Ứng dụng nấm mốc trong sản xuất thực phẩm

Ứng dụng nấm mốc trong sản xuất thực phẩm, Ứng dụng nấm mốc trong sản xuất thực phẩm, Ứng dụng nấm mốc trong sản xuất thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÀI BÁO CÁO VI SINH THỰC PHẨM NẤM MỐC CÔNG NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngành: BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Lớp: DH06BQ TP.Hồ Chí Minh - Tháng 12/2008 MỤC LỤC I Phân loại hình thái nấm mốc I.1 Phân loại nấm mốc II.2 Sinh dưỡng nấm mốc III Lợi ích nấm mốc III.1.Thực phẩm lên men nấm mốc với tham gia vi khuẩn nấm men 10 III.1.1 Phó-mát Camembert .10 III.1.2 Tempeh 11 III.1.3 Chao (sufu) .13 III.1.4 Rượu .14 Botrytis cinerea 15 III.2 Thành phần thức ăn gia vị có nguồn gốc từ nấm mốc .16 III.2.1 Axít hữu .16 III.2.2 Chất béo (lipids) .17 III.2.3 Phân hoá tố (enzim) 17 IV Độc tố nấm mốc tác hại thức ăn chăn nuôi 18 IV.1 Aflatoxin 18 IV.2 Ochratoxin .18 IV.3 Tricothecenes 19 IV.4 F2-toxin 19 IV.5 Deoxynivalenol, DON 20 NẤM MỐC CÔNG NGHIỆP Giới Thiệu: Nấm mốc (fungus, mushroom) vi sinh vật chân hạch, thể tản (thalophyte), tế bào khơng có diệp lục tố, sống dị dưỡng (hoại sinh, ký sinh, cộng sinh), vách tế bào cấu tạo chủ yếu chitin, có hay khơng có celuloz số thành phần khác có hàm lượng thấp Nấm học (Mycology) khai sinh bỡi nhà thực vật học người Ý tên Pier Antonio Micheli (1729) qua tài liệu công bố “giống lạ” (Nova Plantarum Genera) theo Giáo sư Ekriksson Gunnan (1978) người có cơng nghiên cứu sâu nấm mốc lại Elias Fries (1794 - 1874) Theo Elizabeth Tootyll (1984) nấm mốc có khoảng 5.100 giống 50.000 lồi mơ tả, nhiên, ước tính có 100.000 đến 250.000 lồi nấm diện trái đất Nhiều lồi nấm mốc có khả ký sinh nhiều ký chủ động vật, thực vật, đặc biệt người, trồng, vật nuôi, sản phẩm sau thu hoạch chưa qua chế biến, bảo quản Một số tác nhân gây bệnh, làm hư thiết bị thủy tinh bảo quản không tốt có nhiều lồi có ích tổng hợp acit hữu cơ, thuốc kháng sinh, vitamin, kích thích tố tăng trưởng thực vật đưa vào sản xuất cơng nghiệp có số nấm dùng làm đối tượng nghiên cứu di truyền học I Phân loại hình thái nấm mốc I.1 Phân loại nấm mốc Đầu tiên, nấm xếp theo tiến hóa mơ hình đây: (Hình 1.1) Dayal (1975) liệt kê đặc tính để phân loại nấm mốc sau: đặc điểm hình thái ký chủ đặc thù đặc điểm sinh lý đặc điểm tế bào học di truyền học đặc điểm kháng huyết đặc tính sinh hóa chung phân loại số học Theo Gwynne-Vaughan Barnes (1937) chia nấm thành lớp chính: Phycomycetes, Ascomycetes Basidiomycetes dựa khuẩn ty có vách ngăn ngang hay khơng đặc điểm bào tử Theo Stevenson (1970) phân loại nấm ngành Mycota gồm lớp: Chytridiomycetes, Oomycetes, Zygomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes Gần đây, Kurashi (1985) nhấn mạnh đến tầm quan trọng hệ thống ubiquinon phân loại nấm mốc ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử để khảo sát đa dạng di truyền qua mối liên hệ di truyền phân loại lại cho xác Hình 1.1 Cây di truyền phát sinh ngành cho thấy nấm mốc có mối liên hệ gần với thực vật (PLANTAE) động vật (ANIMALIA) (theo Hawkswort ctv., 1995) I.2 Hình dạng, kích thước Một số nâm thể đơn bào có hình trứng (yeast=nấm men), đa số có hình sợi (filamentous fungi=nấm sợi), sợi có ngăn vách (đa bào) hay khơng có ngăn vách (đơn bào) Sợi nấm thường ống hình trụ dài có