Ứng dụng vi sinh vật trong chế biến thực phẩm.

Chương 5: Ứng dụng VSV chế biến thực phẩm Lên men ethanol ứng dụng Lên men lactic ứng dụng Vi khuẩn acetic q trình oxy hóa ethanol thành acid acetic Lên men ethanol ứng dụng Vi sinh vật sản xuất ethanol Sản xuất ethanol Sản xuất bánh mì Hư hỏng thực phẩm trình lên men  Vi sinh vật dùng lên men ethanol  Nhóm vi sinh vật chuyển hóa đường thành ethanol: Nấm men: Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces marxianus…  Vi khuẩn: Zymomonas mobilis, Clostridium sporogenes…  Nấm men S cerevisiae  Nguồn chất: Carbon: khả lên men • Glucose (+), Fructose (+), Galactose (+/-), Xylose (-) • Sucrose (+/-), Maltose (+/-), Trehalose (+), Melibiose (+/-), Lactose (-), Cellobiose (-) • Raffinose (+/-), Maltotriose (+/-)  Nitơ: • Hữu cơ: acid amin, peptide • Vơ cơ: muối NH4+ dạng sulfate, phosphate, khơng sử dụng nitrate nitrite  Khống yếu tố sinh trưởng: vitamine (+/-)…  Xylose (C5H10O5) Raffinose Maltotriose Nấm men S cerevisiae  Sinh trưởng:   Topt = 28 – 30 oC, pHopt = 4.0 – 5.5 Trao đổi lượng: Trong điều kiện kỵ khí: sử dụng chất – đường đường chuyển hóa – EMP Sản phẩm chính: ATP, ethanol khí carbonic  Trong điều kiện hiếu khí: sử dụng chất – đường đường chuyển hóa – EMP chu trình Crebs Sản phẩm chính: ATP, nước khí carbonic  Nấm men S cerevisiae    Hiệu ứng Pasteur: oxy ức chế trình chuyển hóa đường thành ethanol làm giảm hiệu suất sinh tổng hợp ethanol Hiệu ứng Crabtree: điều kiện có oxy, phần đường chuyển hóa thành ethanol Ứng dụng:  Sản xuất ethanol  Sản xuất thức uống lên men không qua chưng cất (vang, bia, nước trái lên men có độ cồn thấp), thức uống lên men qua chưng cất (cognac, rhum, wishky…)  Chế biến TP truyền thống: bánh mì, cơm rượu, kefir… Sản xuất ethanol  Nguyên liệu: Chứa đường:  Chứa tinh bột:  Chứa cellulose:  Các thành tựu vi sinh vật chuyển gen cho phép sử dụng nguyên liệu mới: hemicellulose, huyết sữa (whey)…  Sản xuất ethanol  Chuẩn bị môi trường lên men: Nguyên liệu chứa đường: tách tạp chất, bổ sung hiệu chỉnh hàm lượng chất, chỉnh pH, diệt vi sinh vật…  Nguyên liệu chứa tinh bột: thủy phân, bổ sung hiệu chỉnh hàm lượng chất, chỉnh pH…  Streptococcus Lactobacillus Vi khuẩn lactic  Nguồn chất: Carbon: đường đơn (glucose…) đường đôi (lactose, sucrose)  Nitơ: hữu (acid amine, peptide…) Chỉ có vài lồi thuộc giống Streptococcus sinh trưởng mơi trường chứa amơn nguồn nitơ  Khống yếu tố sinh trưởng: vitamin, purine, pyrimidine…  Vi khuẩn lactic    Thuộc nhóm ưa ấm ưa nhiệt pH tối thích nằm vùng acid, số lồi chịu pH = 2,9 – 3,2 Lên men lactic trình trao đổi lượng Có kiểu lên men: đồng hình dị hình Lên men đồng hình: phân giải glucose theo đường E.M.P 1glucose  acid lactic  Lên men dị hình: phân giải glucose theo đường pentose phosphate glucose  a.lactic + ethanol + CO2  Vi khuẩn lactic   Giống vi khuẩn lactic công nghiệp:  Dạng O (Lactococcus lactis, Lactococus cremoris): sử dụng nhằm mục đích sinh tổng hợp acid lactic  Dạng D (Lactococus diacetylactis), dạng DL (Lactococus diacetylactis