tế bào… + Sự tích lũy nấm men lít dịch men : lấy mẫu dịch men, xác định nồng độ tế bào nấm men sơ bộ, cách đo lượng chất khô dịch men với đường kế Balling.Vi số Balling bị ảnh hưởng lượng nấm men dung dịch + 42.56 g nấm men / lít dung dịch : oBalling Do đó, từ khác số Balling trước sau ly tâm loại tế bào, tính lượng tế bào nấm men sau tính hiệu śt sinh khới gần theo cơng thức: 42.56 x tổng sớ lít x hiệu sớ sớ Balling = kg nấm men 100 3.6).Q trình men lắng: Mục đích : chuẩn bị cho quá trinh ly tâm tách rửa Các biến đổi : + Vật lý : nhiệt độ giảm + Hóa học : hàm lượng khơng khí giảm, khơng cịn chất dinh dưỡng mơi trường, xảy các phản ứng trao đổi chất + Hóa lý : dung dịch tách pha, từ dạng huyền phù nấm men dịch lên men các tế bào nấm men tách lắng x́ng + Hóa sinh : enzym xúc tác các phản ứng trao đổi chất thay vi các quá trinh hoạt động sinh tổng hợp Thông số công nghệ : + Giảm nhiệt độ đến 27oC + Giảm lượng khơng khí 40-60% so với giai đoạn ni 24 Sản x́t sinh khới nấm men bánh mi + Thời gian lắng từ 1.5 -2 Thiết bị : quá trinh men lắng xảy thiết bị lên men 3.7).Ly tâm tách rửa men : Mục đích cơng nghệ : Khai thác hồn thiện Dùng bơm bơm dịch men vào máy ly tâm để loại mơi trường cịn lại Các biến đổi : + Vật lý : thể tích dung dịch giảm + Sinh hoc: vi sinh vật tăng Thông số công nghệ : + Nhiệt độ nước rửa : 20C + Thời gian không quá + Tốc độ quay : 1000 rpm Thiết bị : máy ly tâm Hình : Máy ly tâm 3.8) Lọc : Mục đích : + Khai thác + Chuẩn bị cho quá trinh định hinh Biến đổi : +Vật lí : khới lượng riêng tăng, nhiệt độ tăng +Sinh học : nhiễm vi sinh vật Thông số công nghệ : độ ẩm sau quá trinh đạt 40% Thiết bị : máy lọc thùng quay.Người ta tráng lớp bột khoai mi thành thiết bị, tác dụng để giữ lại thu hồi sinh khối tốt 25 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Hinh 8: Máy lọc thùng quay 3.9) Định hình : Mục đích : chuẩn bị cho quá trinh sấy Các biến đổi : + Vật lí : thay đổi hinh dạng:dạng sợi dài, nhiệt độ tăng + Hóa lí : nước bay + Sinh học : nhiễm vi sinh vật Thiết bị : phễu có gắn dĩa đồng trục kích thước khoảng 0.3 cm đầu 3.10) Sấy : Mục đích : Bảo quản Các biến đổi : +Vật lí : khới lượng riêng giảm nước bay hơi, nhiệt độ tăng, độ ẩm giảm +Hóa lí : nước chuyển sang trạng thái Thơng số công nghệ : + Độ ẩm : 7,5 - 8% (nhiều nhà nghiên cứu cho sấy độ ẩm 6% thi protid tế bào nấm men bị biến tính, enzym nấm men bị mất hoạt tính) Độ ẩm nấm men khô không quá 11-12% + Nhiệt độ : 320C + Thời gian : 30 – 34 h Thiết bị: sấy thăng hoa Sấy thăng hoa phương pháp sấy cách hạ thấp nhiệt độ sản phẩm sấy xuống điểm đông lạnh (dưới -10 0C) đặt binh chân khơng có áp śt gần với áp śt chân khơng tuyệt đới, nước thoát khỏi sản phẩm sấy trạng thái rắn, tức thăng hoa ẩm Mô hinh hệ thống thiết bị sấy thăng hoa gồm phận : binh thăng hoa, binh ngưng máy lạnh, máy nén máy lạnh, binh ngưng-đóng băng, bơm chân khơng Quá trinh sấy thăng hoa gồm giai đoạn : giai đoạn đông lạnh, giai đoạn thăng hoa giai đoạn sấy ẩm dư Sấy thăng hoa có ưu điểm giảm thời gian sấy xuống lần, không ảnh hưởng lớn đến giá trị dinh dưỡng mùi vị sản phẩm, nhiên chi phí lượng riêng cao các phương pháp khác khoảng 50-60% 26 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi Hình 9: Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa hoạt động tuần hoàn Thiết bị gồm phịng sấy hinh trụ kín (nồi thăng hoa) 1, có giàn ớng rỗng 2, vật liệu sấy cho vào Nồi thăng hoa làm