kích thước lớn nhỏ khác tùy lồi Đường kính sợi nấm thường từ 3-5µm, có đến 10µm, chí đến 1mm Chiều dài sợi nấm tới vài chục centimet Các sợi nấm phát triển chiều dài theo kiểu tăng trưởng (Hình 1.2) Các sợi nấm phân nhánh nhánh lại phân nhánh liên tiếp tạo thành hệ sợi nấm (mycelium) khí sinh xù xì bơng Hình 1.2 Sợi nấm cấu tạo vách tế bào sợi nấm(theo Samson ctv., 1995) II Sinh sản sinh dưỡng nấm mốc II.1 Sinh sản nấm mốc Hầu hết nấm mốc sinh sản nhanh sinh sản vơ tính tạo cá thể với số lượng lớn Thí dụ, tế bào nấm men bột bánh mì ấm, nhân đôi số lượng vài phút nẩy chồi, trình tạo tế bào từ phần thể mẹ Đính bào tử Aspergilus Sự nảy chồi nấm men Các mốc nước phát triển từ động bào tử sinh sản vơ tính với số lượng lớn, nấm mốc mọc đất sinh sản vơ tính tạo vơ số bào tử khơng khí, đính bào tử tách đầu sợi đặc biệt nội bào tử sinh với số lượng lớn bào tử phòng Ở nấm bậc cao, bào tử chủ yếu sinh hình thức sinh sản hữu tính kèm theo giảm nhiễm, bào tử sinh theo kiểu có kiểu gen khác làm tăng tính đa dạng nấm mốc phát tán Sự thụ tinh sinh sản hữu tính nấm q trình khơng bình thường, sau giai đoạn phối hợp tế bào chất nhân phân chia nhiều lần Sự phối hợp nhân xảy vào thời điểm khác xảy khuẩn ty Ở nấm túi, khuẩn ty có tính chun hóa đực riêng thể cấu trúc tinh phịng nỗn phịng, Nấm đảm khuẩn ty khơng chun hóa thành sợi đực Các tế bào từ khuẩn ty khác phối hợp tế bào chất tạo nên tế bào có hai nhân Ở nấm túi, tế bào hai nhân thành lập sau thể tạo ra, nấm đảm tế bào hai nhân thành lập bắt đầu thành lập thể quả, thể gồm toàn tế bào hai nhân Khi thể thành lập xong, phối hợp nhân xảy đầu khuẩn ty để trở thành túi hay đảm Sau phối hợp nhân, giảm nhiễm xảy Ðảm chứa bốn nhân, nhân di chuyển đến đảm trở thành bào tử đảm để phóng thích ngồi Bốn nhân túi nguyên phân ngăn biệt thành tám bào tử túi thường xếp thành hàng II.2 Sinh dưỡng nấm mốc Hầu hết lồi nấm mốc khơng cần ánh sáng q trình sinh trưởng Tuy nhiên, có số lồi lại cần ánh sáng q trình tạo bào tử (Buller, 1950) Nhiệt độ tối thiểu cần cho phát triển từ oC đến 5oC, tối hảo từ 22oC đến 27oC nhiệt độ tối đa mà chúng chịu đựng 35 oC đến 40oC, cá biệt có số lồi sống sót OoC 60oC Nói chung, nấm mốc phát triển tốt mơi trường acid (pH=6) pH tối hảo – 6.5, số loài phát triển tốt pH < số phát triển pH > (Ingold, 1967) Oxi cần cho phát triển nấm mốc chúng nhóm hiếu khí bắt buộc phát triển ngưng oxi dỉ nhiên nước yếu tố cần thiết cho phát triển Theo Alexopoulos Minns (1979) cho biết nấm mốc phát triển liên tục 400 năm hay điều kiện môi trường thích hợp cho phát triển chúng Nấm mốc khơng có diệp lục tố nên chúng cần cung cấp dinh dưỡng từ bên ngồi (nhóm dị dưỡng), số sống sót phát triển nhờ khả ký sinh (sống ký sinh thể động vật hay thực vật) hay hoại sinh (saprophytes) xác bã hữu cơ, có nhóm nấm rễ hay địa y sống cộng sinh với nhóm thực vật định Theo Alexopoulos Mims (1979) cho biết nguồn dưỡng chất cần thiết cho nấm xếp theo thứ tự sau: C, O, H, N P, K, Mg, S, B, Mn, Cu, Zn, Fe, Mo Ca Các nguyên tố diện nguồn thức ăn vô đơn giản glucoz, muối ammonium nấm hấp thu dễ dàng, từ nguồn thức ăn hữu phức tạp nấm sản sinh tiết bên ngồi loại enzim thích hợp để cắt đại phân tử thành phân tử nhỏ để dể hấp thu vào tế bào III Lợi ích nấm mốc Nấm mốc có ảnh hưởng xấu đến sống người cách trực tiếp cách