Điều kiện chung của quá trình lên men

CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN I) Môi trường lên men: 1)Nguồn gluxit: Gluxit nguồn cung cấp lượng mà nguồn cung cấp vật liệu xây dựng cần thiết để sinh tổng hợp cấu tử cần thiết tế bào Trong điều kiện sản xuất công nghiệp, người ta thường sử dụng nguồn nguyên liệu ban đầu rẻ tiền nguồn chứa gluxit mà chứa yếu tố phát triển khác Khi sử dụng vật liệu có tinh bột cellulose phải cho thủy phân thành đường hay nói cách khác phải đường hóa 2)Photphat vô cơ: P có vai trò quan trọng trình chuyển hoá lượng hệ thống sinh học Photphat thường đưa vào dạng kali photphat amon photphat Nồng độ thường 0,1-0,5% Ngoài photphat vô cơ, người ta đưa vào dạng hợp chất hữu từ bột đậu, bột bắp, bã rượu 3)Nitơ : Nó hợp phần đặc biệt protein, axit nucleic phần lớn hợp chất phức tạp Nhiều vi sinh vật đồng hóa nitơ dạng ion amoni, số dạng nitrat, đa số hợp chất nitơ có nguồn gốc sinh học Nguồn nitơ bổ sung cho trình lên men từ cao ngô, lượng nitơ chiếm 4% thể tích nấm men trích ly 4) Các kim loại vi lượng : Các nguyên tố vi lượng thường gặp: Mn, Zn ,Cu ,Co, Ni, Mo Chúng có hiệu với nồng độ nhỏ cần thiết cho đời sống vi sinh vật Các nguyên tố thường cung cấp từ nước chiết nguyên liệu tự nhiên nước chiết Malt, nước chiết thịt, pepton… 5)Vitamin: Thông thường chất sinh trưởng hay yếu tố sinh trưởng có liên quan với có mặt vitamin nhóm B B1, B2, , pantotenic, PP,B6 , biotin Ta cần ý vitamin nhóm B chất sinh trưởng khác dễ vô hoạt nhiệt độ pH giới hạn.Đồng thời khó xác định cách xác nhu cầu chất dinh dưỡng cho trường hợp cụ thể 6) Nhiệt độ: Nhiệt độ làm ảnh hưởng đến vi sinh vật trình trao đổi chất chúng Cần khoảng nhiệt độ để trình trao đổi chất vi sinh vật xảy với cường độ mong muốn hẹp thường không 20 0C Ngoài ra, ảnh hưởng đến:  Vận tốc tạo thành giải phóng sản phẩm cuối  Trạng thái vật lý hệ thống hợp thể tạo nên hạt hệ sợi  Đảm bảo lọc nhanh chất lỏng tách chất lỏng khỏi sinh khối phương pháp 7) pH: Các vi sinh vật có vận tốc sinh trưởng khoảng pH giới hạn vô hoạt hoàn toàn bị chết pH giới hạn Các vi sinh vật khác thường tồn pH khác 8) Tác nhân lên men: vi sinh vật: Vi sinh vật tác nhân chủ yếu gây nên lên men Trong tế bào vi sinh vật có hệ enzyme phức tạp thí nghiệm nghiên cứu thấy loài khác lượng enzyme tổng hợp Do vậy, việc tuyển chọn chủng có hệ enzyme đặc trưng cho sản phẩm đòi hỏi phải khảo nghiệm để chọn thích hợp CHƯƠNG II: SINH TỔNG HP ALDEHYT ACETIC, DIACETYL, ACETOIN TỪ QUÁ TRÌNH LÊN MEN I)Tác nhân tham gia vào trình: Nguồn carbon Cơ chất trình lên men đường, tinh bột xellulose Nguyên liệu sẵn đường: mật rỉ đường mía hay củ cải Nguyên liệu chứa tinh bột: bắp, khoai mì, khoai lang, bột gạo Nguyên liệu chứa cellulose: gỗ vụn, mạt cưa, rơm rạ Nếu từ tinh bột, xellulose phải trải qua khâu đường hóa Quá trình đường hóa thường có nấm mốc vi khuẩn tham gia theo chế tổng quát sau: Tinh bột amylase  → Đường nấm mốc, vi khuẩn Nguồn nitơ bổ sung từ cao ngô, lượng nitơ chiếm 4% thể tích Hoặc nấm men trích ly Tác nhân giống Sacchazomyces, số vi khuẩn nấm mốc tham gia vào trình Thường dùng cho sản xuất cồn nấm men Sacchazomyces cerevisiae, kỵ khí không bắt buộc, lên men hô hấp; lên men bình thường pH – 5, nhiệt độ 29 – 320C, nồng