Leuconostoc…): sử dụng nhằm mục đích tạo hương cho thực phẩm lên men Ứng dụng:  Sản xuất acid lactic, dextran  Sản xuất sản phẩm lên men từ sữa: yaourt, kefir, bơ,…  Sản xuất sản phẩm lên men truyền thống: rau muối chua, nem… Sản xuất rau muối chua  Quá trình lên men: giai đoạn Vi khuấn lactic nhóm vi sinh vật có nguyên liệu phát triển  Vi khuẩn lactic tiếp tục phát triển vào tạo acid lactic ức chế vi sinh vật gây thối  Vi khuẩn lactic bị ức chế sản phẩm trao đổi chất chúng   Mục đích: chế biến bảo quản Hư hỏng thực phẩm trình lên men lactic     CNSX saccharose CNSX đồ uống (thức uống lên men: bia, vang…; thức uống không lên men: nước ngọt) CN chế biến rau CN chế biến thịt cá Vi khuẩn acetic trình oxy hóa ethanol thành acid acetic Vi khuẩn acetic Oxy hóa khơng hồn tồn ethanol thành acid acetic Hư hỏng thực phẩm q trình oxy hóa ethanol thành acid acetic  Vi khuẩn acetic   Gồm giống: Acetobacter Gluconobacter Hình thái: Hình gậy (Acetobacter 0,6 – 0,8 x 1,0 – 3,0mm Gluconobacter 0,6 – 0,8 x 1,5 – 2,0mm)  Dạng đôi dạng chuỗi, Gram (-)  Một số lồi chuyển động, số khác sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào (levan, cellulose)    Sinh sản: vô tính Thuộc nhóm hiếu khí bắt buộc Acetobacter aceti Gluconobacter oxydans Vi khuẩn acetic  Nguồn chất: Carbon: • Gluconobacter sử dụng glucose, fructose, glycerol, không sử dụng ethanol acid acetic • Ngược lại Acetobacter sử dụng ethanol, acid acetic acid lactic  Nitơ: không sử dụng nitơ hữu cơ; sử dụng nitơ vô cơ, đặc biệt muối NH4+   Khoáng yếu tố sinh trưởng: sản xuất công nghiệp, sử dụng chất chiết nấm men Vi khuẩn acetic  Tổng hợp lượng:  Acetobacter: ethanol  Acetaldehyde  acetate  Acetyl-CoA  chu trình Crebs Lactate  Pyruvate Gluconobacter: đường pentose phosphate Sinh trưởng: Topt = 25-30oC, pHotp = 5,4 – 5,8 (một số lồi sinh trưởng pH = 2,5) Ứng dụng:  Sản xuất acide acetic, dấm ăn (Acetobacter aceti)  Sản xuất thạch dừa (A xylinum), levan (G Oxydans)    Oxy hóa khơng hồn tồn ethanol thành acid acetic   Môi trường thông dụng: ethanol, có bổ sung nguồn nitơ vơ yếu tố sinh trưởng Phương pháp sản xuất Phương pháp Orleans (Pháp)  Phương pháp Boerhaave (Đức): vi khuẩn dăm bào  Phương pháp bề sâu: sử dụng thiết bị lên men inox có cánh khuấy, hệ thống sục khí hiệu chỉnh nhiệt độ  Phương pháp sử dụng vi khuẩn cố định  Hư hỏng thực phảm q trình oxy hóa ethanol thành acid acetic  CNSX thức uống lên men (bia, vang, nước trái lên men…) ...1 Lên men ethanol ứng dụng Vi sinh vật sản xuất ethanol Sản xuất ethanol Sản xuất bánh mì Hư hỏng thực phẩm trình lên men  Vi sinh vật dùng lên men ethanol  Nhóm vi sinh vật chuyển hóa đường... men: giai đoạn Vi khuấn lactic nhóm vi sinh vật có nguyên liệu phát triển  Vi khuẩn lactic tiếp tục phát triển vào tạo acid lactic ức chế vi sinh vật gây thối  Vi khuẩn lactic bị ức chế sản phẩm.. . đích: chế biến bảo quản Hư hỏng thực phẩm trình lên men lactic     CNSX saccharose CNSX đồ uống (thức uống lên men: bia, vang…; thức uống không lên men: nước ngọt) CN chế biến rau CN chế biến