việc cách tuần hồn phịng lạnh Ở chế độ làm lạnh, bơm đẩy tác nhân lạnh bên ống rỗng Sự làm lạnh chất tải nhiệt tiến hành trao đổi nhiệt có đính ruột xoắn, chất làm nguội qua vào thiết bị làm lạnh Khi nồi thăng hoa làm việc chế độ máy sấy, chất tải nhiệt đun nóng trao đổi nhiệt đẩy vào các ống rỗng nhờ bơm Sự ngưng tụ tạo sấy nồi thăng hoa tiến hành nồi ngưng tụ chống thăng hoa 10 Nó trao đổi nhiệt, hỗn hợp - khơng khí từ nồi thăng hoa vào không gian các ống trao đổi nhiệt Chất làm nguội (amoniac, freon) qua các ống 11 nồi chống thăng hoa vào thiết bị làm lạnh Thường để làm lạnh bề mặt thăng hoa ngưng tụ, người ta sử dụng máy nén cấp có khả đảm bảo lạnh bề mặt đến -400C,  600C Các khí chưa ngưng tụ tách khỏi nồi chống thăng hoa bơm chân không Hơi ngưng tụ làm lạnh dạng lớp đá bề mặt các ống lạnh nồi chống thăng hoa Vi quá trinh làm việc nồi chống thăng hoa, các ống 11 bị phủ lớp đá đáng kể, nên cần làm tan băng cách chu kỳ Để thực điều đó, đẩy nước nóng từ đun vào các ớng 11 3.11).Bao gói : Mục đích : + Bảo quản + Hồn thiện Biến đổi : khơng có gi đáng kể 27 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi III) Sản phẩm: 1.Chỉ tiêu chất lượng men thành phẩm: Chỉ tiêu vật lí: - Tế bào nấm men có kích thước lớn, đều, có khả phát triển mạnh chịu nhiệt độ cao - Có màu vàng sẫm, bên ngồi khơng có chấm đen, khơng có mùi mớc có mùi lạ khác, có cấu tạo chắc, dễ bẻ, khơng dính tay Chỉ tiêu hóa sinh: - Có hoạt lực enzyme zymase < 45 phút (giá trị xác định cho nấm men (2.5% w/w) lên men 20ml dung dịch đường % (w/ w)) giải phóng 10 ml CO - Hoạt lực mantose < 70 phút ( giá trị biểu thị thời gian cần thiết để giải phóng 10ml CO2 lên men 20ml dung dịch 5% (w/w) mantose với hàm lượng nấm men 2.5% (w/ w)) Chỉ số dùng để đánh giá khả lên men đường mantose nấm men - Lực nở bột < 45 phút giá trị biểu thị thời gian cần thiết làm nở 280g bột với 160 ml dung dịch NaCl 2.5% lượng nấm men 5g khn hinh binh hành có kích thước xác định : Diện tích đáy : 12.6x8.5 cm Diện tích : 14.3x 9.2 cm Chiều cao : 8.5 cm - Độ bền nâm men lớn 72 (xác định thời gian làm nở bột nấm men lúc ban đầu sau thời gian bảo quản nhất định) Nếu độ bền nấm men cao thi sau 72 bảo quản nhiệt độ 0-4 0C thời gian làm nở bánh không tăng quá phút Chỉ tiêu hóa học theo bảng sau : Bảng 9: Thành phần hóa học nấm men Thành phần (% chất khô) Cacbon 49,8 CaO 12,4 Nitro 6,7 Hydro 3,54 P2O5 2,34 K2O 0,04 SO3 0,42 MgO 0,38 Fe2O3 0,035 SiO 0,09 2.Lợi ích việc sử dụng nấm men khô : Dễ bảo quản Đảm bảo đặc tính sinh sản lên men nấm men Chất lượng men ổn định Đáp ứng đủ số lượng men cần thiết nhân giống lên men Tăng tính chủ động linh hoạt sản xuất Các chất - 28 Sản xuất sinh khối nấm men bánh mi - Bỏ bớt số giai đoạn lên men, giảm nhân công tiền Tăng khả quản lý việc nhân giống từ nhiều nguồn khác Dễ vận chuyển có nguyên liệu thường xuyên Hình 10 : Hinh dạng sản phẩm 3.Sản phẩm saf-instant tập đoàn Lesaffre: Sơ lược: - Men khô sử dụng liền - Khả lên men so với men tươi : phần men khô tương ứng – phần men tươi - Sử dụng đơn giản men tươi : việc khuấy trộn - Ngồi đặc tính có khả lên men cao, loại men có thuận lợi sản phẩm tách nước : dễ bảo quản, tuổi thọ sử dụng cao, bền - Sản phẩm làm từ công nghệ tiên tiến gần nhất - Kích thước hạt : dài 1.5 mm, đường kính 0.5 mm - Có mùi đặc trưng Đặc tính phân tích - Thành phần : +Saccharomyces cerevisiae > 98.5% +Chất tạo nhũ: sorbitan monostearate(E491)