làm hư hỏng, giảm phẩm chất lương thực, thực phẩm trước sau thu hoạch, chế biến, bảo quản Nấm mốc gây hư hại vật dụng, quần áo hay gây bệnh cho người, động vật khác trồng Tuy nhiên, qui trình chế biến thực phẩm có liên quan đến lên men cần đến có mặt vi sinh vật có nấm mốc Nấm mốc giúp tổng hợp loại kháng sinh (penicillin, griseofulvin), acit hữu (acit oxalic, citric, gluconic ), vitamin (nhóm B, riboflavin), kích thích tố (gibberellin, auxin, cytokinin), số enzim hoạt chất khác dùng công nghiệp thực phẩm y dược sử dụng rộng rãi giới Ngoài ra, nấm giử vai trò quan trọng việc phân giải chất hữu trả lại độ mầu mỡ cho đất trồng Một số loài thuộc giống Rhizopus, Mucor, Candida gây bệnh người, Microsporum gây bệnh chó, Aspergillus fumigatus gây bệnh chim; Saprolegnia Achlya gây bệnh nấm ký sinh cá Những loài nấm gây bệnh trồng Phytophthora, Fusarium, Cercospora đặc biệt nấm Aspergilus flavus Aspergillus fumigatus phát triển ngũ cốc điều kiện thuận lợi sinh độc tố aflatoxin Bên cạnh tác động gây hại, số loài nấm mốc hữu ích sản xuất đời sống nấm ăn, nấm dược phẩm (nấm linh chi, Penicillium notatum tổng hợp nên penicillin, Penicillium griseofulvum tổng hợp nên griseofulvin ), nấm Aspergillus niger tổng hợp acit hữu acit citric, acit gluconic, nấm Gibberella fujikuroi tổng hợp kích thích tố gibberellin số lồi nấm thuộc nhóm Phycomycetina hay Deuteromycetina ký sinh trùng gây hại qua dùng làm thiên địch diệt trùng Ngồi ra, lồi nấm sống cộng sinh với thực vật Nấm rễ (Mycorrhizae), giúp cho rễ hút nhiều lượng phân vơ khó tan cung cấp cho nhu cầu phát triển trồng Nấm đối tượng nghiên cứu di truyền học nấm Neurospora crassa, nấm Physarum polycephalum dùng để tổng hợp ADN nghiên cứu khác III.1.Thực phẩm lên men nấm mốc với tham gia vi khuẩn nấm men III.1.1 Phó-mát Camembert Đây nhiều phó-mát bề mặt chín Có nguồn gốc từ Normandy, Pháp lần làm Marie Harel vào năm 1791 Năm 1890, M Ridel phát triển hộp gỗ tiếng tạo điều kiện xuất với lượng lớn Nguyên tắc sản xuất phó-mát Camembert viết hình 3.1 Sau sữa đơng cịn non (ép thành bánh sữa), chủng giống bào tử Penicillium camembert cách phun sương mù Sau ngâm nước muối đưa vào điều kiện thích hợp, phát triển mốc bắt đầu bề mặt phó-mát suốt giai đoạn ủ Vỏ cứng phó-mát Camembert mỏng trắng Các dịng mốc chủng khác có màu sắc khoảng từ xám lục nhạt tới trắng tinh Bên phó-mát phải vàng nhạt với trung tâm màu trắng rắn Trong q trình chín, phân hoá tố (enzim) thuỷ phân đạm chất béo P camemberti khuyếch tán vào phó-mát Nhưng tính xốp mềm pH tăng lên gây phóng thích NH 3, nấm men, đặc biệt Debaryomyces hansenii, thường diện phó-mát góp phần làm tăng pH tiêu thụ axít lactic Các phản ứng thuỷ phân đạm hoạt động enzim aminotransferase đóng góp phần lớn vào phát triển hương vị Thông thường sản phẩm tiêu thụ sau 3-5 tuần Kiểm định giống chủng, tất dịng P camemberti biết có khả sản xuất độc tố nấm (mycotoxin) axit cyclopiazonic (CPA) Chất xem mang đặc tính bền dịng thu thập ni cấy lâu không khả tạo CPA Nhiều nổ lực tiến hành để đạt dòng đột biến CPA âm tính giống chủng tuyển chọn theo tiêu chuẩn Cơ hội rủi ro viêc ngộ độc nhỏ Chỉ mức độ thấp CPA phát phó-mát Camembert Điều giải thích khơng ổn định hố học diện chất amines khuyếch tán nghèo nàn từ vỏ cứng vào bên Hơn nữa, CPA khó tạo nhiệt độ bảo quản