độ đường 10 – 18%, yếm khí hoàn toàn, dùng cho sản xuất bia Sacchazomyces carbergensis dùng sản xuất rượu vang Sacchazomyces ellipsoideus nấm men chìm Tế bào nấm men có đặc điểm khả tạo nội enzyme, nghóa enzyme tiến hành xúc tác bên tế bào Như vậy, trình chuyển hóa đường tế bào nấm men, chất trung gian tạo thành khỏi tế bào tích tụ môi trường II) Cơ chế trình lên men: Glucose chu trình EMP (5) Axit pyruvic CO2 CO2 (1) CH3CO-lipoat α-Acetolactat (3) NAD (2) NAD.H2 CO2 CO2 Acetoin +O2 Diacetyl Aldehyt acetic (4) NAD.H2 -Các enzym xúc tác NAD α-Acetolactatsintertase α-Acetolactatdecacboxylase Diacetylsintertase Diacetylreductase pyruvat decacboxylase -Glucose: C6H12O6 - Axit pyruvic : CH3COCOOH O - α-Acetolactat : CH3C CH3 O C C OH OH - Diacetyl : CH3 C C O - A cetoin : CH3 C CH3 O CH CH3 O OH -Trong trình lên men, sản phẩm phụ : aldehyt acetic, diacetyl acetoin tạo thành Cloctridium phân giải glucose theo đường EMP dể cuối chu trình tạo axit pyruvic  Axit pyruvic bị decacboxyl để tạo thành aldehyt acetic: CH3COCOOH pyruvat decacboxylase 2CO + CH3CHO  Bên cạnh đó, axit pyruvic bị chuyển hoá thành acetolactat Dưới tác dụng enzym αacetolactatsintetase, enzym xúc tác cho ngưng tụ phân tử pyruvat loại CO2 để tạo α-acetolactat α-acetolactatsintetase CH3 COCOOH + CH3 CHO –lipoat + lipoatTPP) acetolactat CH3 CH COCOH-COOH α- α-acetolactat tạo thành bị decacboxyl tách CO tác dụng enzym α-acetolactat decacboxylase để tạo thành acetoin CH3 CO2 CH3COCOH-COOH CH COCHOH-CH3 +  Ngoài ra, α-acetolactat bị oxy hoá decacboxyl hoá tạo thành diacetyl CH3 α-acetolactat-dehydrogenase CH3COCOH-COOH H2 + CO2 CH COCO-CH3 + Diacetyl  Diacetyl cuõng bị phân hủy dể tạo thành acetoin Phản ứng xảy chậm acetoindehyrogenase CH3 COCO-CH3 + CH3 H2 CH COCHOHAcetoin  Axit pyruvic bị decacboxyl để tạo thaønh aldehyt acetic: CH3COCOOH pyruvat decacboxylase 2CO + CH3CHO Môi trường acid, pH – 5, aldehyt acetic (thời kỳ tónh) Glyceraldehyt – 3P nhận H tạo sản phẩm glycerin Khi nồng độ aldehyt acetic đạt đến giới hạn chuyển thành rượu etanol Môi trường kiềm hóa nhờ Na 2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3 5% hạn chế lượng cồn tạo thành H chuyển cho dihydroxyacetophosphat tạo thành nhiều glyceerin acid acetic (từ 1t rỉ cho 80kg glycerin, 40kg cồn 20kg aldehyt) Thêm Bisulfit Natri NaHSO3 vào môi trường chúng kết hợp với aldehyt acetic tạo thành tủa khó tan nước trung tính, phản ứng chuyển theo hướng tạo thành glycerin Aldehyt acetic nhận kết tủa hòa tan môi trường acid hay kiềm loãng + HCl CH3–CH–SO3Na OH CO2 + H2O + NaOH +Na2CO3 CH3CHO + NaCl + SO2 + H2O CH3CHO + Na2SO3 + H2O CH3CHO + 2Na2SO3 + ... CHƯƠNG II: SINH TỔNG HP ALDEHYT ACETIC, DIACETYL, ACETOIN TỪ QUÁ TRÌNH LÊN MEN I)Tác nhân tham gia vào trình: Nguồn carbon Cơ chất trình lên men đường, tinh bột xellulose Nguyên liệu sẵn đường: mật... nấm men trích ly Tác nhân giống Sacchazomyces, số vi khuẩn nấm mốc tham gia vào trình Thường dùng cho sản xuất cồn nấm men Sacchazomyces cerevisiae, kỵ khí không bắt buộc, lên men hô hấp; lên men. .. pH giới hạn Các vi sinh vật khác thường tồn pH khác 8) Tác nhân lên men: vi sinh vật: Vi sinh vật tác nhân chủ yếu gây nên lên men Trong tế bào vi sinh vật có hệ enzyme phức tạp thí nghiệm nghiên